1、氫氣作為一種高效清潔能源可同時(shí)解決能源危機(jī)和環(huán)境污染這兩大難題。近幾十年來，燃料電池技術(shù)的迅速發(fā)展為氫的應(yīng)用提供了更廣泛的空間。但由于氫氣是二次能源，對制氫技術(shù)有著極強(qiáng)的依賴性。傳統(tǒng)的制氫技術(shù)以化石原料為主，制氫過程存在著原料不可再生、溫室氣體排放等問題。而乙醇的重整制氫作為生物質(zhì)間接制氫的方法之一，具有可再生性和CO2閉合循環(huán)(不凈排放CO2)的特征，因此研究開發(fā)乙醇制氫具有重要的實(shí)際意義。本文應(yīng)用熱力學(xué)方法對乙醇水蒸汽重整、部分氧化

2、和二氧化碳重整這三個(gè)重要乙醇制氫方法進(jìn)行研究；用不同方法制備了一系列含鎳催化劑，考察其在乙醇水蒸氣重整反應(yīng)中的催化性能；運(yùn)用BET、TPR、XPS和XRD等多種技術(shù)對催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)、還原性以及鎳與載體之間的相互作用等進(jìn)行了研究，并把表征結(jié)果與催化劑的性能進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。
　　 熱力學(xué)計(jì)算表明，對于乙醇直接裂解(DE)、乙醇水蒸氣重整反應(yīng)(SRE)、乙醇部分氧化反應(yīng)(POE)和乙醇二氧化碳重整反應(yīng)(DRE)，溫度的升高有利

3、于H2和CO的生成，不利于CH4和固態(tài)C的生成；惰性組分的添加有利于H2的生成和固態(tài)C的消除；壓力的升高不利于H2的生成和固態(tài)C的消除；優(yōu)化以后的操作條件適合為熔融碳酸鹽燃料電池和固態(tài)氧化物燃料電池供原料。熱力學(xué)和密度泛函(DFT)研究表明，乙醇裂解的路徑為乙醇裂解生成甲烷和甲醛，甲醛再裂解生成H2和CO；在SRE中，生成的氫氣有一部分來源于水分子中的氫，水分子中的氫也參與了生成甲烷、甲醛和甲醇。
　　 用泡沫鎳制備的Ni金屬催

4、化劑催化SRE，酸處理后比表面增大、反應(yīng)活性升高；溫度的升高促進(jìn)了H2和CO的生成，但是H2和CO的產(chǎn)率低于熱力學(xué)平衡值；H2O/C2H5OH比的升高導(dǎo)致H2和CO2產(chǎn)率增加、CO產(chǎn)率先升高后下降、甲烷產(chǎn)率單調(diào)減少；液時(shí)空速的增大對H2和CO的生成不利。
　　 用浸漬法制備的10NixCu/MgO/γ-Al2O3系列催化劑催化SRE，10Ni5Cu/MgO/γ-Al2O3表現(xiàn)出最優(yōu)良的性能，923K時(shí)在該催化劑上乙醇轉(zhuǎn)化率為10

5、0％，氫氣收率為71％，并且有高的H2/CO比。增加水醇比有利于氫氣和CO的生成，抑制甲烷的生成。隨著液時(shí)空速的增加，氫氣收率減少。
　　 利用DFT模擬了CO在純金屬Ni(111)表面上的吸附。結(jié)果表明，Ni(111)表面上橋式CO吸附有利，這種吸附方式使C-O鍵被最大程度地削弱；在CO向Ni供電的同時(shí)，Ni原子中的d電子有明顯的反饋現(xiàn)象。由于Cu原子在Ni-Cu雙金屬催化劑表面上富集，而且Cu向Ni供電，使得CO分子中的C-