一种适用于将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的催化剂，包含一金属氧化物载体，该金属氧化物载体包含铜氧化物；铝氧化物；及选自锌氧化物，铬氧化物及镁氧化物的一金属氧化物，其特征是包含一负载于该金属氧化物载体的０．１～１０％铂及０～５％铼，以该金属氧化物载体的重量为基准。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
用于水转移反应的催化剂及将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的方法
本专利技术是关于提供一种将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的方法(水转移反应)，尤其有关其中所使用的催化剂。
技术介绍
高分子薄膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell，PEMFC)极有可能在未来用于定置型家庭发电系统及电动汽车，而供应PEMFC系统所需的燃料是CO浓度低于20ppm的富氢气体(H2浓度＞35％)。一般碳氢化合物经由重组反应产生的富氢重组气，其CO浓度约为8～15％，必须经由水移转反应(water gas shift，简称WGS)尽可能将富氢重组气的CO浓度降至1％以下，之后再经由选择性氧化将重组气的CO浓度降至20ppm以下。传统WGS催化剂是Cu-ZnO/Al2O3，它最大的缺点是反应温度范围窄、需要活化、不能接触空气且不耐热。由于这些缺点使得传统Cu-ZnO/Al2O3应用于家庭定置型燃料电池发电系统的燃料重组器系统会造成操作方面很大的不便。因此，各催化剂研究单位或公司莫不积极想开发操作便利的WGS反应催化剂，如Idemitsu Kosan的美国专利(US 6,238,640)发展出Cu-MO-Al2O3(M是Zn、Cr、Mg)、日本松下电机公司的欧洲专利(EP 1,161,991)发展出Pt-M/ZrO2(M是Re、Sc、Pr)、Toyota的欧洲专利(EP 1,184,445)发展出Pt-M/TiO2(M是Al、Si、P、S、V)、Nextech则研发出Pt/CeO2-ZrO2催化剂，他们都宣称这些催化剂都不怕与氧接触且催化WGS反应活性很高。但事实上，上述专利研发的催化剂各有其缺点，如Idemitsu Kosan研发的催化剂活性并不高，而Nextech、日本松下电机及Toyota研发的催化剂贵金属含量高(专利实施例的Pt浓度3～12wt％)，催化剂合成成本较高。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种催化剂其可用于将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的方法(水转移反应)，该催化剂具有高转化率及制造成本低的优点。本专利技术的另一目的在于提供一种将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的方法。本专利技术的又一目的在于提供一种将一富氢重组气中的一氧化碳含量降低及氢含量增加的方法。-->为了实现上述专利技术目的依本
技术实现思路
而完成的一种适用于将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的催化剂，包含一金属氧化物载体，该金属氧化物载体包含铜氧化物；铝氧化物；及选自锌氧化物，铬氧化物及镁氧化物的一金属氧化物，其特征是包含一负载于该金属氧化物载体的0.1～10％铂(Pt)，较佳的0.5～5％Pt，以及0～5％铼(Re)，较佳为0.1～3％Re，以该金属氧化物载体的重量为基准。本专利技术同时揭示一种将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的方法，包含将含有一氧化碳和水蒸汽的一富氢进料与上述本专利技术催化剂在100～500℃接触。较佳的，本专利技术催化剂中的金属氧化物载体包含铜氧化物；铝氧化物；及锌氧化物，其中该金属氧化物载体包含25～55％铜，以该金属氧化物载体的重量为基准。较佳的，本专利技术方法所使用的该富氢进料为通过重组一烃而形成的富氢重组气。较佳的，本专利技术方法所使用的该富氢进料含有30摩尔％以上的氢，及H2O对CO的摩尔比为2～10。 附图说明图1为在H2O/CO摩尔比为3时催化剂的CO转化率对反应气体入口温度的作图，其中本专利技术实施例1催化剂以黑圆点代表，比较例1催化剂以空心圆圈点代表，比较例2催化剂以实心菱形点代表。