堵俊俊,刘鹏翔,王靖超,高 珠

(新地能源工程技术有限公司北京技术研发中心,北京 100176)

氢能具有“清洁、低碳、安全、高效”的特点,能够方便的转化为电能和热能,转化效率高,是清洁能源利用的重要组成部分,氢燃料电池能量转化效率高,低噪、零排放,可以广泛地应用于交通及固定电站等领域。出于资源利用环保的角度,氢能及燃料电池是世界各国新世纪能源利用的主要方向[1]。由于氢气在储运、加注等方面的高成本及安全风险,车载醇类重整制氢及以天然气为原料的现场制氢技术是可行的替代方案[2-3],该类制氢方案一般先经烃醇类原料重整,然后进行水煤气变换获得富氢气,该富氢气组成按体积分数计一般为0.5%～2%CO、15%～20%CO2、60%H2、20%水蒸汽,而质子膜燃料电池所采用的Pt或Pt-Ru复合电极对CO非常敏感,很少量的CO就可能造成电极中毒,使得电池工作性能下降或寿命显著降低,因此必须降低富氢气中的CO含量,一般要求降至10×10-6以下。

富氢体系中CO去除方法主要有变压吸附及膜分离等物理法和CO选择性氧化、CO选择性甲烷化等化学法,基于成本及工艺规模考虑一般采用化学法除CO。诸多研究者认为CO选择性氧化是最为经济有效的除CO方法[4],但对小规模的除CO系统,进O2量的控制系统使用与维护成本更为显著,而且O2的引入还会在造成H2的稀释(同时存在N2的引入)与更大的反应消耗,因而CO选择性甲烷化成为更佳的替代方案[5-8]。由于烃醇类重整所得富氢气中大量CO2的存在,要求催化剂具有较优的选择性。……