微型甲醇重整器陶瓷膜载体铜基催化剂的制备

摘要

随着微电子集成技术的不断进步，电子产品的体积越来越小，电源微型化成为一种发展趋势。燃料电池具有尺寸下、质量轻、能量密度高等特点，在便携式电源领域有很广阔的应用前景。而微型甲醇重整器制氢具有CO含量低、H2浓度高、反应条件温和等优点，适合为燃料电池提供移动氢源。但是目前微型甲醇重整器存在催化剂分布不均匀、利用率低、易脱落等问题，因此本文针对微流道甲醇重整器中催化剂的担载方式、制备工艺以及重整反应参数进行研究。
　　本文首先对平行流道结构的甲醇重整器建立模型，对重整反应的一些条件进行模拟仿真，找到重整器性能变化的规律，为后续试验提供一些理论依据；然后对微型甲醇重整器结构进行设计，并且搭建催化剂性能测试平台；接着对催化剂的担载方式进行实验研究，讨论粘结剂、铝合金载体表面处理对催化剂性能的影响，找到一种催化剂分布均匀、吸附性好、催化剂性能高的担载方式，以提高微型甲醇重整器中反应物、催化剂的利用率以及其稳定性；最后对铜基催化剂的制备工艺进行研究，主要探讨了沉淀剂、沉淀方式、煅烧温度以及催化剂原子比等因素对催化剂性能的影响。
　　通过实验得出当皂土含量为10％，铝合金载体表面微弧氧化生长一层陶瓷膜时，催化剂在载体表面的分散性、附着性最好。当沉淀剂为碳酸钠，沉淀方式为反加法，煅烧温度为450℃，铜锌铝原子比为6:3:1时制备的铜基催化剂性能最好。当反应温度为240℃，甲醇燃料供给速率为28.5mg/min时，甲醇的转化率达到95%以上，CO含量不到1%，满足质子交换膜燃料电池对氢源的需求。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外甲醇重整的研究现状及分析

1.3 研究的目的和意义

1.4 主要研究内容

第2章 甲醇水蒸气重整器的理论模型

2.1 引言

2.2 甲醇水蒸气重整反应机理

2.3 甲醇水蒸气重整建模

2.4 仿真结果和讨论

2.5 本章小结

第3章 微型甲醇重整器的设计与测试

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 微型重整器的结构及性能测试平台

3.4 粘结剂的研究

3.5 流道长度的研究

3.6 微流道载体表面处理

3.7 本章小结

第4章 陶瓷膜载体铜基催化剂的制备

4.1 引言

4.2 铜基催化剂的制备

4.3 沉淀剂及沉淀方式的选择

4.4 煅烧温度的选择

4.5 最佳原子比的确定

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