[go: up one dir, main page]

CN111229219B - 一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用 - Google Patents

一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111229219B
CN111229219B CN201811446897.5A CN201811446897A CN111229219B CN 111229219 B CN111229219 B CN 111229219B CN 201811446897 A CN201811446897 A CN 201811446897A CN 111229219 B CN111229219 B CN 111229219B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
equal
tail gas
gas combustion
ltoreq
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811446897.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111229219A (zh
Inventor
程谟杰
涂宝峰
赵哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201811446897.5A priority Critical patent/CN111229219B/zh
Publication of CN111229219A publication Critical patent/CN111229219A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111229219B publication Critical patent/CN111229219B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/07—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及一种尾气燃烧催化剂的制法及应用，属于固体氧化物燃料电池和催化剂技术领域，其特征是，包括如下步骤：1)用于固体氧化物燃料电池发电系统尾气燃烧的LaxSryPtzTi1‑zO3钙钛矿催化剂的制备；2)用固定床反应器，该催化剂在固体氧化物燃料电池尾气燃烧的反应温度：100‑1200℃。该催化剂用于固体氧化物燃料电池尾气催化燃烧，具有低温催化燃烧活性高和良好的抗高温烧结性能。

Description

一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池，具体地说是一种用于固体氧化物燃料电池发电系统的尾气燃烧LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂，通过高温烧结得到的LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂，具有抗烧结性能好、活性高、高温稳定等特点，是一种十分符合固体氧化物燃料电池发电系统的尾气燃烧催化剂，这种高活性、高稳定性的尾气燃烧催化剂在固体氧化物燃料电池系统方面具有重要的意义，对于推动固体氧化物燃料电池技术向应用技术的发展具有重要的意义。
背景技术
能源和环境已成为关系到人类社会可持续发展的两大热点问题。随着人类社会现代化进程的不断推进，对能源的依赖和化石能源日益枯竭的矛盾日益加剧。能源生产和使用过程中排放大量污染物和CO2等温室气体，是重要空气污染源的原因之一。寻找一种清洁、高效和CO2净排放低的能源技术已成为人类社会发展之迫切需要。固体氧化物燃料电池是将化学能直接转化为电能的能量转换装置，采用全固态结构，具有发电效率高、可直接采用碳氢化合物为燃料、应用范围广等特点，是理想的分散发电和集中电站技术，也可以应用于车辆辅助电源、便携式电源等。
固体氧化物燃料电池通常其燃料利用率为60-90％，有10-40％的燃料气作为尾气不能被电池用来进行发电，如果这部分燃料气被直接排出，则会造成很大的浪费，同时电池发电系统的效率也会因此而大大降低，因此在固体氧化燃料电池发电系统中需要有尾气燃烧催化剂来将这部分尾气催化燃烧释放出热量，同时将这部分热用好来提高电池发电系统的发电效率。
而且固体氧化物燃料电池在启动时尾气温度较低，而且尾气组成比较复杂，可能有H2O、CO2、H2、CO以及没有反应完全的固体氧化物燃料气，如甲醇、乙醇、甲烷等。而高温运行时尾气温度较高，在经过燃烧反应后温度更高，局部可达到1000度以上，因此对尾气燃烧催化剂提出了很高的要求，即能够在较低的温度下催化氧化电池的尾气，又能够在高温下抗烧结具有好的稳定性。如何在高低温下都能具有较高的活性和良好的抗烧结性能，在这样的背景下，构建和制备该催化剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于固体氧化物燃料电池发电系统中尾气燃烧的LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂及其制法。
本发明具体采用的技术方案是：
一种用于固体氧化物燃料电池发电系统中尾气燃烧的LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂的制法，其特征是，采用固相法和浸渍法制备钙钛矿催化剂LaxSryPtzTi1-zO3，其中，0≤x≤0.9，0≤y≤0.9,0.001≤z≤0.2包括如下步骤：
1)按金属离子摩尔比分别称取La2O3、SrO、TiO2，混合，球磨8-48小时；
2)按金属离子摩尔比称取PtCl3，溶于水中，浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2，混合物中，放置在烘箱中，40-100℃烘4-30小时；
3)置于高温炉中，于空气氛围下800-1400℃焙烧4-20h，得本发明的催化剂。
其中，步骤1)球磨8-48小时。
其中，步骤2)PtCl3溶于水浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2，混合物后，放置在烘箱中，40-100℃烘4-30小时。
其中，步骤3)置于高温炉中，于空气氛围下800-1400℃焙烧4-20h。
一种用于固体氧化物燃料电池发电系统中尾气燃烧的LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂，其中，0≤x≤0.9，0≤y≤0.9,0.001≤z≤0.2，其中0.1≤x≤0.8，0.1≤y≤0.8,0.005≤z≤0.15较好，0.2≤x≤0.7，0.2≤y≤0.7,0.01≤z≤0.1最好。
一种尾气燃烧的LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂的应用，用于固体氧化物燃料电池的尾气燃烧，其中，0≤x≤0.9，0≤y≤0.9,0.001≤z≤0.2，在固定床反应器，反应温度：100-1400℃。
本发明制备的催化剂，用于固体氧化物燃料电池发电系统尾气燃烧，具有抗烧结性能好、活性高、高温稳定等特点，能够在高低温下都能具有较高的活性和稳定性，是一种十分符合固体氧化物燃料电池发电系统的尾气燃烧催化剂。
具体实施方式
实施例1
1)LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂的制备：按金属离子摩尔比为0.2:0.8:0.99的比例分别称取称取La2O3、SrO、TiO2，混合，球磨10小时；2)将金属离子摩尔份数为0.01(0.99份的TiO2)的PtCl3溶于水浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2，混合物后，放置在烘箱中，60℃烘10小时；3)置于高温炉中，于空气氛围下1350℃焙烧4h。
2)催化剂应用和工艺条件：称取1g La0.2Sr0.8Pt0.01Ti0.99O3钙钛矿催化剂。H2、CO和空气的体积流速比为2:1:20的比例进行模拟尾气燃烧反应，反应温度200℃，氢气和一氧化碳的转化率为95％。
实施例2
1)LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂的制备：按金属离子摩尔比为0.8:0.2:0.9的比例分别称取称取La2O3、SrO、TiO2，混合，球磨10小时；2)将金属离子摩尔份数为0.1(0.9份的TiO2)的PtCl3溶于水浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2，混合物后，放置在烘箱中，90℃烘4小时；3)置于高温炉中，于空气氛围下1050℃焙烧20h。
2)催化剂应用和工艺条件：称取1g La0.8Sr0.2Pt0.1Ti0.9O3钙钛矿催化剂。CH4、H2、CO和空气的体积流速比为1：2：1：30的比例进行模拟尾气燃烧反应，反应温度800℃，甲烷、氢气和一氧化碳的转化率为100％。
实施例3
1)LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂的制备：按金属离子摩尔比为0.4:0.6:0.95的比例分别称取称取La2O3、SrO、TiO2，混合，球磨10小时；2)将金属离子摩尔份数为0.05(0.95份的TiO2)的PtCl3溶于水浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2，混合物后，放置在烘箱中，50℃烘20小时；3)置于高温炉中，于空气氛围下1250℃焙烧10h。
2)催化剂应用和工艺条件：称取1g La0.4Sr0.6Pt0.05Ti0.95O3钙钛矿催化剂。CH4、H2、CO和空气的体积流速比为1：2：1：40的比例进行模拟尾气燃烧反应，反应温度600℃，甲烷、氢气和一氧化碳的转化率为98％。
实施例4
1)LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂的制备：按金属离子摩尔比为0.4:0.5:0.85的比例分别称取称取La2O3、SrO、TiO2，混合，球磨10小时；2)将金属离子摩尔份数为0.15(0.85份的TiO2)的PtCl3溶于水浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2，混合物后，放置在烘箱中，80℃烘10小时；3)置于高温炉中，于空气氛围下1400℃焙烧4h。
2)催化剂应用和工艺条件：称取1g La0.4Sr0.5Pt0.15Ti0.85O3钙钛矿催化剂。CH4、H2、CO和空气的体积流速比为1：2：1：40的比例进行模拟尾气燃烧反应，反应温度700℃，甲烷、氢气和一氧化碳的转化率为100％。

