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专利号: 2024106701583
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)制备主催化剂;

2)将混盐和主催化剂放入烘箱中干燥;先向反应器中加入混盐,设置反应器温度为

430‑450 ℃,再向反应器内的熔盐中加入主催化剂,并搅拌均匀;待催化剂均匀分散在熔盐中后,再向熔盐中加入助催化剂,不断搅拌,直至催化剂溶解在熔盐中,形成均相的液体催化剂,再将反应器温度设置为550 ℃‑620 ℃;

所述的主催化剂和助催化剂采用以下组合中的一种:

第一种组合:所述的主催化剂为Ni/Al2O3,所述的助催化剂为NiO、NiCO3中的一种或两种和Li2O;

第二种组合:所述的主催化剂为Fe/Al2O3,所述的助催化剂为Fe2O3、Fe2(CO3)3中的一种或两种和Li2O;

第三种组合:所述的主催化剂为Co/Al2O3,所述的助催化剂为CoO、CoCO3中的一种或两种和Li2O;

第四种组合:所述的主催化剂为Cu/Al2O3,所述的助催化剂为CuO、CuCO3中的一种或两种和Li2O;

3)待反应器温度稳定在设定温度后,向反应器中通入 N2,排出空气,停止通入N2,改向反应器中通入经过Ar稀释的CH4,反应过程中通过在线气相色谱仪实时分析产物气体的成分;

4)反应结束后,停止通入CH4,关闭反应器加热开关,打开反应器,从反应器中提取熔盐的上均相,将所得的固体经过水洗、酸洗、水洗,经过滤后得到固体碳。

2.一种熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)制备催化剂Ni/Al2O3;

2)将混盐和Ni/Al2O3放入烘箱中干燥;先向反应器中加入混盐,设置反应器温度为430‑

450 ℃,再向反应器内的熔盐中加入Ni/Al2O3,并搅拌均匀;待催化剂均匀分散在熔盐中后,再向熔盐中加入NiO、NiCO3中的一种或两种和Li2O,不断搅拌,直至催化剂溶解在熔盐中,形成均相的液体催化剂,再将反应器温度设置为550 ℃‑620 ℃;

3)待反应器温度稳定在设定温度后,向反应器中通入 N2,排出空气,停止通入N2,改向反应器中通入经过Ar稀释的CH4,反应过程中通过在线气相色谱仪实时分析产物气体的成分;

4)反应结束后,停止通入CH4,关闭反应器加热开关,打开反应器,从反应器中提取熔盐的上均相,将所得的固体经过水洗、酸洗、水洗,经过滤后得到固体碳。

3.根据权利要求2所述的熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于,Ni/Al2O3中Ni的质量百分数为2 wt.%‑15 wt.%;

所述的NiO、NiCO3中的一种或两种与Ni/Al2O3的质量比为2.5%‑30.3%,当加入NiO一种时,NiO与Ni/Al2O3的质量比为2.5%‑19.1%,当加入NiCO3一种时,NiCO3与Ni/Al2O3的质量比为4.0%‑30.3%;

所述的 Li2O 与 Ni/Al2O3的质量比为 25%‑28.8%。

4.根据权利要求2所述的熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于, 步骤1)中,制备催化剂Ni/Al2O3,具体包括:将Ni(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中,加入γ‑ Al2O3,在70~80 ℃、300~400 rpm 的水浴中充分浸渍,烘干,研磨,在450 550 ℃ 的马弗炉中煅烧5 7 h,随后在氢气的气氛下还~ ~原,得到Ni/Al2O3。

5.根据权利要求2所述的熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于,步骤2)中,所述的混盐为质量比为 3:2~4:3~5的Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的混合物。

6.根据权利要求2所述的熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于,步骤2)中,设置反应器温度为430‑450 ℃,具体包括:以 5 15 ℃/min 的升温速率升温,待温度升高至设定温度430‑450 ℃时,保持 15‑20 ~分钟。

7.根据权利要求2所述的熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于,步骤2)中,向熔盐中加入NiO、NiCO3中的一种或两种和Li2O,具体包括:先向熔盐中加入NiO、NiCO3中的一种或两种,搅拌均匀后,再加入Li2O。

8.根据权利要求2所述的熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法,其特征在于,步骤3)中,所述的Ar和CH4的体积比为3~5:1。