JP2000281306A - メタノールの水蒸気改質装置 - Google Patents
メタノールの水蒸気改質装置Info
- Publication number
- JP2000281306A JP2000281306A JP11088314A JP8831499A JP2000281306A JP 2000281306 A JP2000281306 A JP 2000281306A JP 11088314 A JP11088314 A JP 11088314A JP 8831499 A JP8831499 A JP 8831499A JP 2000281306 A JP2000281306 A JP 2000281306A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming
- methanol
- catalyst
- steam
- heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 41
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- 238000001651 catalytic steam reforming of methanol Methods 0.000 description 5
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素発生効率が良く、触媒担体を不要
としてその加工性及び取り扱い性を向上し、更に耐久性
をも向上したメタノールの水蒸気改質装置を提供する。 【解決手段】 銅を主成分とし、比表面積を１０ｍ2
／ｇ以上とした線径が２０μｍ乃至１００μｍの金属細
線または厚さが２０μｍ乃至５０μｍ以下の金属箔を触
媒として、これを内部に充填した改質部にヒータをも内
蔵し、金属細線または金属箔を、このヒータを囲繞する
ように充填することで、粉化することなく、広い表面
積、即ち反応物との接触面積が確保されて高い触媒能が
得られ、また改質部の温度を触媒反応に必要な温度に早
期に、かつ均一に昇温でき、更にヒータを複数個、複数
箇所に分散して配置することで、各位置に応じてきめ細
かな温度制御ができるようになり、例えば改質部内の生
成ガス排出側よりも原料供給側の温度が高くなるように
設定することで、改質部内の反応環境が均一化する。
としてその加工性及び取り扱い性を向上し、更に耐久性
をも向上したメタノールの水蒸気改質装置を提供する。 【解決手段】 銅を主成分とし、比表面積を１０ｍ2
／ｇ以上とした線径が２０μｍ乃至１００μｍの金属細
線または厚さが２０μｍ乃至５０μｍ以下の金属箔を触
媒として、これを内部に充填した改質部にヒータをも内
蔵し、金属細線または金属箔を、このヒータを囲繞する
ように充填することで、粉化することなく、広い表面
積、即ち反応物との接触面積が確保されて高い触媒能が
得られ、また改質部の温度を触媒反応に必要な温度に早
期に、かつ均一に昇温でき、更にヒータを複数個、複数
箇所に分散して配置することで、各位置に応じてきめ細
かな温度制御ができるようになり、例えば改質部内の生
成ガス排出側よりも原料供給側の温度が高くなるように
設定することで、改質部内の反応環境が均一化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールと水蒸
気とから燃料電池等に用いる水素を得るためのメタノー
ルの水蒸気改質装置に関するものである。
気とから燃料電池等に用いる水素を得るためのメタノー
ルの水蒸気改質装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、燃料電池用燃料としての水素
を得るために、メタノールと水蒸気とから水素と二酸化
炭素とを生成するメタノールの水蒸気改質反応がある。
この反応は、通常触媒反応である。
を得るために、メタノールと水蒸気とから水素と二酸化
炭素とを生成するメタノールの水蒸気改質反応がある。
この反応は、通常触媒反応である。
【０００３】このような装置に用いられる触媒として、
例えば特開平７−２６５７０４号公報には、触媒担体表
面にＣｕと希土類金属、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｖ、
Ａｇ及びＰｔから選択される元素とが分散した粉末状触
媒が記載されている。これによれば、アルミニウム−銅
系合金を急冷凝固させた後、合金中のアルミニウムを酸
またはアルカリで溶出処理している。また、一般には比
表面積の大きい酸化物、代表的は触媒担体としてのアル
ミナ粉末を金属触媒の金属塩溶液に浸した後、乾燥さ
せ、アルミナ粉末表面に金属触媒を付着させることによ
り粉末状触媒を得ている。
例えば特開平７−２６５７０４号公報には、触媒担体表
