本發(fā)明屬于光熱催化，更具體的說是涉及一種基于光波長調控的光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫的方法。
背景技術：
1、甲醇水蒸氣重整制氫作為清潔能源轉化的重要途徑，在燃料電池、化工合成等領域具有廣闊應用前景。傳統(tǒng)熱催化技術主要依賴高溫（250-350℃）環(huán)境驅動反應，存在能耗高、催化劑易燒結失活等問題。近年來，光催化技術的引入為降低反應溫度提供了新思路，通過光生載流子促進表面反應，可部分降低活化能。然而，單一光催化體系受限于光吸收范圍窄、載流子復合率高、光熱協(xié)同機制不明確等問題，在寬溫度區(qū)間內難以實現(xiàn)高效穩(wěn)定的催化性能。
2、工業(yè)生產過程中的余熱溫度范圍廣泛（100℃~900℃），具體溫度取決于行業(yè)和工藝要求，利用余熱驅動化學反應生產高價值化學品能夠減少能源消耗、降低生產成本，傳統(tǒng)熱催化材料因活化能固定，但是在余熱的波動導致的反應溫度變化時無法自適應調整反應路徑，導致出現(xiàn)低溫段活性不足、高溫段副反應加劇的問題。現(xiàn)有研究多聚焦于單一光/熱條件的性能優(yōu)化，未解決溫度適應性差的問題，不能確保在不同溫度達到最優(yōu)的催化性能。
3、鑒于此，開發(fā)一種能根據(jù)余熱溫度動態(tài)調節(jié)活化能、實現(xiàn)光熱協(xié)同增效的催化體系成為技術難點。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種基于光波長調控的光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫的方法，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，在余熱波動導致的反應溫度變化時能夠保持最佳的催化性能，實現(xiàn)在相同反應條件下實現(xiàn)更高的氫氣產量。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
3、本發(fā)明技術方案之一：提供一種溫度波動條件下保持甲醇水蒸氣重整制氫反應最佳產氫性能的方法，在甲醇水蒸氣重整制氫的熱催化過程中根據(jù)反應溫度的波動引入單一波長的光照射催化劑；
4、所述單一波長的光的波長為200-1000nm；
5、所述反應溫度為150-250℃。
6、進一步的，所述根據(jù)反應溫度的波動引入單一波長的光照射催化劑具體包括：當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-600nm；當所述反應溫度大于190℃時（即反應溫度為190（不含）-250℃），引入的光源的波長為200-1000nm。
7、可選的，當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-500nm；當所述反應溫度大于190℃時（即反應溫度為190（不含）-250℃），引入的光源的波長為大于500nm（即波長為500（不含）-1000nm的單一波長的光）。
8、低溫下低波數(shù)的光能夠更大程度激發(fā)出催化劑的活性，較高溫度反應時需要波數(shù)稍大的光，但是，較高溫度下只要有光照射，都可以較好的激發(fā)催化劑的活性，因此，當溫度較低時引入波長較低的光，提升催化劑的低溫催化活性，在較高的反應溫度時，則光的波長限制則無特別明顯，僅需保持單一波長光即可。
9、本發(fā)明技術方案之二：提供一種基于光波長調控的光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫的方法，包括：
10、在甲醇水蒸氣重整制氫的熱催化過程中根據(jù)反應溫度的變化引入單一波長范圍在200-1000nm的光照射催化劑；
11、所述熱催化過程中的熱能由甲醇水蒸氣重整制氫反應的余熱提供；
12、所述余熱提供的溫度變化范圍為150-250℃。
13、本發(fā)明基于余熱作為熱源驅動甲醇水蒸氣重整制氫反應時的溫度不穩(wěn)定的情況，根據(jù)溫度的變化引入不同波長的光，使得在不同溫度下發(fā)揮出催化劑的最優(yōu)性能，提升產氫性能。
14、進一步的，所述基于光波長調控的光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫的步驟包括：
15、將甲醇水溶液作為反應底物，催化劑置于反應底物上方，在惰性氣氛下，加熱至反應溫度，引入單一波長的光源照射催化劑，進行甲醇水蒸氣重整制氫反應，冷卻至室溫收集氣體產物和余熱；所述加熱為使用收集的余熱進行加熱驅動甲醇水蒸氣重整制氫反應的進行；根據(jù)余熱提供的不同反應溫度調整引入光源的波長。
16、可選的，所述光源的功率密度為0-3?w/cm2，且不為0。
17、可選的，當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-600nm。
18、可選的，當所述反應溫度大于190℃時（即反應溫度為190（不含）-250℃），引入的光源的波長為200-2000nm。
