Pt-Ni/CNTs-γ-Al2O3用于富氫氣體中CO的優先氧化

安繼民鈕 挺劉 源

（天津化學化工協同創新中心，天津市應用催化科學與工程重點實驗室，天津大學化工學院，天津300072）

質子交換膜燃料電池（PEMFCs）以其能效高、操作溫度低（80～100℃）、環境友好等優點，在固定和移動燃料電池系統應用方面，受到了廣泛的關注［1-2］。質子交換膜燃料電池使用的燃料為富氫氣體，主要由各種烴類燃料通過水蒸氣重整和高溫水煤氣變換所得［3］。然而，由于水煤氣變換的熱力學限制，生成的富氫氣體中仍舊含有0.5% ～1.0%（體積分數）的CO，這些CO很容易使質子交換膜燃料電池的Pt電極中毒［4］。因此，CO的濃度應該凈化到10×10-6以下［5-7］。目前，富氫氣體中脫除CO的常見方法有膜分離法、變壓吸附法、CO優先氧化（CO-PROX）和 CO甲烷化。在這些方法中，COPROX 被認為是最有效的方法［3，8-9］。

到目前為止，用于CO-PROX反應所報道的催化劑可以分為非貴金屬氧化物催化劑，如 CuO/CeO2［10-12］和 Co3O4［13-14］，貴金屬催化劑，如 Pt、Ru、Rh［3］以及納米金催化劑［15-17］。 其中堿金屬氧化物催化劑在含CO2和H2O條件下容易失活致使催化性能降低［18］。納米金催化劑由于納米金顆粒容易燒結，導致其在反應過程中很容易失活［19］。對于貴金屬催化劑，盡管Pt基催化劑應用于CO-PROX反應表現出高的活性、選擇性和穩定性，但低溫催化性能仍需進一步的提高。不同的助劑，如Ni［20-21］、Co［22-24］、 Fe［25-27］、 Cu［28］、Au［1］、堿金屬［29］以及稀土氧化物已被用于提高Pt基催化劑的低溫催化性能［30-31］。 Ko 等［21］報道γ-Al2O3負載的 Pt-Ni雙金屬表現出高的催化活性。Mu等［20］報道炭黑負載的Pt-Ni雙金屬催化劑可以在47℃下實現 CO的100%轉化。

對于 Pt基催化劑，常用的載體有氧化鋁［7，21，26-28，31-32］、二氧化硅［28，30-31，33-34］、絲光沸石［35］、CeO2［36-38］、TiO2［31］、分子篩［39］和炭黑［20，22，25］。……