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需求背景

随着氢能源的广泛应用和需求增加，甲醇水蒸气重整制氢成为一种重要的氢气生产方法。在这个过程中，催化剂起到了关键的作用。高性能的甲醇水蒸气重整制氢催化剂能够提高氢气产量、降低能耗、提高催化活性和选择性。因此，相关技术需求背景如下：

a）催化活性和选择性：高性能催化剂应具备高催化活性和选择性，能够在相对较低的温度下促进甲醇水蒸气重整反应，提高氢气产量，同时减少副反应的发生，提高制氢的选择性。

b）稳定性和寿命：催化剂在长时间高温、高压条件下工作，需要具备良好的稳定性和长寿命，以保持催化活性和选择性的稳定，减少催化剂的失活和退化，降低生产成本。

c）催化剂载体和结构设计：催化剂的载体和结构设计对其催化性能有重要影响。优化催化剂载体的物理和化学特性，提高催化剂的表面积和分散度，有利于提高催化活性和选择性。

需解决的主要技术难题

高性能甲醇水蒸气重整制氢催化剂开发技术难点：

a）催化剂活性与稳定性的平衡：催化剂的活性和稳定性之间存在一定的妥协关系。提高催化剂的活性往往会牺牲其稳定性，而增强催化剂的稳定性可能会降低其活性。因此，如何在催化剂开发过程中平衡活性和稳定性，是一个技术难题。

b）催化剂的中毒和失活问题：甲醇水蒸气重整过程中，催化剂容易受到来自甲醇和其他杂质的中毒，导致催化剂失活。如何研发抗中毒、抗失活的催化剂，延长催化剂的使用寿命，是一个关键难点。

c）催化剂的合成和加工工艺：高性能催化剂的合成和加工工艺对其性能有重要影响。如何选择合适的合成方法、控制催化剂的形貌和尺寸，以及优化催化剂的载体和活性组分的配比，是一个具有挑战性的问题。

克服这些技术难点需要综合考虑催化剂设计、合成化学、催化反应工程等多个领域的知识和创新，进行系统的设计和研发工作。

期望实现的主要技术目标

（一）开发高性能甲醇水蒸气重整制氢非贵金属催化剂，研究催化剂构效关系、并探索批量生产制备工艺；

（二）甲醇水蒸气重整温度≤230℃，甲醇转换率≥98%，CO含量低于10PPM（体积比）。

需求解析

解析单位：重庆市高新区 解析时间：2023-06-15

李璐

重庆大学

教授

综合评价

高性能甲醇水蒸气重整制氢催化剂开发的技术需求可以综合评价如下： a）高催化活性：开发具有高催化活性的催化剂，提高甲醇水蒸气重整反应的转化率和产氢速率。 b）良好的选择性：优化催化剂的组成和结构，实现高CO选择性和低CO2选择性，提高制氢反应的选择性。 c）长寿命和稳定性：研发具有较长使用寿命和良好稳定性的催化剂，减少催化剂的失活和性能衰减。 d）抗中毒性能：增强催化剂对中毒物质（如硫化物、氯化物等）的抗性，提高催化剂的抗中毒能力。 e）经济性和可持续性：优化催化剂的成本和资源利用效率，降低制氢成本，实现可持续发展的催化剂设计。

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