图2为在H2O/CO摩尔比为6时催化剂的CO转化率对反应气体入口温度的作图，其中本专利技术实施例1催化剂以空心菱形点代表，实施例2催化剂以黑圆点代表，实施例3催化剂以空心圆圈点代表，比较例3催化剂以三角形点代表。图3为于H2O/CO摩尔比为4时催化剂的CO转化率对反应气体入口温度的作图，其中本专利技术实施例2的催化剂未老化前以黑圆点代表，老化后(400℃，20小时)以空心圆圈点代表，比较三催化剂未老化前以实心三角形点代表，老化后(400℃，20小时)以空心三角形点代表。图4为在H2O/CO摩尔比为6时催化剂的CO转化率对反应气体入口温度的作图，其中本专利技术实施例2催化剂以黑圆点代表，比较例4催化剂以三角形点代表，比较例5催化剂以方形点代表。 具体实施方式本专利技术揭示一种WGS反应的催化剂其既可避免传统Cu-ZnO/Al2O3的缺点，且催化剂催化WGS反应的活性优于或可与前述日本松下电机、Nextech及Toyota所开发者相当。此外本专利技术催化剂的贵金属浓度必须降低，以降低催化剂合成成本。以下表列出前案的实施例与本案专利技术的一较佳实施例的比较结果：-->ToyotaEP 1184445松下电机EP 1161991Idemitsu KosanUS 6238640本专利技术催化剂组成Pt-M/TiO2M：Al，Si，P，S及VPt-M/ZrO2M：Re，Sc，PrCu-M/Al2O3M：Zn，Cr，MgPt-Re/Cu-Zn-Al贵金含量3-12重量％3重量％---1-4重量％反应性高高中高可接触氧可可可可合成成本高高低中本专利技术可借助以下实施例被进一步了解，该实施例仅作为说明之用，而非用于限制本专利技术范围。实施例1称取34.2g Cu(NO3)2.3H2O，92.7g Al(NO3)3.9H2O及30.6g Zn(NO3)2.6H2O溶于1500ml的去离子水中，在室温搅拌下，滴入28％氨水至溶液pH值为7.5。在室温下搅拌2小时后，过滤出形成于溶液中的胶状物并水洗，经120℃干燥12小时、500℃焙烧5小时，即得Cu/Al2O3-ZnO，而其重量组成比例为Cu∶Al2O3∶ZnO＝30∶42∶28。以初湿含浸法将一适当体积的含有0.2公克Pt的Pt(NH3)2(NO2)2溶液加入20克的Cu/Al2O3-ZnO粉末混合均匀，经120℃干燥12小时、400℃焙烧2小时，即得Pt/Cu/Al2O3-ZnO催化剂，其中铂的浓度为1重量％。取制备的Pt/Cu/Al2O3-ZnO粉末与氧化铝凝胶(alumina sol)混合，重量混合比为9比1，其间并加入适当水量调整固含量，经过研磨之后再调整浆料的黏度，接着将浆料披覆于直径2公分、长度2公分的400孔/平方英吋(cells/in2)的陶瓷蜂巢状载体，之后经过120℃干燥(12小时)、450℃焙烧(2小时)制得一单块蜂巢状催化剂(monolith honeycomb catalyst)。每个单块蜂巢状催化剂的催化剂附着量约为1～2克。比较例1重复实施例1的步骤制备一单块蜂巢状催化剂，但以实施例1中未含有Pt的Cu/Al2O3-ZnO粉末，取代该Pt/Cu/Al2O3-ZnO粉末进行该披覆步骤。比较例2称取114g Cu(NO3)2.3H2O，102g Al(NO3)3.9H2O及309g Zn(NO3)2.6H2O溶于3000ml本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于将一氧化碳和水转化成氢和二氧化碳的催化剂，包含一金属氧化物载体，该金属氧化物载体包含铜氧化物；铝氧化物；及选自锌氧化物，铬氧化物及镁氧化物的一金属氧化物，其特征是包含一负载于该金属氧化物载体的0.1～10％铂及0～5％铼，以该金属氧化物载体的重量为基准。2.如权利要求1所述的催化剂，其中该金属氧化物载体包含铜氧化物；铝氧化物；及锌氧化物，其中该金属氧化物载体包含25～55％铜，以该金属氧化物载体的重量为基准。3.如权利要求1或2所述的催化剂，其中该催化剂包含0.5～5％铂，以该金属氧化物载体的重量为基准。4.如权利要求3所述的催化剂，其中该催化剂包含0.1～3％铼，以该金属氧化物载体的重量为基准。5.一种将一氧化碳和水转...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秋煌，黄琼辉，朱丽萍，林庆堂，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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