论文总字数：38375字

摘 要

氢气作为一种高效、清洁的能源，已被认为是解决21世纪人类社会能源危机的清洁能源之一。特别是随着燃料电池的发展，对氢的需求逐渐增大。目前常采用的制备方法以化石燃料重整和水电解为主。不过从可持续发展角度考虑，已开始选择可再生性比较高的原料。乙醇等低碳醇因其含氢量高、廉价、易储存、运输方便、来源广泛等特点，成为制氢研究的主要对象。本课题以乙醇为原料制备氢气为研究对象，着重查阅此项课题相关的国内外先进研究，重点介绍乙醇重整制氢反应机理、催化剂体系及最新进展。一方面从影响催化效果的角度介绍高活性、高选择性的催化剂的制备，包括铜基催化剂与8-10族金属为主的非铜基催化剂。另一方面，介绍乙醇重整制氢催化剂的研究进展，最后总结乙醇催化制氢研究中未解决的问题和乙醇制氢的发展现状与使用前景。

关键词： 乙醇 制氢 蒸汽重整 催化剂

The development and progress of Hydrogen production by methanol

Abstract

Hydrogen as a kind of high efficient, clean energy, has been considered to solve the energy crisis of the 21st century human society one of clean energy. With the development of fuel cell, in particular, the demand for hydrogen increased gradually. The current commonly used preparation methods is given priority to with fossil fuel reforming and water electrolysis. But from the perspective of sustainable development, has begun to choose higher renewable raw materials. This topic with ethanol as raw material preparation of hydrogen as the research object, mainly refer to the topics related to advanced research at home and abroad, introduced the reaction mechanism, catalyst, hydrogen production from ethanol reforming system and the latest progress. On the one hand, from the Angle of the influence the catalytic effect of highly active and high selective catalyst preparation, including copper base catalyst and 8 to 10 group metals copper base catalyst. On the other hand, this paper introduces the research progress of catalysts for hydrogen production from ethanol reforming, the final ethanol catalytic unsolved problems in the research of hydrogen production and the development status of ethanol hydrogen production and the use prospects.

Key Words: Hydrogen ; Ethanol ; Steam Reforming ; Catalyst

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.1.1氢气研究的意义 1

1.1.2氢的制取技术 2

1.2乙醇催化制氢的途径 4

1.3乙醇催化制氢反应体系 5

1.4乙醇水蒸气重整制氢反应机理 6

1.5乙醇重整制氢反应的热力学研究 7

1.6乙醇重整制氢的动力学 8

第二章 乙醇重整制氢催化剂的研究进展 10

2.1乙醇重整制氢催化剂体系 10

2.1.1不同活性组分催化剂的研究 10

2.1.2稀土金属氧化物在乙醇制氢催化剂中的应用 13

2.2催化剂载体分类 20

2.2.1γ-Al₂O₃载体 20

2.2.2稀土氧化物载体 21

2.2.3分子筛载体 22

2.3催化剂制备及性能测试与表征 24

2.3.1催化剂的制备 24

2.3.2催化剂性能评价指标 25

2.3.3催化剂表征方法 25

2.3.4催化剂失活 26

2.4影响催化剂性能的因素及对策 26

第三章 发展现状与展望 28

3.1新型乙醇重整制氢方法 28

3.2乙醇重整制氢技术的现状与展望 28

参考文献 30

致 谢 34

第一章 绪论

1.1概述

1.1.1氢气研究的意义

氢气作为一种高效、清洁的能源，已被认为是解决21世纪人类社会能源危机的清洁能源之一^[1]。特别是随着燃料电池的发展，对氢的需求逐渐增大。氢能源是一种二次能源。在世界能源结构中，煤炭、石油和天然气等化石能源在自然界中的储量是有限的，随着耗量的日益增加，将日益减少，终有一天会枯竭。这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是人们期待的新的未来最理想的二次能源。

氢能具有以下特点：1）质量小，标况下氢的密度为0.0899 g/L，在-252.7 ℃时可成为液体，若将压力增大到几十兆帕，液氢可变为金属氢；2）导热性能好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中是极好的传热载体；3）氢在自然界中是普遍存在的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%；4）除了核燃料外，氢的发热值为1.4×105kJ/kg，是汽油发热值的3倍，是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的；5）氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；6）氢燃烧后的产物是水，无环境污染，而且燃烧生成的水还可以继续制氢，可反复循环使用；7）氢能利用形式多，储存方式多样，可以适应不同环境的不同需求^[2]。

随着社会的发展 , 环境污染对人类赖以生存的环境造成的污染日益严重 , 迫切需要开发环境友好工业及新能源^[3]。氢作为二次能源得到了广泛的应用，其用途主要有以下几个方面:氢作为一种高能燃料，用于航天飞机、火箭等航天行业及城市公共汽车中，据报道^[4]，世界上一些发达国家在1993年就已经开发出以液氢为燃料的城市公共汽车；氢气用做保护气应用于电子工业中，如在集成电路、电子管、显像管等的制备过程中，都是用氢做保护气的；在炼油工业中用氢气对石脑油、燃料油、粗柴油、重油等进行加氢精制，提高产品的质量及除去产品中的有害物质如硫化氢、硫醇、水、含氮化合物、金属等，还可以使不饱和烃进行

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