氢能专利库

本发明公开了一种三维复合阴极催化剂及其在直接木质素燃料电池中的应用，其制备包括：S1、将羧基化多壁碳纳米管分散于去离子水，然后加入尿素，超声，升温反应，得到氮掺杂碳纳米管；S2、将酞菁铁分散于异丙醇中，然后加入氮掺杂碳纳米管，超声分散，搅拌，旋蒸干燥，得到NCNT‑FePc复合材料；S3、将NCNT‑FePc复合材料、超导炭黑分散于异丙醇中，搅拌，超声处理，旋蒸干燥，得到三维复合阴极催化剂。该催化剂用于直接木质素燃料电池时，得到开路电压为0.68V，功率密度为4039mW·m‑2，远超Pt/C，且甲醇耐受性及稳定性优异。本发明制备方法具有工艺简单、成本低廉、环保等特点，适于推广，这为木质素高值化利用提供高效、低成本燃料电池解决方案。

本发明提供了一种用于二氧化碳加氢制低碳烯烃的金属氧化物‑分子筛双功能催化剂、制备方法及应用，所述的金属氧化物为M1M2Ox，M1为Zn、Ga、In其中一种金属元素，M2为Zr、Cr、Al其中一种金属元素；M1或M2两种金属元素与水溶性模板剂络合后煅烧，形成金属氧化物。本发明制得的金属氧化物与分子筛组成的复合催化剂在二氧化碳加氢制低碳烯烃的反应中表现出优异的催化性能，在中高温反应条件下有效抑制了逆水煤气变换反应，降低了不期望的副产物CO生成（CO选择性低至27%），活性提高（CO2转化率可达15.5%）的同时大幅提高目标产物低碳烯烃收率（近10%）。

本发明涉及一种利用Pd/Cu‑CF催化剂电加氢还原生成对硝基苯甲醇的绿色制备方法。采用两步电沉积法制备了高电化学活性表面积及低电荷转移电阻的Pd/Cu‑CF电催化剂，该催化剂具有独特的纳米树枝状结构，大大的增加了催化活性表面积，可以实现高效的电加氢还原过程。本发明以对硝基苯甲醛为底物，采用Pd/Cu‑CF电催化剂高效催化生成对硝基苯甲醇，其转化率为99.69％，法拉第效率为97.71％，选择性100％。该方法具有工艺简单、反应条件温和可控、绿色环保、催化性能好及选择性高等优点。为高效生产高价值的对硝基苯甲醇提供了一条新的绿色途径。

本发明公开了一种利用微生物燃料电池生成蓝铁矿回收污泥中磷及同步产电的方法，属于剩余污泥磷回收与资源化利用领域。本发明的方法，包括如下步骤：采用双室微生物燃料电池，在阳极接种厌氧污泥，使产电微生物在阳极碳刷上富集，利用所述产电微生物降解污泥中的有机物产生电子并被电极捕获，阴极采用柠檬酸铁作为电子受体，产生氧化还原电势差使得阳极上的电子自发的通过外电路到达阴极，电子在阴极还原柠檬酸铁和污泥中的三价铁并生成蓝铁矿，以达到回收污泥中磷和同步产电的目的。本发明在污泥中新生成了蓝铁矿，通过控制反应条件，使污泥可溶性磷回收率可达到98.94％。

本发明涉及一种微生物燃料电池装置及其耦合电活化过硫酸盐方法，其特征在于，包括阴极反应池、阳极反应池、数据采集器、电化学工作站、阴极区进水池和阳极区出水池；阴极反应池与阳极反应池之间通过阳离子交换膜进行间隔；阴极反应池内设置有阴极电极，阴极电极并联连接数据采集器的正极接口和电阻的一端，电阻的另一端并联连接数据采集器的负极接口和电化学工作站；阳极反应池内设置有含铁污泥、阳极电极和参比电极，阳极电极和参比电极分别连接电化学工作站；阴极反应池的进水口连接阴极区进水池；阴极反应池的出水口通过调节池连接阳极反应池的进水口；阳极反应池的出水口连接阳极区出水池，本发明可广泛用于水体污染处理技术领域中。

本发明提供一种新型木质素磺酸/Nafion复合质子交换膜的制备方法。该方法包括以下步骤：第一步：将木质素磺酸钠粉末加入到去离子水中使其充分溶解，使用盐酸溶液调节上述溶液的pH至溶液中出现沉淀，离心洗涤，冷冻干燥后得到木质素磺酸；第二步：将木质素磺酸和聚乙烯醇添加到Nafion溶液中，经磁力搅拌和超声分散后形成均匀的溶液，将得到的溶液涂覆于玻璃器皿表面，80～120℃下真空干燥12‑24小时，得到复合质子交换膜材料。本发明所述的木质素磺酸复合质子交换膜制备条件温和，制得的质子交换膜成本大幅下降，质子电导率高，热稳定性及力学性能优异。

