JP2001232193A - Methanol reforming catalyst and methanol reforming method - Google Patents

Methanol reforming catalyst and methanol reforming method

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JP2001232193A JP2000051691A JP2000051691A JP2001232193A JP 2001232193 A JP2001232193 A JP 2001232193A JP 2000051691 A JP2000051691 A JP 2000051691A JP 2000051691 A JP2000051691 A JP 2000051691A JP 2001232193 A JP2001232193 A JP 2001232193A
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catalyst
reaction
reforming catalyst
reforming
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Japanese (ja)
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Kazumasa Kasagi
一雅 笠木
Akihiro Sawada
明弘 沢田
Shigeru Nojima
野島  繁
Satonobu Yasutake
聡信 安武
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a methanol reforming catalyst having improved heat resistance and improved methanol conversion when a steam reforming reaction of methanol is performed at a high temperature of >=300 deg.C and the methanol steam reforming reaction and a methanol oxidation reaction are performed at a high temperature of >=300 deg.C, so as to be low in the concentration of Co in the produced hydrogen-containing gas and further unnecessary for activation process. SOLUTION: The methanol reforming catalyst has methanol steam reforming reaction activity and contains a carrier composed of an amphoteric oxide or a composite oxide of the amphoteric oxide with an active species carried on the carrier and containing a Pd component.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メタノール水蒸気
改質反応活性を有するメタノール改質触媒と、このメタ
ノール改質触媒を用いてH2含有ガスを生成させるメタ
ノール改質方法に関する。
The present invention relates to a methanol reforming catalyst having a methanol steam reforming reaction activity, and to a methanol reforming method for producing an H 2 -containing gas using the methanol reforming catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境問題の高まりの中で、電
気エネルギーを効率的に、かつクリーンに生産する方法
として燃料電池が注目されている。とりわけ、自動車等
の内燃機関から排出される排気ガスには窒素酸化物や一
酸化炭素等の有害ガスが多く含まれているため、種々の
改善策が講ぜられてきた。改善策の一つとして内燃機関
の代わり固体高分子型燃料電池(PEFC)を搭載した
自動車の開発が鋭意なされている。
2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells have been attracting attention as a method for efficiently and cleanly producing electric energy in the face of increasing global environmental problems. In particular, since exhaust gases emitted from internal combustion engines such as automobiles contain a large amount of harmful gases such as nitrogen oxides and carbon monoxide, various measures have been taken. As one of the improvement measures, development of a vehicle equipped with a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) instead of an internal combustion engine has been earnestly pursued.

【0003】固体高分子型燃料電池(PEFC)は水素
(H2)を主体とする燃料ガスを高分子膜中にプロトン
として拡散させ、これに伴う電子の移動から電気エネル
ギーを得るものであり、自動車に搭載するには効率的な
水素製造装置が必要である。また、この固体高分子型燃
料電池の電極には主に白金触媒が用いられる。白金触媒
は、一酸化炭素(CO)によって被毒されやすいので、
燃料ガス中からCOを極力除去する必要がある。燃料ガ
スの原料には、メタノールが多用されている。メタノー
ルは、化石燃料から容易に合成される安価な液体燃料で
あり、しかも触媒を用いて比較的容易に水素に転換でき
るという特長を有するからである。
In a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a fuel gas mainly composed of hydrogen (H 2 ) is diffused as protons in a polymer membrane, and electric energy is obtained from the movement of electrons accompanying the diffusion. Efficient hydrogen production equipment is required for mounting on vehicles. In addition, a platinum catalyst is mainly used for the electrodes of the polymer electrolyte fuel cell. Since platinum catalysts are easily poisoned by carbon monoxide (CO),
It is necessary to remove CO from fuel gas as much as possible. Methanol is frequently used as a fuel gas raw material. Methanol is an inexpensive liquid fuel that is easily synthesized from fossil fuels, and has the feature that it can be relatively easily converted to hydrogen using a catalyst.

【0004】メタノールから水素を製造する方法として
は、下記(1)式に示すような水蒸気改質反応が知られ
ているが、本反応は比較的大きな吸熱反応であり、反応
熱を供給するために(2)〜(4)式に示すようなメタ
ノールの部分酸化反応を併発させる方法が多く用いられ
ている。
As a method for producing hydrogen from methanol, a steam reforming reaction as shown in the following formula (1) is known. However, this reaction is a relatively large endothermic reaction. In addition, a method of simultaneously causing a partial oxidation reaction of methanol as shown in the formulas (2) to (4) is often used.

【0005】 CH3OH+H2O→3H2+CO2−11.8 kcal/mol …(1) CH3OH+1/2O2→CO2+2H2+11.8 kcal/mol …(2) CH3OH+1/2O2→CO+H2+H2O+11.8 kcal/mol…(3) CH3OH+O2→CO2+H2+H2O+11.8 kcal/mol …(4) この水蒸気改質反応の触媒としては、酸化亜鉛(Zn
O)からなる担体に酸化銅(CuO)を担持させたもの
が知られている。
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 −11.8 kcal / mol (1) CH 3 OH + 1 / 2O 2 → CO 2 + 2H 2 +11.8 kcal / mol (2) CH 3 OH + 1 / 2O 2 → CO + H 2 + H 2 O + 11.8 kcal / mol (3) CH 3 OH + O 2 → CO 2 + H 2 + H 2 O + 11.8 kcal / mol (4) As a catalyst for this steam reforming reaction, zinc oxide ( Zn
A carrier in which copper oxide (CuO) is supported on a carrier made of O) is known.

【0006】しかしながら、このCuO/ZnO触媒
は、CuOのままでは活性が低いため、還元処理による
活性化処理が必要であり、活性化処理した後に大気中に
晒した場合、触媒が再酸化されるため、無酸素雰囲気で
取り扱う必要があり、触媒充填操作が煩雑になるという
問題点がある。また、CuO/ZnO触媒は、水蒸気改
質反応の反応温度が280℃以上になると、銅のシンタ
リング(半融)等に起因して活性が低下し、CO生成量
が多くなるという問題点を有する。
However, since the activity of this CuO / ZnO catalyst is low when CuO is used as it is, an activation treatment by a reduction treatment is necessary. When the catalyst is exposed to the atmosphere after the activation treatment, the catalyst is reoxidized. Therefore, it is necessary to handle in an oxygen-free atmosphere, and there is a problem that the operation of charging the catalyst becomes complicated. Further, the CuO / ZnO catalyst has a problem that when the reaction temperature of the steam reforming reaction is 280 ° C. or higher, the activity is reduced due to copper sintering (semi-melting) and the amount of CO generated is increased. Have.

【0007】ところで、触媒学会第58回触媒討論会A
(名古屋、1986年10月)にて岡山大学工学部精密
応用科学科の笠岡らにより発表された「白金系の担持触
媒上のメタノールの分解の反応特性」(化学工学論文集
第17巻第2号(1991)の297頁〜303頁に掲
載)では、主としてPt(一部、Rh,Pd,Ru)担
持触媒(担体;Al23(γ、α),CaO,Ce
2,Cr23,La23,MgO,Nb25,Si
2,TiO2(アナタース),Y23,ZnO及びZr
2)を調製し、この触媒によりメタノールの分解反応
(CH3OH=CO+2H2)を行うことが記載されてい
る。
[0007] By the way, the 58th Catalysis Conference A of the Catalysis Society of Japan
(Nagoya, October 1986), Kasaoka et al., Department of Precision and Applied Science, Faculty of Engineering, Okayama University. (1991), pp. 297-303), mainly a Pt (partially Rh, Pd, Ru) supported catalyst (support: Al 2 O 3 (γ, α), CaO, Ce)
O 2 , Cr 2 O 3 , La 2 O 3 , MgO, Nb 2 O 5 , Si
O 2 , TiO 2 (anatase), Y 2 O 3 , ZnO and Zr
O 2 ), and a methanol decomposition reaction (CH 3 OH = CO + 2H 2 ) is described using this catalyst.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、触媒の耐熱
性が改善され、300℃以上の高温でメタノールの水蒸
気改質反応を行った際と、300℃以上の高温でメタノ
ール水蒸気改質反応並びにメタノール酸化反応を行った
際のメタノール転化率が向上されると共に、生成した水
素含有ガス中のCO濃度が低く、さらに活性化処理工程
が不要なメタノール改質触媒ならびにメタノール改質方
法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a catalyst for improving the heat resistance of a catalyst, wherein a methanol steam reforming reaction is carried out at a high temperature of 300 ° C. or higher, and a methanol steam reforming reaction is carried out at a high temperature of 300 ° C. or higher. Also, the present invention provides a methanol reforming catalyst and a methanol reforming method in which the methanol conversion rate at the time of performing a methanol oxidation reaction is improved, the CO concentration in the generated hydrogen-containing gas is low, and the activation treatment step is unnecessary. The purpose is to:

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるメタノー
ル改質触媒は、メタノール水蒸気改質反応(CH3OH
+H2O→CO2+3H2)活性を有するメタノール改質
触媒であって、両性酸化物か、もしくは両性酸化物の複
合酸化物からなる担体と、前記担体に担持され、Pd成
分を含む活性種とを含有することを特徴とするものであ
る。
The methanol reforming catalyst according to the present invention comprises a methanol steam reforming reaction (CH 3 OH).
+ H 2 O → CO 2 + 3H 2 ) A methanol reforming catalyst having activity, comprising an amphoteric oxide or a composite oxide of an amphoteric oxide, a carrier supported on the carrier, and an active species containing a Pd component And is characterized by containing.

【0010】本発明に係わるメタノール改質触媒は、メ
タノール水蒸気改質反応(CH3OH+H2O→CO2
3H2)活性を有すると共に、副反応としてメタノール
の酸化反応を生じさせるメタノール改質触媒であって、
両性酸化物か、もしくは両性酸化物の複合酸化物からな
る担体と、前記担体に担持され、Pd成分を含む活性種
とを含有することを特徴とするものである。
The methanol reforming catalyst according to the present invention comprises a methanol steam reforming reaction (CH 3 OH + H 2 O → CO 2 +
3H 2 ) A methanol reforming catalyst having an activity and causing an oxidation reaction of methanol as a side reaction,
A carrier comprising an amphoteric oxide or a composite oxide of an amphoteric oxide, and an active species supported on the carrier and containing a Pd component.