19、優(yōu)選的，當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-500nm；當所述反應溫度大于190℃時（即反應溫度為190（不含）-250℃），引入的光源的波長為大于500nm（即波長為500（不含）-1000nm的單一波長的光）。
20、可選的，所述甲醇水溶液中甲醇和水的摩爾比為1:1。
21、可選的，所述催化劑為銅基催化劑。
22、優(yōu)選的，所述銅基催化劑包括cu/tio2或cu/zno/al2o3。
23、可選的，所述惰性氣氛由n2、he、ne、ar、kr和xe中的至少一種提供。
24、本發(fā)明技術方案之三：提供一種上述溫度波動條件下保持甲醇水蒸氣重整制氫反應最佳產氫性能的方法或上述基于光波長調控的光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫的方法在光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫中的應用。
25、本發(fā)明技術方案之四：提供一種提高余熱驅動的甲醇水蒸氣重整制氫催化劑活性穩(wěn)定性的方法，所述方法通過在甲醇水蒸氣重整制氫反應過程中基于余熱驅動的反應溫度的變化對所述催化劑施加單一波長的光；
26、所單一定波長的光的波長為200-1000nm。
27、進一步的，當所述反應溫度為150-190℃時，施加的光的波長為200-600nm。
28、進一步的，當所述反應溫度大于190℃時（即反應溫度為190（不含）-250℃），施加的光的波長為200-1000nm。
29、可選的，當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-500nm；當所述反應溫度大于190℃時（即反應溫度為190（不含）-250℃），引入的光源的波長為大于500nm（即波長為500（不含）-1000nm的單一波長的光）。
30、本發(fā)明公開了以下技術效果：
31、本發(fā)明在熱催化的基礎上引入了不同單一波長的光源，不同波長驅動反應路徑發(fā)生變化并表現(xiàn)不同的活化能，能夠用于溫度波動性較大的余熱回收驅動的化學反應中，在利用余熱的不同溫度階段下發(fā)揮出催化劑的最優(yōu)性能，能夠最大限度的提升余熱回收帶來的收益。
32、本發(fā)明通過構建波長響應型催化劑，利用特定波段光調控反應能壘，在寬溫度范圍內實現(xiàn)甲醇重整反應的活化能動態(tài)匹配，突破了傳統(tǒng)技術中溫度-光強耦合效率低下的瓶頸，為工業(yè)余熱的梯度利用提供了創(chuàng)新解決方案。
1.一種溫度波動條件下保持甲醇水蒸氣重整制氫反應最佳產氫性能的方法，其特征在于，在甲醇水蒸氣重整制氫的熱催化過程中根據(jù)反應溫度的波動引入單一波長的光照射催化劑；
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)反應溫度的波動引入單一波長的光照射催化劑具體包括：當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-600nm；和/或，當所述反應溫度大于190℃時，引入的光源的波長為200-1000nm。
3.一種基于光波長調控的光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫的方法，其特征在于，包括：
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于光波長調控的光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫的步驟包括：
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-600nm；和/或，當所述反應溫度大于190℃時，引入的光源的波長為200-1000nm。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述光源的功率密度為0-1?w/cm2，且不為0；和/或，述甲醇水溶液中甲醇和水的摩爾比為1:1；和/或，所述催化劑為銅基催化劑；和/或，所述惰性氣氛由n2、he、ne、ar、kr和xe中的至少一種提供。
7.一種權利要求1-2任一項所述的方法或權利要求3-6任一項所述的方法在光熱催化甲醇水蒸氣重整制氫中的應用。
8.一種提高余熱驅動的甲醇水蒸氣重整制氫催化劑活性穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述方法通過在甲醇水蒸氣重整制氫反應過程中基于余熱驅動的反應溫度的變化對所述催化劑施加單一波長的光；
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，當所述反應溫度為150-190℃時，引入的光源的波長為200-600nm；和/或，當所述反應溫度大于190℃時，引入的光源的波長為200-1000nm。