氢能与燃料电池

【实验室研发】低碳醇随车制氢催化剂及其应用技术

发布时间:2016-08-29

  一、技术简介

  汽车工业是仅次于石油化工的第二大产业,其每年消耗大量的石油资源,且尾气带来严重的大气污染,约占整个大气污染的42%,因此开发清洁替代燃料,实现节能减排,是当前汽车工业的重要发展方向。在所有开发的替代燃料中,甲醇具有极大的竞争优势。目前我国甲醇用于替代燃料,在新能源汽车方面取得巨大成就,甲醇汽油,尤其是M85甲醇汽油的突出经济性引起了人们的广泛关注,然而其尾气排放碳氢化合物中的甲醛含量高、动力不足等问题在一定程度上影响了甲醇汽油推广应用。

  针对当前存在的问题,新一代技术——低碳醇随车制氢技术应运而生,即甲醇、乙醇等低碳醇利用汽车尾气的余热,在催化剂的作用下转化为富氢气体,然后与燃油(汽油、柴油)一起混合进入发动机燃烧或单独作为燃料进入发动机燃烧。

  低碳醇随车制氢技术的先进性主要体现在以下几方面:废热利用,燃料(以甲醇为例)的热值提高15%左右;甲醇催化转化所生成的富氢气体的燃烧效率大大增加,比甲醇高25%,比普通汽油高40%;富氢气体的火焰传播速率快,燃烧更完全,大大降低污染物的排放。初步台架和车载试验表明,以纯甲醇代替汽油,替代比仅为1.6(理论值为2.2),油醇混燃条件下节油达到20%以上,排放物中NOx减低40%,CH降低90%。这些结果表明该技术具有突出的节能减排双重效果。

  该技术的核心是催化剂,对催化剂具有更高的要求:①汽车尾气温度高且变化大,催化剂应具有耐高温及温度波动的性能;②稳定的产物分布,有利于发动机的稳定运转;③汽车在行驶过程中,震动较大,催化剂应具有较高的强度。鉴于此,现有工业化催化剂均不能满足车载要求,因此研究开发新型低碳醇随车制氢催化剂就成为本技术商业化的关键。

  针对随车制氢催化剂的高要求,中国科学院山西煤炭化学研究所开展了甲醇随车制氢和乙醇重整随车制氢两方面技术的研究,取得了重要的进展。甲醇、乙醇随车制氢催化剂目前均已完成小试研究,开发的催化剂强度高,耐高温性能好,小试连续运转达1000h(相当于行车10万公里) ,表现出较高的活性和稳定性。截止目前,共向随车制氢技术研究单位提供放大样品800公斤,车载实验结果显示,催化剂性能稳定,汽车动力强,节能减排效果明显。催化剂相关技术申请专利3项,目前已授权2项(专利号:ZL 201110160849.1、ZL 201210058226.8)。目前正在积极筹备中试放大以及百吨级生产工作。

  二、技术指标

  催化剂强度>80N/粒;催化剂活性>80%;催化剂稳定性达1000h(相当于行车10万公里);催化剂最高耐温500℃。

  三、产品应用领域及市场前景

  催化剂主要应用于甲醇、乙醇等低碳醇作为替代燃料的汽车行业。随着能源和环境问题的日趋严重,以及随车制氢技术的发展,该产品未来市场前景广阔。

  四、主要设备及投资

  催化剂制备、活化装置,汽车实验台架等。

  五、合作形式

  技术转让、技术合作。

  六、联系方式

  电话:0351-4041154,传真:0351-4041153,邮箱:liangchen@sxicc.ac.cn,hanxinyu@sxicc.ac.cn。


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