Claims (7)

1.一种尾气燃烧催化剂的应用，其特征是，LaxSryPtzTi1-zO3钙钛矿催化剂用于催化固体氧化物燃料电池的尾气燃烧；采用固相法和浸渍法制备钙钛矿催化剂LaxSryPtzTi1-zO3，其中，0≤x≤0.9，0≤y≤0.9, 0.001≤z≤0.2，包括如下步骤：
1) 按金属离子摩尔比分别称取La2O3、SrO、TiO2，混合，球磨8-48小时；
2) 按金属离子摩尔比称取PtCl3，溶于水中，浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2混合物中，放置在烘箱中，40-100℃烘4-30小时；
3) 置于高温炉中，于空气氛围下800-1400℃焙烧4-20h，得本发明的催化剂。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征是，步骤1) 球磨12-36小时。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征是，步骤2) PtCl3溶于水浸渍到球磨混合好的La2O3、SrO和TiO2混合物中，放置在烘箱中，60-80℃烘12-24小时。
4. 根据权利要求1所述的应用，其特征是，步骤3) 置于高温炉中，于空气氛围下1000-1200℃焙烧8-16h。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征是，在固定床反应器中，反应温度：100-1400℃。
6.一种尾气燃烧催化剂或权利要求1-4任一所述应用的催化剂，其特征是，催化剂为钙钛矿催化剂LaxSryPtzTi1-zO3，其中，0≤x≤0.9，0≤y≤0.9, 0.001≤z≤0.2。
7.根据权利要求6所述的催化剂，其特征是，其中0.1≤x≤0.8，0.1≤y≤0.8, 0.005≤z≤0.15。
CN201811446897.5A 2018-11-29 2018-11-29 一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用 Active CN111229219B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811446897.5A CN111229219B (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811446897.5A CN111229219B (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111229219A CN111229219A (zh) 2020-06-05
CN111229219B true CN111229219B (zh) 2023-07-11