面にＣｕと希土類金属、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｖ、
Ａｇ及びＰｔから選択される元素とが分散した粉末状触
媒が記載されている。これによれば、アルミニウム−銅
系合金を急冷凝固させた後、合金中のアルミニウムを酸
またはアルカリで溶出処理している。また、一般には比
表面積の大きい酸化物、代表的は触媒担体としてのアル
ミナ粉末を金属触媒の金属塩溶液に浸した後、乾燥さ
せ、アルミナ粉末表面に金属触媒を付着させることによ
り粉末状触媒を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、自動車等に上記
燃料電池を使用することが提案されているが、自動車な
どに上記触媒反応装置を組み込む場合、反応炉の形状も
他部品のレイアウト等に応じて変える必要がある。
燃料電池を使用することが提案されているが、自動車な
どに上記触媒反応装置を組み込む場合、反応炉の形状も
他部品のレイアウト等に応じて変える必要がある。
【０００５】ところが、上記したような粉末状の触媒は
そのまま用いることができないことから例えばペレット
状に加工して使用するため、図７に示すように、改質装
置の改質部３２に、ペレット状触媒３３をホルダ３４で
保持して受容することから、その設計自由度が低くなる
ばかりでなく、原料との接触面積を必ずしも充分にとれ
ず、効率的な改質反応を行うことが困難であった。
そのまま用いることができないことから例えばペレット
状に加工して使用するため、図７に示すように、改質装
置の改質部３２に、ペレット状触媒３３をホルダ３４で
保持して受容することから、その設計自由度が低くなる
ばかりでなく、原料との接触面積を必ずしも充分にとれ
ず、効率的な改質反応を行うことが困難であった。
【０００６】更に比較的振動の激しい自動車などではペ
レット同士またはそのホルダと摺接して再度粉化してし
まうことからその耐久性が問題となる。云うまでもな
く、触媒作用を損なうこととなるため、あまり強固に固
めることもできない。
レット同士またはそのホルダと摺接して再度粉化してし
まうことからその耐久性が問題となる。云うまでもな
く、触媒作用を損なうこととなるため、あまり強固に固
めることもできない。
【０００７】一方、メタノールの水蒸気改質反応は吸熱
反応のため、加熱が必要であるが、上記したようにペレ
ット状触媒３３、保持材３４を用いた場合、ヒータの配
置自由度も低くなり、また図に示すように外部にヒータ
３５を配置するのが一般的であることから、中心部まで
加熱するのに時間を要し、熱効率が悪くなり水素発生効
率が低下するという問題がある。特に、始動時には装置
全体の温度が低く、昇温に時間を要すことから一層水素
発生効率が低下する。
反応のため、加熱が必要であるが、上記したようにペレ
ット状触媒３３、保持材３４を用いた場合、ヒータの配
置自由度も低くなり、また図に示すように外部にヒータ
３５を配置するのが一般的であることから、中心部まで
加熱するのに時間を要し、熱効率が悪くなり水素発生効
率が低下するという問題がある。特に、始動時には装置
全体の温度が低く、昇温に時間を要すことから一層水素
発生効率が低下する。
【０００８】本発明は、上記したような従来技術の問題
点に鑑みなされたものであり、その主な目的は、水素発
生効率が良く、触媒担体を不要としてその加工性及び取
り扱い性を向上し、更に耐久性をも向上したメタノール
の水蒸気改質装置を提供することにある。
点に鑑みなされたものであり、その主な目的は、水素発
生効率が良く、触媒担体を不要としてその加工性及び取
り扱い性を向上し、更に耐久性をも向上したメタノール
の水蒸気改質装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的は、触媒反
応によりメタノールと水蒸気とから水素と二酸化炭素と
を生成するメタノールの水蒸気改質装置であって、銅を
主成分とし、比表面積を１０ｍ2／ｇ以上とした線径が
２０μｍ乃至１００μｍの金属細線または厚さが２０μ
ｍ乃至５０μｍ以下の金属箔からなる触媒を充填した改
質部を有し、前記改質部がヒータを内蔵し、前記金属細
線または金属箔が前記ヒータを囲繞するように充填され
ていることを特徴とするメタノールの水蒸気改質装置を
提供することにより達成される。線径が２０μｍ乃至１
００μｍの金属細線または厚さが２０μｍ乃至５０μｍ
以下の金属箔を触媒に用い、その比表面積を１０ｍ2／
ｇ以上とすることで、所望の高い触媒能が得られ、しか
もこの触媒は担体に付着させる必要がなく、触媒そのも
のを所望の形状に容易に加工できることから粉化するこ
ともない。また、ヒータも自由に配置できる。従って改
質装置の構造が単純化されると共にその設計自由度も向
上する。
応によりメタノールと水蒸気とから水素と二酸化炭素と
を生成するメタノールの水蒸気改質装置であって、銅を