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种二氧化锰/多壁碳纳米管阳极催化剂的制备方法。所述制备方法，包括如下步骤：1)将高锰酸钾颗粒溶解在去离子水中制备高锰酸钾溶液；2)将硫酸加入步骤1)所得到的高锰酸钾溶液中配制成溶液A；3)将多壁碳纳米管和高锰酸钾按照不同比例加入步骤2)中得到的溶液A，搅拌分散得到前驱体溶液B，将前驱体溶液B进行水热反应，得到的产物过滤收集干燥处理，得到二氧化锰/多壁碳纳米管催化剂。所述催化剂制备过程不掺杂贵金属催化剂，大大降低其成本，同时提高了催化效率，应用于直接木质素碱性燃料电池中，提高燃料电池的电化学性能。

本发明公开了一种利用铜基催化剂进行糠醛液相加氢制备糠醇的方法，包括如下步骤：1)将糠醛溶于醇类溶剂中；2)向反应体系中加入一定量的铜基催化剂和氢氧化钠；3)升温至反应温度，反应一段时间。该发明采用的铜基催化剂廉价无毒，合成方法简便。糠醛液相加氢制备糠醇的反应过程中无需加入氢气，可以在常压下进行操作，操作简便安全。本发明中所采用的铜基催化剂可以以醇类溶剂为反应体系，无外加氢气的条件下，使得糠醛转化率、糠醇选择性均达到95％以上。

一种三金属加氢催化剂的合成方法，步骤如下：将离子液体和三乙基铵硝酸盐用水溶解，边搅拌边加入金属盐、均苯三甲酸和钛酸丁酯，在一定温度下搅拌后恒温静置。然后将混合液离心，沉淀物依次用水、无水乙醇洗涤，干燥后置于马弗炉中焙烧。最后将冷却的试样放入管式烧结炉中，在高温、通入氢气下还原，得到加氢催化剂。该催化剂可用于木质素基酚类化合物加氢催化生成醛类、醇类或烯烃类有机化合物。该方法合成的加氢催化剂的催化效率比传统催化剂提高了十几倍。

本发明涉及一种用于乙酰丙酸加氢制备γ‑戊内酯的植酸铌负载纳米金属催化体系，属于化学工业应用领域。该催化体系由植酸铌和负载纳米金属组成，适用于催化乙酰丙酸及酯加氢制备γ‑戊内酯。该催化体系适用于乙酰丙酸、乙酰丙酸甲酯、乙酰丙酸乙酯、乙酰丙酸异丙酯。该催化体系中，纳米金属用量为所用乙酰丙酸或酯的0.2mol％‑10mol％，反应温度为25‑150℃，H2压力为0.1‑8MPa，反应时间为0.5‑24小时。与传统方法相比，该催化体系具有反应条件温和，活性及选择性高，载体植酸铌便宜易得、生物相容性好，能够通过简单离心回收利用，具有较强的工业应用价值。

本申请属于燃料电池技术领域，特别是涉及一种基于生物质热解产物的燃料电池及膜电极的制备方法。现有的燃料电池，燃料成本高昂，电极结构复杂、成本较高。本申请提供一种基于生物质热解产物的燃料电池，包括若干串联的电池单元，所述电池单元从上到下依次包括第一夹具、阳极极板、膜电极、阴极极板和第二夹具，所述阳极极板包括第一表面，所述第一表面上设置有若干第一沟槽，所述阴极极板包括第二表面，所述第二表面上设置有若干第二沟槽；所述膜电极包括阴离子交换膜和催化剂层，所述阴离子交换膜上设置有热解碳粉层。利用农林废弃物等生物质热解产物来制造的燃料电池，生产工艺简洁、易于储存运输、价格低廉且绿色可再生。

一种采用金属负载型Nb2O5催化剂对木质素基酚类化合物加氢脱氧的方法，属于催化加氢脱氧技术领域。首先合成Nb2O5载体，然后通过浸渍贵金属盐溶液，得到金属负载型Nb2O5催化剂。最后将催化剂和木质素基酚类化合物放入间歇式反应器中，在氢气压力2～4MPa，温度100～250℃条件下进行加氢脱氧反应1～10h，最终得到木质素基酚类化合物的加氢脱氧产物。该方法得到的金属负载型Nb2O5催化剂具有比表面积大，金属含量高，多孔径分布等优点，并且催化活性好，原料转化率高，产物选择性高，催化性能稳定。

一种双功能加氢脱氧催化剂的制备方法及应用，属于催化剂合成技术领域。本发明的目的是要解决现有加氢脱氧催化剂的问题，而提供一种独特多孔结构的非硫化双功能加氢脱氧催化剂的制备方法。首先制备花状Ni(OH)2混合溶液，再进行水热反应，然后加入到MIL‑101前驱体溶液和杂多酸溶液中，最终得到花状Ni(OH)2负载HPA@MIL‑101催化剂，可以应用于以苯酚为木质素基酚类模型化合物的加氢脱氧反应。本发明制备的双功能加氢脱氧催化剂能够实现加氢脱氧反应的双功能，即HPA@MIL‑101提供酸性位点，花状Ni(OH)2提供金属活性，这样的协同作用能够显著提高催化剂的加氢脱氧活性和目标产物的选择性。

一种非硫化加氢脱氧催化剂的制备方法及应用，属于催化剂合成技术领域。本发明的目的是要解决现有加氢脱氧催化剂的问题，而提供一种独特多孔结构的非硫化加氢脱氧催化剂的制备方法。首先制备MIL‑77前驱体溶液，然后加入杂多酸得到混合溶液，再进行水热反应，最后经过离心、水洗和干燥得到HPA@MIL‑77非硫化加氢脱氧催化剂，可以应用于以苯酚为生物油模型化合物的加氢脱氧反应。本发明制备的非硫化加氢脱氧催化剂通过一步合成法得到HPA@MIL‑77催化剂，高比表面积的MIL‑77能够有效控制HPA负载量，调节催化剂的酸性，有利于提高加氢脱氧产物的选择性。

本发明涉及一类在离子液体和二氧化碳混合体系中制备壳聚糖-金属复合加氢催化剂的方法，属于催化剂的制备技术领域。步骤如下：将壳聚糖、金属前驱体和还原剂溶解于离子液体中，溶解过程在高温下进行，将所得的混合体系置于高压反应釜中，通入二氧化碳到所需压力。静置一定时间后降压，收集析出的固体，得到壳聚糖-金属复合催化剂。以苯乙烯选择性加氢为探针反应对不同条件下得到的催化剂进行活性评价。本发明能够在离子液体中分级得到壳聚糖-金属复合材料，而且金属含量可以通过二氧化碳的压力进行调节，这一过程具有重要的应用价值。

一种非负载型镍基生物油加氢脱氧催化剂的制备方法，属于催化剂合成技术领域。首先，将表面活性剂、尿素和可溶性镍盐、可溶性磷盐或（和）可溶性钨盐分别用水溶解，在100～300℃条件下晶化2～16h，然后将过滤后的滤渣分别用水和无水乙醇洗涤，干燥后即得非负载型镍基催化剂。最后将非负载型镍基催化剂和生物油放入间歇反应器中，在氢气压力2～4MPa，温度100～250℃条件下进行加氢脱氧反应1～10h，得到生物油加氢脱氧产物。该合成方法简便高效，反应条件温和，所得的非负载型镍基催化剂单位体积上的金属含量高，加氢活性位点多，其催化效率比传统的催化剂提高了几十倍。

一种金属负载型MIL-101生物油加氢催化剂的合成方法，属于催化剂合成技术领域。首先合成MIL-101载体，然后通过浸渍过渡金属盐和稀土金属盐，得到金属负载型MIL-101加氢催化剂。最后将催化剂和生物油放入间歇式反应器中，在氢气压力2～4MPa，温度100～250℃条件下进行加氢脱氧反应1～10h，最终得到生物油加氢脱氧产物。该方法得到的金属负载型MIL-101加氢催化剂，金属含量高，对生物油的转化率高，产物选择性好，并且催化剂寿命长，可多次循环使用。

一种基于ZIF-8材料的加氢催化剂及其合成方法，具体包括以下步骤：（1）将硝酸锌、2-甲基咪唑和表面活性剂用甲醇溶解，在20～60℃下搅拌反应1～6h后静置10～18h，得到浑浊溶液。（2）对浑浊溶液进行离心处理，沉淀物用甲醇洗涤后，放在烘箱中干燥得到ZIF-8载体。（3）将过渡金属盐用水溶解后浸渍在ZIF-8载体上，放入马弗炉内焙烧，得到基于ZIF-8材料的加氢催化剂。该催化剂可用于制备生物柴油，其方法为：将基于ZIF-8材料的加氢催化剂放入固定床反应器中还原，再将植物油通入反应器中，在空速0.9～3.6h-1，氢分压2～4MPa，温度300～400℃条件下进行加氢裂解反应，最终得到生物柴油。该方法合成的基于ZIF-8材料的加氢催化剂的催化效率比传统的氧化铝催化剂提高了几十倍。

本发明涉及一种生物质热裂解液化在线脱氧加氢制备生物油的方法，属于生物质能源技术领域。首先将生物质原料与甲酸钙反应，得到混合样品，使其进行热裂解液化反应，得到包括生物油、不可冷凝气体以及热解炭和碳酸钙固体的混合物的反应产物；将其中的热解炭和碳酸钙固体的混合物进行高温气化，得到一氧化碳和氧化钙，在氧化钙中加入水，经消化反应后得到氢氧化钙；将氢氧化钙与与一氧化碳进行羰基化反应生成甲酸钙，生成的甲酸钙用作热裂解液化反应的辅助原料。本发明方法制备工艺简单，在不增加生产成本的基础上提高产品性能；采用甲酸盐等助剂作为供氢载体，降低了生产成本。本方法制备的生物油中氧含量大幅度降低，生物油稳定性和热值得到提高。