【化学工程与工艺专业】【毕业设计+开题报告+文献综述】蜂窝状整体式催化剂的涂层工艺研究

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1、（20届）毕业设计蜂窝状整体式催化剂的涂层工艺研究43摘要水煤气变换反应（WGS）在制氢的同时也消除了一氧化碳，在质子交换膜燃料电池燃料供应系统中起着重要作用。然而传统的变换催化剂不能满足燃料电池体系的要求。因此，开发具有高活性和稳定性的新型变换催化剂具有重要的意义。本论文主要研究将具有高活性和高稳定性的铝助剂改性的CuO/CeO2催化剂材料均匀牢固地涂覆在堇青石蜂窝状载体上，制成整体式WGS催化剂。通过考察一些涂覆工艺的最佳参数，力求解决脱落问题。关键词：水煤气变换反应；CuO/CeO2催化剂；整体式催化剂43Studyonthecoatingprocessofhoneyc

2、ombmonolithiccatalystAbstractThewater-gasshift(WGS)reaction,CO+H2O↔CO2+H2,playasignificantroleinthesupplyoffuelforprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC),becauseofthereactionnotonlyprovidehydrogengenerationbutalsoprovideCOcleanup.However,thetraditionalWGScatalystsusuallyareunsuitableforthefue

3、lcellapplication.Therefore,itisgreatimportanttodevelopthenewandmoreeffectivecatalystsforWGSreaction.Inthepresentwork,themonolithicWGScatalystswerepreparedthroughcoatingthealuminamodifiedCuO/CeO2catalystmaterialwithhighactivityandstabilityontothecordieritehoneycombcarrier.Duringtheprocess,so

4、meofoptimumpreparationparametersofcoatingwereobtainedtostrivetosolvethelossproblemofcoating.Keywords:water-gasshiftreaction;CuO/CeO2catalysts;monolithiccatalyst43目录摘要2Abstract31绪论51.1研究意义51.2颗粒催化剂研究现状51.3整体式催化剂优势及研究现状61.4本论文的研究内容82实验部分92.1铝助剂改性的铜铈催化剂的制备92.2整体式变换催化剂的制备92.2.1过渡涂层92.2.2催化材料涂层1

5、02.3评价装置102.4整体式催化剂活性测试条件112.5CO转化率112.6活性涂层的脱落率测定122.7料浆的粘度测定123结果与分析133.1载体的预处理条件133.2涂层工艺参数的考察143.2.1催化材料涂敷方法——冷敷与热敷143.2.2料浆浓度153.2.3料浆pH值163.2.4涂敷次数173.2.5超声波173.3整体式WGS催化剂催化活性的研究184结论20参考文献21致谢25431绪论1.1研究意义当今世界，氢气已成为化工生产中的重要原料，广泛应用于如合成氨、合成甲醇和催化加氢等工业中。同时，由于近年来兴起的新型、高效、清洁、经济、安全的燃料电池（Fu

6、elcell）技术的发展，更是推动了制氢工业的发展[1,2]。目前，考虑到储量、价格和技术因素，95%的氢主要来源于烃类蒸汽转化、甲醇裂解和煤的气化。然而，这些方法制备的合成气中往往含有大量的CO（大约10%），其对下游反应的催化剂（如合成氨中铁基催化剂和燃料电池中的Pt催化电极）有“毒化”效应。为此必须将合成气中CO含量降低至100ppm以下。考虑到水煤气变换反应（Water-gasshift(WGS);CO+H2O↔CO2+H2）在消除了CO的同时也制取了氢气，将其与CO选择性氧化（SelectiveCOOxidation;CO+1/2O2↔CO2）进行协同作用来实现CO

7、的完全脱除。PEMFC的燃料氢气的产生过程如图1所示。氢气水煤气变换(WGS)选择性CO氧化(SelectiveCOOxidation)甲醇等重整(Reforming)脱硫(SulfurRemoval)图1PEM燃料电池的燃料产生简要流程图目前，水煤气变换反应（WGSR）广泛地应用于合成氨的制氢过程和合成甲醇的调节CO/H2的比例过程中。相对已有的传统水煤气变换催化剂，燃料电池体系要求水煤气变换催化剂具有在富氢气氛下具有高活性,宽温区，较强的热稳定性、良好的抵抗热冲击、较好的机械强度以保证其抗震性，能承