主成分とし、比表面積を１０ｍ2／ｇ以上とした線径が
２０μｍ乃至１００μｍの金属細線または厚さが２０μ
ｍ乃至５０μｍ以下の金属箔からなる触媒を充填した改
質部を有し、前記改質部がヒータを内蔵し、前記金属細
線または金属箔が前記ヒータを囲繞するように充填され
ていることを特徴とするメタノールの水蒸気改質装置を
提供することにより達成される。線径が２０μｍ乃至１
００μｍの金属細線または厚さが２０μｍ乃至５０μｍ
以下の金属箔を触媒に用い、その比表面積を１０ｍ2／
ｇ以上とすることで、所望の高い触媒能が得られ、しか
もこの触媒は担体に付着させる必要がなく、触媒そのも
のを所望の形状に容易に加工できることから粉化するこ
ともない。また、ヒータも自由に配置できる。従って改
質装置の構造が単純化されると共にその設計自由度も向
上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
について添付の図面を参照して詳しく説明する。
について添付の図面を参照して詳しく説明する。
【００１１】図１は、燃料電池用燃料を生成するための
触媒を用いたメタノールの水蒸気改質装置１のブロック
図である。改質原料、即ちメタノールと水との供給部２
から供給されたメタノールの水溶液は蒸発部３にて気化
され、改質部４に供給され、ここで触媒反応により水素
と二酸化炭素とを生成するようになっている。このと
き、酸素不足により生成ガスに一酸化炭素も含まれてい
るが、これは次段のＣＯ浄化部５にて酸化され、その濃
度を１００ｐｐｍ以下とされる。そして、生成ガスは燃
料電池に供給されることとなる。
触媒を用いたメタノールの水蒸気改質装置１のブロック
図である。改質原料、即ちメタノールと水との供給部２
から供給されたメタノールの水溶液は蒸発部３にて気化
され、改質部４に供給され、ここで触媒反応により水素
と二酸化炭素とを生成するようになっている。このと
き、酸素不足により生成ガスに一酸化炭素も含まれてい
るが、これは次段のＣＯ浄化部５にて酸化され、その濃
度を１００ｐｐｍ以下とされる。そして、生成ガスは燃
料電池に供給されることとなる。
【００１２】図２は、上記メタノールの水蒸気改質装置
１の改質部４の構造を示す模式的な断面図である。この
改質部４は図に於ける左から右に水平に原料ガス及び生
成ガスが流れるものであり、ケーシング６内には、後記
する金属細線ＭＬから形成した綿状のウェブを数十枚積
層したり、線状のウェブを針を用いて圧縮した（ニード
ルパンチ加工）触媒７が充填され、かつ制御部９に各々
独立してまたは総合的に温度制御される複数の棒状ヒー
タ８も分散して配置されている。ここで、触媒７は各ヒ
ータ８を囲繞するように充填され、ヒータ８の加熱によ
り、これと直接接する触媒７全体が早期に、かつ概ね均
一に昇温するようになっている。ここで、原料ガス供給
側は熱が奪われ、温度が下がりやすいため、本構成では
原料供給側（左側）のヒータ８ａが生成ガス排出側（右
側）のヒータ８ｂより高い温度となるように制御してい
る。これにより、触媒反応の環境が改質部４全体で均一
化され、改質効率を上げることができる。
１の改質部４の構造を示す模式的な断面図である。この
改質部４は図に於ける左から右に水平に原料ガス及び生
成ガスが流れるものであり、ケーシング６内には、後記
する金属細線ＭＬから形成した綿状のウェブを数十枚積
層したり、線状のウェブを針を用いて圧縮した（ニード
ルパンチ加工）触媒７が充填され、かつ制御部９に各々
独立してまたは総合的に温度制御される複数の棒状ヒー
タ８も分散して配置されている。ここで、触媒７は各ヒ
ータ８を囲繞するように充填され、ヒータ８の加熱によ
り、これと直接接する触媒７全体が早期に、かつ概ね均
一に昇温するようになっている。ここで、原料ガス供給
側は熱が奪われ、温度が下がりやすいため、本構成では
原料供給側（左側）のヒータ８ａが生成ガス排出側（右
側）のヒータ８ｂより高い温度となるように制御してい
る。これにより、触媒反応の環境が改質部４全体で均一
化され、改質効率を上げることができる。
【００１３】また、触媒７の下流位置（生成ガス排出側
（右側））には、未反応のメタノール、水を回収するた
めのドレン１０が設けられている。これは、全ての原料
ガスが改質されるわけではなく、未反応のガスが温度が
下がると液化し、改質反応を阻害することを防止するた
めのものであり、回収した液は原料として再利用するこ
とが可能である。
（右側））には、未反応のメタノール、水を回収するた
めのドレン１０が設けられている。これは、全ての原料
ガスが改質されるわけではなく、未反応のガスが温度が
下がると液化し、改質反応を阻害することを防止するた
めのものであり、回収した液は原料として再利用するこ
とが可能である。
【００１４】図３は、水蒸気改質装置１の改質部の変形
例であり、図２と同様な部分には同じ符号を付し、その
説明を省略する。この改質部４′は図に於ける上から下