Family

ID=70866664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811446897.5A Active CN111229219B (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111229219B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0468127A2 (en) * 1990-07-26 1992-01-29 Peking University Perovskite-type rare earth complex oxide combustion catalysts
JP2014223587A (ja) * 2013-05-16 2014-12-04 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 排ガス浄化用触媒担体、排ガス浄化用触媒担体の製造方法、および排ガス浄化用触媒、排ガス浄化用触媒の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004041868A (ja) * 2002-07-09 2004-02-12 Daihatsu Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒
JP4311918B2 (ja) * 2002-07-09 2009-08-12 ダイハツ工業株式会社 ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法
CN1214867C (zh) * 2003-03-24 2005-08-17 中国科学院生态环境研究中心 一种钙钛矿复合氧化物负载钯催化剂的制备方法
JP4328338B2 (ja) * 2006-06-01 2009-09-09 ダイハツ工業株式会社 内燃機関の排ガス浄化用触媒
CN102941088B (zh) * 2012-10-30 2014-10-29 山东天璨环保科技有限公司 一种同时去除CO、CH、NOx、PM催化剂及其制备方法
CN105655605B (zh) * 2016-01-15 2018-12-28 沈雪松 固体氧化物燃料电池用阴极催化剂、复合阴极材料及其制备方法
CN107511147A (zh) * 2017-07-12 2017-12-26 华东理工大学 一种高稳定性催化氧化催化剂及制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0468127A2 (en) * 1990-07-26 1992-01-29 Peking University Perovskite-type rare earth complex oxide combustion catalysts
JP2014223587A (ja) * 2013-05-16 2014-12-04 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 排ガス浄化用触媒担体、排ガス浄化用触媒担体の製造方法、および排ガス浄化用触媒、排ガス浄化用触媒の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Influence of preparation method on performance of a metal supported perovskite catalyst for combustion of methane;翟彦青等;稀土学报·英文版(第1期);54-58 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111229219A (zh) 2020-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saadabadi et al. Direct internal methane reforming in biogas fuelled solid oxide fuel cell; the influence of operating parameters
CN104934621B (zh) 一种发动机尾气净化装置
CN104953147B (zh) 一种自供应氢气燃料电池系统及其工作方法
CN105244523B (zh) 一种具有抗积碳功能的固体氧化物燃料电池
US8906577B2 (en) High performance flame fuel cell using an anode supported solid-oxide fuel cell
CN101811054A (zh) 一种甲烷催化燃烧的铜铈固溶体催化剂及其制备方法
CN217300714U (zh) 一种甲醇燃料双路发电装置及其换热系统
CN111229219B (zh) 一种尾气燃烧催化剂及其制备和应用
CN109638331B (zh) 一种基于甲醇的燃料电池混合发电系统
CN118248897A (zh) 一种间接氨固体氧化物燃料电池系统
CN114876633B (zh) 一种甲醇燃料双路发电装置及其换热系统
CN111229250B (zh) 一种乙醇重整催化剂及其制备和应用
Welles et al. A novel solid oxide fuel cell based catalytic converter replacement for enhanced emission control and power generation in automotive exhaust
CN113471492B (zh) 使用固废合成气的燃料电池发电系统及发电方法
KR100943952B1 (ko) 연료 전지용 개질 촉매, 그 제조 방법, 이를 포함하는 연료전지용 개질기, 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템
CN116914202A (zh) 一种自热型氨分解制氢发电系统和热启动方法
KR100987824B1 (ko) 자립 고체산화물 연료전지 시스템의 운전 방법
CN114927706B (zh) 一种催化剂及其制备方法和应用
KR20200135676A (ko) 강한 소형 150ｗ급 ｓｏｆｃ 발전 시스템
CN113769753B (zh) 一种复合型风排瓦斯气燃烧催化剂及其制备方法
US20170170503A1 (en) An electricity and syngas co-generation system using porous solid oxide fuel cells
CN112186227B (zh) 一种将低浓煤层气利用中高温燃料电池发电的方法
Pirou et al. High-power density monolithic fuel cell stack
Eguchi Component Materials and Reactions for Ammonia-Fueled Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs)
CN110661005A (zh) 一种质子交换膜燃料电池催化层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant