reperformance - wgs™非自燃水煤气转换催化剂

氢(H₂)是一种应用广泛的化学元素，如氨的合成、不饱和有机化合物的加氢、石油原料的加氢处理除氮和硫以及作为质子交换膜(PEM)燃料电池的燃料。目前，90%以上的H₂生产通过蒸汽转化碳氢化合物和天然气合成气(一氧化碳(CO) + H)₂)经低温水煤气变换(WGS)和高温水煤气变换(WGS)处理WGS反应进一步利用合成气中的CO生成额外的H₂从水。接下来是H的提纯₂．

菲₂O_3.cr₂O_3.是一种耐高温WGS催化剂而CuO-ZnO-Al₂O_3.是一种低温WGS催化剂．虽然这些催化剂在商业氢工厂中使用，但由于这些催化剂的活性较低，它们不适用于需要紧凑反应器的应用，例如PEM燃料电池的燃料生产。对于移动或分布式应用，使用传统WGS催化剂的反应器体积大而笨重。此外，两种传统催化剂在暴露于空气时都会出现自燃问题，这可能会导致安全问题。还必须对这些催化剂进行预还原。

为了简化系统的设计，工程师们在Nexceris已经发展成高度活跃WGS催化剂这是一种由贵金属和混合氧化物组成的纳米级混合物。

Reformance-WGS™性能

开发绩效改进Reformance-WGS™催化剂，集成了专门的金属支撑技术，以提供卓越的传热和机械坚固性。福利包括:

优势#1:优异的WGS催化剂活性

为了提高WGS的活性，Nexceris工程师们开发了混合氧化物和贵金属催化剂的设计，这些催化剂最初是为PEM燃料电池应用的车载燃料重整而设计的。为了测试WGS的性能，在一个管式反应器中填充Reformance-WGS™35-60目颗粒(图1和2)。

图1所示。reperformance - wgs™和商业FeCrOx催化剂在1atm, 6.9%CO, 31.0%H条件下的水气转移活性₂啊,10.3%的公司₂, 50.3% h₂, 1.4% n₂GHSV = 60000 ml/g-hr。

图2。reperformance - wgs™和商业CuZnAlOx催化剂在1atm, 6.9%CO, 31.0%H条件下的水气转换活性₂啊,10.3%的公司₂, 50.3% h₂, 1.4% n₂GHSV = 300000 ml/g-hr。

在图1中，较高的CO转换表现为Reformance-WGS™与竞争对手Fe-Cr氧化物在200至375°C的温度相比，而且(在图2中)也优于Cu-Zn-Al氧化物在温度超过280°C时的性能。这些因素使得Reformance-WGS™单级反应系统中温催化剂。将该催化剂涂在堇青石整体上，然后进行测试(图3)。

图3。在1atm, 6.9%CO, 31.0%H的条件下，研究了Nexceris催化剂涂层整体体的水气转移活性₂啊,10.3%的公司₂, 50.3% h₂, 1.4% n₂和GHSV = 20000 h^{- 1}．

如图所示，CO的平衡转化是在GHSV为20000 h时获得的^－1在290°C的温度下Reformance-WGS™，而竞争对手传统的CuO-ZnO-Al₂O_3.催化剂无法实现如此高的转化率。结果已经证明了这一点Nexceris的催化剂与商业WGS催化剂相比，具有许多优点。这些好处包括:

• 使用前不需要激活
• 改进的活性在介质温度，动力学更优化
• Non-pyrophoric属性当暴露在空气中
• 活性理想的催化剂清洗涂层技术，如增强耐用性和减轻重量和尺寸

优点#2:从镀铝金属基板改善传热

泡沫结构，金属整体，高热导率作为放热反应和吸热反应的优良基质(图4)。

图4。金属整体载体催化剂

金属基底为WGS反应提供了以下优势:

• 他们有良好的热导率，增强传热。由于反应是在热力学有利的条件下进行的，因此H₂也会大大提高。通过对WGS床层热点的还原，减少了PGM催化剂中不必要的甲烷生成和催化剂的缓慢烧结失活。
• 高几何比表面积金属基板在气体和表面之间产生良好的接触，也改善了质量传递。
• 由于开放式结构，压降降低，从而降低了运行成本。金属部件也将以更均匀的方式封装，提高反应堆内压降的一致性。
• 支架具有优异的机械强度。
• 超细的催化剂涂层代替了较厚的烧结珠子，改善了产物和反应物的颗粒内扩散，提高了催化剂的活性。当金属基体被涂覆时，可以获得较低的压降，同时可以保留较高的催化剂表面积。
• 金属基板提供了一种低成本的基板和一种可负担得起的催化剂形式，在催化剂中极其活跃WGS但事实证明，作为大块颗粒或形状，成本很高。如果使用催化剂涂层的金属基板来开发反应器，则可以防止埋在地下的催化剂，所需的催化剂数量可减少85%至90%。

优势#3:定制的基板/催化剂界面

催化剂在基材上的负载增加可以转化为反应器活性的增加，但致密层会产生较差的附着力，因为催化剂层和金属基材之间的热差超过了它们之间界面上键的剪切强度。虽然通过氧化传统金属基底可以在表面生成陶瓷层，但这些层往往相对较厚和光滑，并限制了涂层的锚定位置。

Nexceris设计了一个Alumi-Lok™aluminization过程对于金属，这是成本效益和提供高性能。纯金属表面涂覆一层铝前驱体涂层，它们被氧化以产生一个三层结构，包含一个高多孔氧化铝表面涂层(图5a -区域I)，一个铝化物扩散层(区域II)，和金属镍合金骨架(区域III)。

图5。使用aluminum - lok™铝化技术实现的镀铝泡沫钢的覆盖层成分EDS图的横截面扫描电镜图像。

铝的多孔层₂O_3.是一种高表面积，适用于洗涤催化剂的联锁层。区域II的铝化物扩散层和区域III的金属骨架层保持良好的机械强度和热导率．这些特性共同为应用产生有用和独特的基片。

Nexceris开发的结构催化剂对H₂．金属基板具有较高的导热性，可以缓解热点，使WGS反应朝着有利于热平衡的方向发展。利用材料合成的新技术，Nexceris可以生成具有较好的固有稳定性和活性的WGS催化剂。通过使用Alumi-Lok™aluminization过程为了定制催化剂和基材的界面，可以增加催化剂在基材上的负载和粘附。H₂生产力大大提高了Nexceris”与传统的WGS催化剂相比，该催化剂在固定床反应器中的应用更为广泛。

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商业的影响

转变催化剂由Nexceris可以以颗粒和陶瓷或金属涂层的形式生产。整体设计可以更好地利用催化剂，也最大限度地减少反应器背压。当需要小型反应器来生产H₂，金属负载催化剂可用于固定床反应器将CO转化为H₂在300到400°C。这种包装方法对尺寸和重量都有很大的好处。根据计算，该反应器的尺寸可缩小到现有两级反应器的5 ~ 10%WGS系统．

该信息已从Nexceris, LLC提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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