に原料ガス及び生成ガスが流れるものである。また、ヒ
ータ８′がコイル状をなし、触媒７との接触面積が広く
なっている。それ以外の構造は図２のものと同様であ
る。
例であり、図２と同様な部分には同じ符号を付し、その
説明を省略する。この改質部４′は図に於ける上から下
に原料ガス及び生成ガスが流れるものである。また、ヒ
ータ８′がコイル状をなし、触媒７との接触面積が広く
なっている。それ以外の構造は図２のものと同様であ
る。
【００１５】図４は、水蒸気改質装置１の改質部の変形
例であり、図２と同様な部分には同じ符号を付し、その
説明を省略する。この改質部４′′は、第１の改質部
４′′ａと第２の改質部４′′ｂとからなる。原料供給
側（左側）の第１の改質部４′′ａは、ケーシング
６′′内に触媒７が充填され、かつ制御部９に温度制御
される棒状ヒータ８が配置された図２の改質部４と同様
のものである。また、生成ガス排出側（右側）の第２の
改質部４′′ｂは、図７に示すような従来のペレット状
触媒３３をホルダ３４で保持して受容し、ケーシング
６′′の外周にヒータ８′′を設けたものである。
例であり、図２と同様な部分には同じ符号を付し、その
説明を省略する。この改質部４′′は、第１の改質部
４′′ａと第２の改質部４′′ｂとからなる。原料供給
側（左側）の第１の改質部４′′ａは、ケーシング
６′′内に触媒７が充填され、かつ制御部９に温度制御
される棒状ヒータ８が配置された図２の改質部４と同様
のものである。また、生成ガス排出側（右側）の第２の
改質部４′′ｂは、図７に示すような従来のペレット状
触媒３３をホルダ３４で保持して受容し、ケーシング
６′′の外周にヒータ８′′を設けたものである。
【００１６】ここで、原料供給側（左側）の第１の改質
部４′′ａは、内部にヒータがあり、全体が金属である
ことから熱効率が良く、特に初期に温度が下がりやすい
原料供給側（左側）を早期に加熱できる。また、温度変
化の少ない生成ガス排出側（右側）を安価な従来型の改
質部とすることで、そのコストが低廉になっている。例
えば上記金属細線ＭＬをマット状に形成したものを第２
の改質部４′′ｂの触媒のホルダとして用いれば一層改
質効率を上げることができる。
部４′′ａは、内部にヒータがあり、全体が金属である
ことから熱効率が良く、特に初期に温度が下がりやすい
原料供給側（左側）を早期に加熱できる。また、温度変
化の少ない生成ガス排出側（右側）を安価な従来型の改
質部とすることで、そのコストが低廉になっている。例
えば上記金属細線ＭＬをマット状に形成したものを第２
の改質部４′′ｂの触媒のホルダとして用いれば一層改
質効率を上げることができる。
【００１７】次に触媒７に用いる金属細線ＭＬの製造手
順について説明する。図５（ａ）は、金属細線ＭＬを製
造する装置の構成を示す側断面図、図５（ｂ）はそのｂ
−ｂ線について見た矢視図である。この装置は、水平に
延在する回転軸を中心に回転する円盤１１と、その下方
から径方向に沿って延在し、円盤１１の周縁近傍で開口
する筒状ホルダ１２と、該筒状ホルダ１２の開口近傍で
その内部の棒状原料金属Ｍを局部的に加熱するための高
周波加熱コイル１３と、筒状ホルダ１２を、徐々に上方
に押し上げるための押し上げ部材１４と、該押し上げ部
材１４を駆動するアクチュエータとしてのシリンダ１５
とを有している。また、高周波加熱コイル１３にはこれ
を励起する高周波加熱装置１７が接続されている。
順について説明する。図５（ａ）は、金属細線ＭＬを製
造する装置の構成を示す側断面図、図５（ｂ）はそのｂ
−ｂ線について見た矢視図である。この装置は、水平に
延在する回転軸を中心に回転する円盤１１と、その下方
から径方向に沿って延在し、円盤１１の周縁近傍で開口
する筒状ホルダ１２と、該筒状ホルダ１２の開口近傍で
その内部の棒状原料金属Ｍを局部的に加熱するための高
周波加熱コイル１３と、筒状ホルダ１２を、徐々に上方
に押し上げるための押し上げ部材１４と、該押し上げ部
材１４を駆動するアクチュエータとしてのシリンダ１５
とを有している。また、高周波加熱コイル１３にはこれ
を励起する高周波加熱装置１７が接続されている。
【００１８】尚、高周波加熱コイル１３の上端と円盤１
１とは該円盤１１が高周波の熱の影響を受けないように
するために１０ｍｍ以上離すと良い。また、筒状ホルダ
１２の内径は原料金属Ｍの露出する部分の揺れを押さえ
るべくφ１０ｍｍ以下とし、筒状ホルダ１２の上端と円
盤１１との距離は５ｍｍ以下とすると良い。更に、シリ
ンダ１５の分解能は１／６ｍｍ／ｓ以上が好ましい。
尚、少なくとも円盤１１、筒状ホルダ１２、高周波加熱
コイル１３及び押し上げ部材１４は密閉チャンバ１８内
に受容し、原料金属及び製品としての金属細線ＭＬの酸
化を防止するべく真空（例えば１０-2〜１０-3ｔｏｒ
ｒ）にした後に、不活性ガス（例えばＡｒガス）を導入
する。真空に保持せずに、不活性ガス雰囲気下で製造を
行うことにより溶融した原料金属Ｍを細線化する際に効
率的に冷却される。
１とは該円盤１１が高周波の熱の影響を受けないように
するために１０ｍｍ以上離すと良い。また、筒状ホルダ
１２の内径は原料金属Ｍの露出する部分の揺れを押さえ
るべくφ１０ｍｍ以下とし、筒状ホルダ１２の上端と円
盤１１との距離は５ｍｍ以下とすると良い。更に、シリ
ンダ１５の分解能は１／６ｍｍ／ｓ以上が好ましい。
尚、少なくとも円盤１１、筒状ホルダ１２、高周波加熱
コイル１３及び押し上げ部材１４は密閉チャンバ１８内
に受容し、原料金属及び製品としての金属細線ＭＬの酸
化を防止するべく真空（例えば１０-2〜１０-3ｔｏｒ
ｒ）にした後に、不活性ガス（例えばＡｒガス）を導入
する。真空に保持せずに、不活性ガス雰囲気下で製造を
行うことにより溶融した原料金属Ｍを細線化する際に効
率的に冷却される。
【００１９】以下に、上記金属細線製造装置の作動要領
について説明する。まず、例えば直径２０ｃｍの円盤１
１を所定の回転速度（例えば５００ｒｐｍ〜３０００ｒ
ｐｍ程度）で定速回転させる。そして、円盤１１に向け
て筒状ホルダ１２に支持された例えば直径３ｍｍ〜１０
ｍｍの銅を主成分とする棒状原料金属Ｍを、徐々に（例
えば０．１ｍｍ／ｓｅｃ〜１．０ｍｍ／ｓｅｃ）押し上
げ部材１４をもって押し上げつつその先端部を高周波加
熱コイル１３をもって加熱、溶融させる。次に、溶融し
た原料金属Ｍの先端部を回転する銅円盤１１の鋭利なエ
ッジをなす周縁（４５゜〜６０゜）に接触させて例えば
直径２０μｍ〜１００μｍ程度の金属細線ＭＬを形成す
る。原料金属Ｍの先端部が減るに従い徐々に押し上げ部
材１４をもって原料金属Ｍを押し上げて常に円盤１１の
周縁と溶融した原料金属Ｍの先端部との接触状態が一定
となるようにシリンダ１５を制御する。ここで、原料金
属Ｍを押し上げる速度が早すぎると、溶融した金属が銅
円盤１１に接触した際に飛散してしまい、細線化できな
い。この押し上げる速度は銅円盤１１の回転速度との関
係で決まり、例えば銅円盤１１の回転速度が２０ｍ／ｓ
ｅｃ程度の時は、押し上げ速度は１ｍｍ／ｓｅｃ以下が
望ましい。ここで、押し上げ速度を低くする程、また円
盤１１の回転速度を高くする程、更に原料金属Ｍの直
径、即ち筒状ホルダ１２の内径を小さくする程細い金属
細線が得られる。
について説明する。まず、例えば直径２０ｃｍの円盤１
１を所定の回転速度（例えば５００ｒｐｍ〜３０００ｒ
ｐｍ程度）で定速回転させる。そして、円盤１１に向け
て筒状ホルダ１２に支持された例えば直径３ｍｍ〜１０
ｍｍの銅を主成分とする棒状原料金属Ｍを、徐々に（例
えば０．１ｍｍ／ｓｅｃ〜１．０ｍｍ／ｓｅｃ）押し上
げ部材１４をもって押し上げつつその先端部を高周波加
熱コイル１３をもって加熱、溶融させる。次に、溶融し
た原料金属Ｍの先端部を回転する銅円盤１１の鋭利なエ
ッジをなす周縁（４５゜〜６０゜）に接触させて例えば
直径２０μｍ〜１００μｍ程度の金属細線ＭＬを形成す
る。原料金属Ｍの先端部が減るに従い徐々に押し上げ部
材１４をもって原料金属Ｍを押し上げて常に円盤１１の
周縁と溶融した原料金属Ｍの先端部との接触状態が一定
となるようにシリンダ１５を制御する。ここで、原料金
属Ｍを押し上げる速度が早すぎると、溶融した金属が銅
円盤１１に接触した際に飛散してしまい、細線化できな
い。この押し上げる速度は銅円盤１１の回転速度との関
係で決まり、例えば銅円盤１１の回転速度が２０ｍ／ｓ
ｅｃ程度の時は、押し上げ速度は１ｍｍ／ｓｅｃ以下が
望ましい。ここで、押し上げ速度を低くする程、また円
盤１１の回転速度を高くする程、更に原料金属Ｍの直
径、即ち筒状ホルダ１２の内径を小さくする程細い金属
細線が得られる。
【００２０】次に、このようにして得られた金属細線
を、大気中で３００℃〜５００℃の温度で数十時間で保
持するか、図２または図３に示すような改質部（装置）
を用いて温度が２００℃〜４００℃でメタノール及び水
蒸気または水蒸気のみを反応ガスとして５回以上（約１
時間／回、反応ガス量ＳＶ（触媒体積に対する単位時間
当たりの反応ガス体積）＝０．２ｓｅｃ-1〜１ｓｅ
ｃ-1）行う前処理を実施し、図６に示すように金属細線
の表面に銅の微粒子を析出させる。ここで、この前処理
を行うことにより、金属細線の比表面積が、０．０５ｍ
2／ｇ程度から約１０ｍ2／ｇ以上になり、高い触媒性を
示す。
を、大気中で３００℃〜５００℃の温度で数十時間で保
持するか、図２または図３に示すような改質部（装置）
を用いて温度が２００℃〜４００℃でメタノール及び水
蒸気または水蒸気のみを反応ガスとして５回以上（約１
時間／回、反応ガス量ＳＶ（触媒体積に対する単位時間
当たりの反応ガス体積）＝０．２ｓｅｃ-1〜１ｓｅ
ｃ-1）行う前処理を実施し、図６に示すように金属細線
の表面に銅の微粒子を析出させる。ここで、この前処理
