專利名稱：：高溫?zé)崽幚碇苽溆糜诘饣瘹浯呋纸獾母男曰钚蕴康姆椒?br>
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于催化
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及高溫?zé)崽幚碇苽溆糜诘饣瘹浯呋纸獾母男曰钚蕴康姆椒ā?br>
背景技術(shù)：
：大規(guī)模低成本制氫是發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的制氫方法都是以化石燃料為原料，隨著化石燃料的減少，人們轉(zhuǎn)而尋求以水作為制氫原料。水的分解有電分解、熱分解和光分解等幾種方法。水的電分解成本太高，光分解離實(shí)用距離尚遠(yuǎn)，因此水的熱化學(xué)分解引起了廣泛注意。水的直接熱分解至少需要2773K的高溫，在這樣的溫度下，裝置材料和分離氫、氧的膜材料都無法正常工作。能否通過一系列的化學(xué)反應(yīng)在較溫和的條件下實(shí)現(xiàn)水的高效分解呢？熱化學(xué)循環(huán)水分解制氫方法正是基于以上設(shè)想，采用一系列反應(yīng)物可循環(huán)使用的化學(xué)反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)水的分解，能量利用效率可望達(dá)到50%以上。熱化學(xué)循環(huán)制氫方法的研究自上世紀(jì)60年代開始起步，其最大特點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)化效率高、所需熱能溫度較低、反應(yīng)物質(zhì)循環(huán)利用、能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)制氫。2002年，美國GA(GeneralAtomics)、Sandia國家實(shí)驗(yàn)室和肯塔基大學(xué)聯(lián)合對(duì)115種熱化學(xué)循環(huán)進(jìn)行了篩選，在眾多的循環(huán)中，熱化學(xué)硫碘循環(huán)(sulfur-iodinethermochemicalcycle，簡寫為SI或IS)由于其反應(yīng)步驟簡化、反應(yīng)條件溫和、循環(huán)效率高，最終選定該循環(huán)作為制氫的理想循環(huán)。近年在美國、日韓和歐洲得到高度重視，成為當(dāng)前國際上本領(lǐng)域研究的學(xué)術(shù)前沿和熱點(diǎn)問題，各國紛紛投入大量人力、物力競(jìng)相開展相關(guān)研究。因此，開展熱化學(xué)硫碘循環(huán)制氫的基礎(chǔ)研究不僅具有十分重大的科學(xué)意義，而且具有廣泛的、現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用背景。熱化學(xué)硫碘循環(huán)由三個(gè)化學(xué)反應(yīng)組成I2+S02+2H20—2HI+H2S04(20120°C)(1)2HI—I2+H2(300500°C)(2)H2SO4—S02+H20+0.502(800850°C)(3)反應(yīng)⑵為碘化氫的分解，在300-500°C溫度下生成H2和12，是熱化學(xué)硫碘循環(huán)產(chǎn)生氫氣的關(guān)鍵步驟。考慮到設(shè)備材料的承受能力及能耗問題，碘化氫氣體分解的溫度不應(yīng)太高，但中低溫下均相化學(xué)反應(yīng)的速率有限，因此，普遍使用催化劑來加快碘化氫氣體分解的速率。在碘化氫催化分解的早期研究中，鉬、金等貴金屬是研究最多的催化劑。國內(nèi)清華大學(xué)發(fā)明專利200710121484.5(一種碘化氫催化分解用催化劑的制備方法，2008年3月12日)提出將貴金屬負(fù)載到載體上，其中載體可以是碳載體。但貴金屬價(jià)格昂貴，因此研究新的廉價(jià)而且高效的催化劑成為熱化學(xué)水分解硫碘循環(huán)制氫的關(guān)鍵科學(xué)問題。英國發(fā)明專利BritishTalent796，049(Processfortherecoveryofiodinefromhydrogeniodide，1958年6月4日)提供了一種碘化氫中回收碘單質(zhì)的工藝，采用不定型碳作為碘化氫催化分解的催化劑。但直接購買的商業(yè)活性炭可能由于各種因素造成催化性能并不十分理想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服目前存在的碘化氫分解用貴金屬催化劑價(jià)格昂貴、非貴金屬催化劑活性普遍不好、部分損耗、批量制備工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，提供一種高溫?zé)崽幚碇苽溆糜诘饣瘹浯呋纸獾母男曰钚蕴康姆椒?。在傳統(tǒng)碘化氫分解用催化劑中，活性炭只是作為催化劑的載體來負(fù)載貴金屬。為了解決傳統(tǒng)碘化氫分解用催化劑存在的價(jià)格昂貴問題，本發(fā)明直接將活性炭作為碘化氫分解用催化劑，并采用高溫?zé)崽幚砀男砸蕴岣叽呋阅芗盁岱€(wěn)定性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的高溫?zé)崽幚碇苽溆糜诘饣瘹浯呋纸獾母男曰钚蕴康姆椒?，包括步驟將活性炭置于氣氛爐中，在保護(hù)氣的保護(hù)下加熱至4001500°C后，保溫13h，隨爐冷卻至常溫，即得改性活性炭。本發(fā)明中，所述的保護(hù)氣可以是N2,H2或He、Ar。本發(fā)明中，所述活性炭是下述活性炭中的任意一種木質(zhì)活性炭椰殼活性炭、杏殼活性炭、竹質(zhì)活性炭或木質(zhì)粉炭；礦物質(zhì)原料活性炭煤為原料、石油及煤為原料、或石油加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭；廢橡膠或廢塑料制成的活性炭。