文 献 综 述

1.1前言

能源与环境是实现可持续发展的两个必要条件。随着化石能源的日益枯竭，开发新能源成为当务之急。使用汽油等产生的废气也是最近几年出现的雾霾天气的来源之一，因此燃料电池的低污染甚至无污染、热能高以及可持续的优点受到人们极大的青睐。

氢是高效洁净的环境友好能源，但由于氢能难于运输和储存等问题而限制了其广泛的商业应用，因此，研究和开发氢的生产、运输、储存和利用已成为当今各国的重大目标。与氢燃料相比，甲醇易于储备和运输，来源容易，价格便宜，有较高的能量转换效率，是高携能燃料，是H2良好的载体。但甲醇单位体积的热值低，气化潜热大，制动效率较低，作为直接燃料并不理想。因此，寻求利用甲醇能源的较好方案已成为当前研究的热点。其中以甲醇为原料进行现场催化制氢的方法研究最多，该方法反应温度低(250～300℃)，工艺条件缓和，流程短，设备简单易操作，投资和能耗低，有较好的商业应用前景。

从20世纪80年代后期开始，世界各国争相研究开发”零排放”的燃料电池(FCEV），质子交换膜燃料电池(PEMFC）以低温快启动、比功率、能量转换效率等方面的优越性成为未来电动车的首选电源。用于质子交换膜燃料电池的燃料，研究较多的有氢气、甲醇。用氢作燃料存在储存难，体积大，加氢费时，危险等缺点，目前大多以甲醇为燃料。甲醇作燃料制取氢气有3种方法：甲醇分解制氢，甲醇部分氧化制氢，甲醇水蒸气重整制氢。除甲醇分解制的氢气中含有较多CO，不宜用在电动车燃料电池上，其它两种方法制的氢气均可用于电动车燃料电池上。但由于氮气的引入，使氢气含量可能低于50%，氢含量低不利于燃料电池的工作。甲醇催化裂解制氢产物中氢含量高，且CO含量低，受到广泛关注。

国内外对甲醇催化裂解制氢催化剂的研究主要集中于该类催化剂．由于铜基催化剂催化甲醇裂解制氢是有效解决车载燃料电池等制氢需求的潜在途径. 由于传统铜基催化剂对该反应的低温活性和制氢选择性均不理想,因而寻求具有高活性、高选择性和稳定性的甲醇催化裂解制氢催化剂已成为重要研究课题。

1.2 甲醇催化裂解制氢催化剂

1.2.1　铂(Pt)钯(Pb)系催化剂

铂钯系催化剂多以Pt₂Pd 作主催化剂, 以Al₂O₃ , TiO₂ , SiO₂ ,ZrO₂ 为载体,稀土金属Ce ,La 作改性剂。铂钯系催化剂优点是活性高,选择性好,稳定性强,受毒物和热影响小。铂钯系催化剂中,认为有发展前途的是Pt为活性组分的催化剂,纯净Pt活性并不一定高,但加入适量的稀土元素如La ,Ce等作助剂,其催化活性将会显著提高。铂钯系催化剂单位重量的产率要比铜系催化剂高得多,其催化活性及热稳定性也好,但铜系催化剂相对要经济一些,选择性也不低,适宜应用。Cowley等发现在Pd/Al203催化剂中添加了少量的助剂，如Ca.Ce.Li.Ba.Na.K.Ru等，以降低催化剂的酸性，提高甲醇裂解反应对H2和Co的选择性。