を行うことにより、金属細線の比表面積が、０．０５ｍ
2／ｇ程度から約１０ｍ2／ｇ以上になり、高い触媒性を
示す。
【００２１】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明によるメタノールの水蒸気改質装置によれば、銅を
主成分とし、比表面積を１０ｍ2／ｇ以上とした線径が
２０μｍ乃至１００μｍの金属細線または厚さが２０μ
ｍ乃至５０μｍ以下の金属箔を触媒として、これを内部
に充填した改質部にヒータをも内蔵し、金属細線または
金属箔を、このヒータを囲繞するように充填すること
で、粉化することなく、広い表面積、即ち反応物との接
触面積が確保されて高い触媒能が得られ、また改質部の
温度を触媒反応に必要な温度に早期に、かつ均一に昇温
でき、更にヒータを複数個、複数箇所に分散して配置す
ることで、各位置に応じてきめ細かな温度制御ができる
ようになり、例えば改質部内の生成ガス排出側よりも原
料供給側の温度が高くなるように設定することで、改質
部内の反応環境が均一化する。
発明によるメタノールの水蒸気改質装置によれば、銅を
主成分とし、比表面積を１０ｍ2／ｇ以上とした線径が
２０μｍ乃至１００μｍの金属細線または厚さが２０μ
ｍ乃至５０μｍ以下の金属箔を触媒として、これを内部
に充填した改質部にヒータをも内蔵し、金属細線または
金属箔を、このヒータを囲繞するように充填すること
で、粉化することなく、広い表面積、即ち反応物との接
触面積が確保されて高い触媒能が得られ、また改質部の
温度を触媒反応に必要な温度に早期に、かつ均一に昇温
でき、更にヒータを複数個、複数箇所に分散して配置す
ることで、各位置に応じてきめ細かな温度制御ができる
ようになり、例えば改質部内の生成ガス排出側よりも原
料供給側の温度が高くなるように設定することで、改質
部内の反応環境が均一化する。
【図１】燃料電池用燃料を生成するための触媒を用いた
メタノールの水蒸気改質装置のブロック図。
メタノールの水蒸気改質装置のブロック図。
【図２】図１の改質部のみを模式的に示す断面図。
【図３】図２の改質部の変形例を示す図２と同様な断面
図。
図。
【図４】（ａ）は、本発明の触媒としての金属細線を製
造する装置の構成を示す側断面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ
線について見た矢視図。
造する装置の構成を示す側断面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ
線について見た矢視図。
【図５】触媒反応装置の構成を示す図。
【図６】本発明の触媒表面の金属組織を示す顕微鏡写
真。
真。
【図７】従来の改質装置の改質部のみを模式的に示す図
２と同様な断面図。
２と同様な断面図。
１ メタノールの水蒸気改質装置 ２ 改質原料供給部 ３ 蒸発部 ４、４′、４′′ 改質部 ４′′ａ 第１の改質部 ４′′ｂ 第２の改質部 ５ 浄化部 ６、６′′ ケーシング ７、７′ 触媒 ８、８′、８′′、８ａ、８ｂ ヒータ ９ 制御部 １０ ドレン １１ 銅円盤 １２ 筒状ホルダ １３ 高周波加熱コイル １４ 押し上げ部材 １５ シリンダ １７ 高周波加熱装置 １８ 密閉チャンバ ３２ 改質部 ３３ ペレット状触媒 ３４ ホルダ ３５ ヒータ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA06 EB12 EB43 EC01 EC08 4G069 AA02 AA11 BB02A BB02B BC31A BC31B CC25 EA03X EA03Y EA08 EA12 EB14X EB14Y EB15X EC02X EC03X EC04X EC05X EE03 EE08 5H027 BA01 BA16
Claims (5)
- 【請求項１】 触媒反応によりメタノールと水蒸気と
から水素と二酸化炭素とを生成するメタノールの水蒸気
改質装置であって、 銅を主成分とし、比表面積を１０ｍ2／ｇ以上とした線
径が２０μｍ乃至１００μｍの金属細線または厚さが２
０μｍ乃至５０μｍ以下の金属箔からなる触媒を充填し
た改質部を有し、 前記改質部がヒータを内蔵し、前記金属細線または金属
箔が前記ヒータを囲繞するように充填されていることを
特徴とするメタノールの水蒸気改質装置。 - 【請求項２】 前記改質部内に、前記ヒータが複数
個、複数箇所に分散して配置し、各々独立して温度制御
可能としたことを特徴とする請求項１に記載のメタノー
ルの水蒸気改質装置。 - 【請求項３】 前記各ヒータが、前記改質部内の生成
ガス排出側よりも原料供給側の温度が高くなるように設
定されていることを特徴とする請求項２に記載のメタノ
ールの水蒸気改質装置。 - 【請求項４】 前記改質部を原料供給側の第１の改質
部とし、その下流側に、ホルダに保持されたペレット状
触媒と外部に設けられたヒータとを有する第２の改質部