本發(fā)明中，所述活性炭通過下述制備方法中的任意一種方法得到的化學(xué)法、物理法、物理_化學(xué)組合法或化學(xué)_物理組合法。本發(fā)明中，所述活性炭是粉狀活性炭、顆粒狀活性炭、活性炭纖維、蜂窩狀活性炭或活性炭板中的任意一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明對(duì)活性炭進(jìn)行改性處理，并直接將高溫?zé)崽幚砀男曰钚蕴孔鳛榈饣瘹浯呋纸庵械拇呋瘎?，可以顯著提高其在碘化氫催化分解中的催化性能，避免了貴金屬的使用，降低成本。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1將木質(zhì)磷酸法活性炭置于高溫氣氛爐中，在N2保護(hù)下升溫至400°C，保溫Ih后，隨爐冷卻至常溫，即得到改性活性炭。實(shí)施例2將煤質(zhì)活性炭置于高溫氣氛爐中，在H2(所述的保護(hù)氣可以是N2,H2或He、Ar等稀有氣體)保護(hù)下升溫至150(TC，保溫3h后，隨爐冷卻至常溫，即得到改性活性炭。實(shí)施例3將廢塑料制成的活性炭置于高溫氣氛爐中，在Ar氣保護(hù)下升溫至700°C，保溫2h后，隨爐冷卻至常溫，即得到改性活性炭。前述實(shí)施例中，保護(hù)氣還可以選用He等稀有氣體；活性炭可以選用下述活性炭木質(zhì)活性炭(包括椰殼活性炭、杏殼活性炭、竹質(zhì)活性炭或木質(zhì)粉炭等)、礦物質(zhì)原料活性炭(包括煤或石油及煤或石油加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭)、廢橡膠或廢塑料制成的活性炭。所述活性炭可以通過化學(xué)法、物理法、物理_化學(xué)組合法或化學(xué)_物理組合法制備而來。所述活性炭可以是粉狀活性炭、顆粒狀活性炭、活性炭纖維、蜂窩狀活性炭或活性炭板。本發(fā)明對(duì)活性炭及實(shí)施例所制得改性活性炭進(jìn)行了碘化氫催化分解的性能測(cè)試與對(duì)比，實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果如下本發(fā)明測(cè)試平臺(tái)為碘化氫分解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。所用氫碘酸由蠕動(dòng)泵勻速輸入，氫碘酸在碘化氫蒸發(fā)裝置中加熱，蒸發(fā)出的碘化氫蒸汽進(jìn)入石英管反應(yīng)器，同時(shí)流速為60ml/min的氮?dú)庖策M(jìn)入石英管反應(yīng)器內(nèi)與碘化氫蒸汽混合后一起進(jìn)入反應(yīng)段，反應(yīng)器由管式爐加熱，反應(yīng)后的氣體經(jīng)過冷凝器和洗氣瓶后為氫氣和氮?dú)獾幕旌蜌怏w，然后由氫分析儀測(cè)定氫氣濃度，計(jì)算得到碘化氫分解率。測(cè)試與對(duì)比結(jié)果見表1。表1實(shí)施例測(cè)試與對(duì)比結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從表1可以看出，將活性炭直接作為碘化氫催化分解用催化劑，碘化氫分解率比沒用催化劑時(shí)的分解率提高很多，活性炭催化劑采用高溫?zé)崽幚砀男苑椒ㄌ幚砗?，也可顯著提高其催化性能，避免了貴金屬的使用，降低成本。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種高溫?zé)崽幚碇苽溆糜诘饣瘹浯呋纸獾母男曰钚蕴康姆椒ǎú襟E將活性炭置于氣氛爐中，在保護(hù)氣的保護(hù)下加熱至400～1500℃后，保溫1～3h，隨爐冷卻至常溫，即得改性活性炭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備改性活性炭的方法，其特征在于，所述保護(hù)氣是N2、H2、He或Ar中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備改性活性炭的方法，其特征在于，所述活性炭是下述活性炭中的任意一種木質(zhì)活性炭椰殼活性炭、杏殼活性炭、竹質(zhì)活性炭或木質(zhì)粉炭；礦物質(zhì)原料活性炭煤為原料、石油及煤為原料、或石油加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭；廢橡膠或廢塑料制成的活性炭。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備改性活性炭的方法，其特征在于，所述活性炭是通過下述制備方法中的任意一種方法得到的化學(xué)法、物理法、物理_化學(xué)組合法或化學(xué)_物理組合法。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備改性活性炭的方法，其特征在于，所述活性炭是粉狀活性炭、顆粒狀活性炭、活性炭纖維、蜂窩狀活性炭或活性炭板中的任意一種。全文摘要本發(fā)明涉及催化
技術(shù)領(lǐng)域：
，旨在提供一種高溫?zé)崽幚碇苽溆糜诘饣瘹浯呋纸獾母男曰钚蕴康姆椒?。該方法包括將活性炭置于氣氛爐中，在保護(hù)氣的保護(hù)下加熱至400～1500℃后，保溫1～3h，隨爐冷卻至常溫，即得改性活性炭。本發(fā)明對(duì)活性炭進(jìn)行改性處理，并直接將高溫?zé)崽幚砀男曰钚蕴孔鳛榈饣瘹浯呋纸庵械拇呋瘎梢燥@著提高其在碘化氫催化分解中的催化性能，避免了貴金屬的使用，降低成本。文檔編號(hào)B01J37/08GK101804341SQ20101015361公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2010年4月22日優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日發(fā)明者劉建忠,周俊虎,周志軍,岑可法,張彥威,楊衛(wèi)娟,王智化,程軍,黃鎮(zhèn)宇申請(qǐng)人:浙江大學(xué)