有序多孔阳极氧化铝膜为载体的新型一体化吸附剂的开发及其在燃料电池甲烷水蒸汽微型重整器中的应用

甲烷水蒸汽重整制氢是一个高温吸热反应，目前开发的固定床重整器存在体积大，压降大，反应温度高，启动时间长等技术瓶颈，阻碍了其在燃料电池实用化中的应用。在本项目中，将采用吸附强化的思想，通过吸附制氢反应产物之一的CO2,从而促进反应打破平衡，向制氢方向进行，可有效的降低反应温度，得到高纯度H2和低浓度CO，从而简化重整系统。为了适应高传热传质的板状重整器的需求，本项目突破传统的在合金板上进行涂层的思想，采用阳极氧化扩孔法制备吸附剂基板。在具有复杂多元微孔道结构的高比表面积氧化铝膜上，通过浸涂法负载吸附剂，从而增加吸附剂的负载量，改变其比表面积特征。同时耦合重整+吸附进行理论分析和实验研究，开发具有高传热传质性能的微通道重整器。

甲烷水蒸汽重整制氢是一个高温吸热反应，目前开发的固定床重整器存在体积大，压降大，反应温度高，启动时间长等技术瓶颈，阻碍了其在燃料电池实用化中的应用。在本项目中，将采用吸附强化的思想，通过吸附制氢反应产物之一的CO2,从而促进反应打破平衡，向制氢方向进行，可有效的降低反应温度，得到高纯度H2和低浓度CO，从而简化重整系统。本研究中，我们成功开发具有高循环性能的低分压金属掺杂催化剂，并通过模拟计算与实验结合的方法快速地寻找到吸附剂的最佳配比。首次提出了锂盐吸附剂双壳吸附理论，用于成功预测了吸附剂吸附行为，该理论模型受到国外学者的广泛引用。成功开发具有高循环性能的吸附强化的甲烷水蒸气重整反应系统，研究了吸附剂与催化剂的构效关系。实验结果证明证明催化剂耐久性达100 hr以上，最佳吸附强化温度区间为500-550℃，该温度比目前报道的吸附强化温度低100℃以上，证明开发成功的新型吸附剂具有更好的低温吸附性能和循环性能。提出了反应系统的start-up，再循环策略及模型，探讨了脱附剂失活动力学并建立了反应模拟系统。目前本研究属国际新能源方面亟待研究的课题，同时与新材料、化工模拟等技术相交叉，研究成果发表国际论文共计10篇、其中化工三大期刊2篇，能源类期刊2篇