が更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請
求項３のいずれかに記載のメタノールの水蒸気改質装
置。 - 【請求項５】 前記改質部の後段に未反応原料を回収
する部分を更に有することを特徴とする請求項１乃至請
求項４のいずれかに記載のメタノールの水蒸気改質装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11088314A JP2000281306A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | メタノールの水蒸気改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11088314A JP2000281306A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | メタノールの水蒸気改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000281306A true JP2000281306A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13939484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11088314A Pending JP2000281306A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | メタノールの水蒸気改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000281306A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007001799A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素燃料供給システム |
| JP2010067470A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Casio Comput Co Ltd | 発電システム |
| JP2012138361A (ja) * | 2012-02-14 | 2012-07-19 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| KR101284994B1 (ko) | 2011-07-28 | 2013-07-10 | 포스코에너지 주식회사 | 연료전지 시뮬레이터 |
| KR20150127892A (ko) * | 2014-05-07 | 2015-11-18 | 한국가스공사 | 수소 제조 장치의 제어 방법 |
| KR20150127890A (ko) * | 2014-05-07 | 2015-11-18 | 한국가스공사 | 수소 제조 장치 |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP11088314A patent/JP2000281306A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007001799A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素燃料供給システム |
| JP2010067470A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Casio Comput Co Ltd | 発電システム |
| KR101284994B1 (ko) | 2011-07-28 | 2013-07-10 | 포스코에너지 주식회사 | 연료전지 시뮬레이터 |
| JP2012138361A (ja) * | 2012-02-14 | 2012-07-19 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| KR20150127892A (ko) * | 2014-05-07 | 2015-11-18 | 한국가스공사 | 수소 제조 장치의 제어 방법 |
| KR20150127890A (ko) * | 2014-05-07 | 2015-11-18 | 한국가스공사 | 수소 제조 장치 |
| KR101630717B1 (ko) * | 2014-05-07 | 2016-06-17 | 한국가스공사 | 수소 제조 장치의 제어 방법 |
