氨分解用催化剂及其制造方法以及利用它的氢生产方法与流程

本发明涉及一种氨分解用催化剂及其制造方法以及利用所述氨分解用催化剂的氢生产方法，尤其涉及一种呈现出增强的活性以及较高的氨转换率的氨分解用催化剂及其制造方法以及利用所述氨分解用催化剂的氢生产方法。

背景技术：

1、作为有效地对氢进行储藏和运送的方法之一，可以使用氨作为氢供应源。因为氨分解成氢以及氮的工程是吸热过程，因此为了获得生成物而需要耗费能源。在现有的催化剂分解反应中，为了获得有用量的氢气而需要大量的热量，因此在生产氢的过程中将耗费大量的成本。

2、2nh3→3h2+n2(吸热反应)...(1)

3、氨分解催化剂是一种用于将氨分解成氮以及氢的催化剂，在利用目前已提出的氨分解催化剂获得高纯度的氢时，具有需要极高的反应温度的问题。

4、此外，在利用氨的氢生产系统中，为了将连接到氨分解反应器后方的残留氨吸附塔的效率极大化而需要以ppm单位维持残留氨的浓度，因此开发出高性能催化剂显得尤为重要。

5、因此，正在积极开展与具有高活性的催化剂系统相关的研究活动，直至目前有报告指出ru可以呈现出最高的氨转换率(非专利文献1、2)。

6、在日本注册专利公报第6381131号(2018.08.10.注册)中，记载了钌担载催化剂，其通过将镁化合物以及钌化合物在水溶液中借助于碱金属碳酸盐进行沉淀并执行干燥、焙烧以及还原而制造出来的，具有较高的比表面积且钌被均匀地担载到包含细孔直径分布峰值出现在附近的碱性碳酸镁的载体中。

7、此外，在韩国公开专利公报第10-2021-0007699号(2021.01.20.公开)中记载了一种借助于氨分解方式的氢生产用催化剂，其通过在对铈前驱体进行焙烧而制造出铈载体之后以相对于100重量份的所述铈载体包含1～10重量份的钌的方式对钌前驱体进行担载、干燥以及焙烧而制造出来的，以具有较高的活性度的钌被置换并结合到铈栅格内的结构形成。

8、但是，前述专利都只是尝试通过向催化剂添加其他活性物质或对载体进行变形的方法而提升ru的催化剂活性，并没有像本发明一样尝试通过改变ru催化剂的制造方法而提升催化剂的活性。

9、在本发明中，提供一种通过对氨分解用催化剂的制造方法进行改良而与现有的制造方法相比具有更高的氨分解活性的催化剂的制造方法以及利用所述制造方法制造出来的催化剂。

10、(专利文献1)日本注册专利公报第6381131号(2018.08.10.注册)

11、(专利文献2)韩国公开专利公报第10-2021-0007699号(2021.01.20.公开)

12、(非专利文献1)ganley et al.,catalysis letters,96(2004)117-122

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种可以轻易地制造出在对氨进行分解而生产氢的反应中的催化剂活性优秀且呈现出较高的氨转换率的氨分解用催化剂的氨分解用催化剂的制造方法以及通过所述制造方法制造出来的氨分解用催化剂。

2、此外，本发明的目的在于提供一种可以利用所述氨分解用催化剂有效地从氨生产出氢的氢生产方法。

3、为了达成如上所述的目的，本发明的一实现例提供一种氨分解用催化剂的制造方法，其特征在于，包括：步骤(a)，制备包含水、醇、氨分解用活性金属的前驱体以及金属氧化物的混合物；步骤(b)，通过对所述混合物进行溶剂热合成而获得固态物质；以及步骤(c)，对所获得的所述固态物质进行干燥。

4、本发明的较佳一实现例的特征在于，所述醇是从由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙三醇、二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丁二醇、四乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1,2-戊二醇以及1,2-己二醇构成的组中选择的一种以上。

5、本发明的较佳一实现例的特征在于，所述氨分解用活性金属是从由铁(fe)、镍(ni)、钴(co)、铂(pt)、钯(pd)、钌(ru)、钒(v)、铜(cu)、铬(cr)、钨(w)、钼(mo)、铱(ir)、铑(rh)、锆(zr)以及钙(ca)构成的组中选择的一种以上的金属。

6、本发明的较佳一实现例的特征在于，所述步骤(a)中的金属氧化物是从二氧化钛(tio2)、二氧化锆(zro2)、二氧化硅(sio2)、三氧化二铝(al2o3)、三氧化二钇(y2o3)、二氧化铈(ceo2)、三氧化二镧(la2o3)、氧化镁(mgo)、三氧化钨(wo3)、氧化钙(cao)、氧化铜(cuo、cuo2)以及氧化钡(bao)中选择的金属氧化物或者它们中的两种以上的金属氧化物的复合氧化物或固溶体。

7、本发明的较佳一实现例的特征在于，所述步骤(a)中的醇与水的体积比为0.5～1.5。

8、本发明的较佳一实现例的特征在于，所述步骤(b)中的溶剂热合成是在120℃～200℃执行。

9、本发明的另一实现例提供一种氨分解用催化剂，其特征在于，所述氨分解用催化剂通过所述氨分解用催化剂的制造方法进行制造，包含担载到金属氧化物上的氨分解用活性金属。

10、本发明的较佳另一实现例的特征在于，相对于氨分解用催化剂的总重量，担载有0.5重量％～5重量％的所述氨分解用活性金属。

11、本发明的又一实现例提供一种利用氨分解用催化剂从氨生产出氢的氢生产方法。

12、根据本发明的氨分解用催化剂的制造方法，通过利用适用了醇的溶剂热合成方法制造催化剂，可以轻易地制造催化剂活性优秀且呈现出较高的氨转换率的催化剂。

13、此外，因为通过如上所述的方法制造出来的氨分解用催化剂在氨分解反应中的催化剂活性优秀而可以提升氨转换率，而且即使是在较高的温度以及较长的时间之后也可以呈现出长期稳定性，从而有效地从氨生产出氢。

技术特征：

1.一种氨分解用催化剂的制造方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氨分解用催化剂的制造方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的氨分解用催化剂的制造方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的氨分解用催化剂的制造方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的氨分解用催化剂的制造方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的氨分解用催化剂的制造方法，其特征在于，

7.一种氨分解用催化剂，其特征在于，通过权利要求1至权利要求6中的某一项所述的氨分解用催化剂的制造方法进行制造，包含担载到金属氧化物上的氨分解用活性金属。

8.根据权利要求7所述的氨分解用催化剂，其特征在于，

9.一种氢生产方法，利用权利要求7所述的氨分解用催化剂从氨生产出氢。

技术总结
本发明涉及一种氨分解用催化剂及其制造方法以及利用它的氢生产方法，尤其涉及一种通过利用适用了醇的溶剂热合成方法制造氨分解用催化剂，在氨分解反应中的催化剂活性优秀而可以提升氨转换率，而且即使是在较高的温度以及较长的时间之后也可以呈现出长期稳定性，从而有效地从氨生产出氢的氨分解用催化剂及其制造方法以及利用它的氢生产方法。

技术研发人员：蔡昊廷,金英敏,黎天印,金井郞,金泰完
受保护的技术使用者：韩国化学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16