| KR101660104B1 (ko) * | 2014-05-07 | 2016-09-27 | 한국가스공사 | 수소 제조 장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Hollow Metal Nanocrystals with Ultrathin, Porous Walls and Well‐Controlled Surface Structures | |
| Kim et al. | Noble metal‐based multimetallic nanoparticles for electrocatalytic applications | |
| KR101052385B1 (ko) | 알코올 개질용 금속 지지 구리 촉매의 용도 | |
| Wang et al. | Rational design and synthesis of noble-metal nanoframes for catalytic and photonic applications | |
| EP0650762B1 (en) | Catalyst for methanol reforming, process for producing the same and method for reforming methanol | |
| US20100197490A1 (en) | Platinum-Coated Non-Noble Metal-Noble Metal Core-Shell Electrocatalysts | |
| EP1433745A2 (en) | Catalyst for the removal of carbon monoxide, its method of manufacture and its uses | |
| JP5110249B2 (ja) | 炭化水素を分解する触媒、該触媒を用いた炭化水素の分解方法及び水素の製造方法、並びに発電システム | |
| CA2591162A1 (en) | Hydrogen absorption induced metal deposition on palladium and palladium-alloy particles | |
| JP4185952B2 (ja) | 一酸化炭素除去触媒及びその製造方法並びに一酸化炭素除去装置 | |
| Moreno et al. | Electrospun Au/CeO2 nanofibers: A highly accessible low-pressure drop catalyst for preferential CO oxidation | |
| JP4051569B2 (ja) | 金属間化合物系多孔質材料の製造方法 | |
| TW200812700A (en) | Catalyst composition for alcohol steam reforming | |
| Zhang et al. | Ordered PdCu-based core–shell concave nanocubes enclosed by high-index facets for ethanol electrooxidation | |
| JP4332724B2 (ja) | オートサーマルリフォーミング触媒及びその製造方法、並びに該オートサーマルリフォーミング触媒を用いた水素の製造方法 | |
| JP2000281306A (ja) | メタノールの水蒸気改質装置 | |
| JP4701455B2 (ja) | 水素製造用触媒とその製造方法及び水素の製造方法 | |
| JP2001278656A (ja) | 金属酸化物焼結体およびその製造方法 | |
| JP2000281305A (ja) | メタノールの水蒸気改質用触媒及び改質装置 | |
| JP2000237590A (ja) | メタノールの水蒸気改質用触媒及び改質装置 | |
| JP2003519067A (ja) | 水素含有流中の一酸化炭素の選択的酸化方法 | |
| JPH07315825A (ja) | Ｃｏのｃｏ２への酸化方法及び燃料電池用の水素含有ガスの製造方法 | |
| JPH1080636A (ja) | メタノールの合成・改質用触媒として有用な複合超微粒子及びその製造方法 | |
| JP2008043884A (ja) | メタノール水蒸気改質用触媒 | |
| JP2005308385A (ja) | ガス加熱装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050715 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080410 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080415 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080826 |