【0011】本発明に係わるメタノール改質方法は、メ
タノール水蒸気改質反応(CH3OH+H2O→CO2
3H2)活性を有するメタノール改質触媒とCH3OH及
びH 2Oを含む原料ガスとの双方を加温し、前記メタノ
ール改質触媒によって前記原料ガスからH2含有ガスを
生成させるメタノール改質方法において、前記メタノー
ル改質触媒は、両性酸化物か、もしくは両性酸化物の複
合酸化物からなる担体と、前記担体に担持され、Pd成
分を含有する活性種とを含むことを特徴とするものであ
る。
The method for reforming methanol according to the present invention comprises:
Tanol steam reforming reaction (CHThreeOH + HTwoO → COTwo+
3HTwo) Active methanol reforming catalyst and CHThreeOH and
And H TwoBoth the raw material gas containing O and the
From the raw material gas by theTwoContaining gas
In the methanol reforming method for producing, the methanol
The reforming catalyst is an amphoteric oxide or a compound of an amphoteric oxide.
A carrier comprising a composite oxide; and a Pd component supported on the carrier.
And an active species containing
You.

【0012】本発明に係わるメタノール改質方法は、C
3OH、H2O及びO2を含む原料ガスにメタノール改
質触媒によりメタノール水蒸気改質反応(CH3OH+
2O→CO2+3H2)を生じさせると共に、副反応と
してメタノール酸化反応を生じさせ、前記酸化反応の生
成熱を前記水蒸気改質反応の反応熱に利用することによ
り前記原料ガスからH2含有ガスを生成させるメタノー
ル改質方法において、前記メタノール改質触媒は、両性
酸化物か、もしくは両性酸化物の複合酸化物からなる担
体と、前記担体に担持され、Pd成分を含有する活性種
とを含むことを特徴とするものである。
The method for reforming methanol according to the present invention is characterized in that
A raw material gas containing H 3 OH, H 2 O and O 2 is subjected to a methanol steam reforming reaction (CH 3 OH +
H 2 O → CO 2 + 3H 2 ) and a methanol oxidation reaction as a side reaction, and the heat of formation of the oxidation reaction is used as the heat of reaction of the steam reforming reaction to remove H 2 from the raw material gas. In the methanol reforming method for producing a contained gas, the methanol reforming catalyst may be an amphoteric oxide or a support made of a composite oxide of an amphoteric oxide, and an active species supported on the support and containing a Pd component. It is characterized by including.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるメタノール
改質触媒について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a methanol reforming catalyst according to the present invention will be described.

【0014】このメタノール改質触媒は、メタノール水
蒸気改質反応(CH3OH+H2O→CO2+3H2)活性
を有する触媒であって、両性酸化物か、もしくは両性酸
化物の複合酸化物からなる担体と、前記担体に担持さ
れ、Pd成分を含む活性種とを含む。このメタノール改
質触媒は、メタノール水蒸気改質反応(CH3OH+H2
O→CO2+3H2)活性を示す他に、原料ガス中に酸素
ガスが含まれている場合に副反応としてメタノールの酸
化反応を生じさせるものであっても良い。メタノール酸
化反応としては、例えば、下記(a)〜(c)に示す部
分酸化反応や、完全酸化反応を挙げることができる。
This methanol reforming catalyst is a catalyst having a methanol steam reforming reaction (CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 3H 2 ) activity, and comprises an amphoteric oxide or a composite oxide of amphoteric oxide. A carrier; and an active species supported on the carrier and containing a Pd component. This methanol reforming catalyst is used for a methanol steam reforming reaction (CH 3 OH + H 2
O → CO 2 + 3H 2 ) In addition to the activity, it may be one that causes an oxidation reaction of methanol as a side reaction when an oxygen gas is contained in the raw material gas. Examples of the methanol oxidation reaction include a partial oxidation reaction and a complete oxidation reaction shown in the following (a) to (c).

【0015】 CH3OH+1/2O2→CO2+2H2+11.8 kcal/mol …(a) CH3OH+1/2O2→CO+H2+H2O+11.8 kcal/mol…(b) CH3OH+O2→CO2+H2+H2O+11.8 kcal/mol …(c) 前記担体は、ZnO,CeO2,Al23,SnOx(但
し、xはx>0を示す),TiO2及びZrO2からなる
群より選ばれる両性酸化物から構成されるか、あるいは
ZnO,CeO2,Al23,SnOx(但し、xはx>
0を示す),TiO2及びZrO2からなる群より選ばれ
る2種以上の両性酸化物の複合酸化物から構成されるこ
とが望ましい。中でも、ZnO,CeO2の単体か、も
しくはZnO及びCeO2の複合酸化物で構成されるこ
とが好ましい。
CH 3 OH + 1 / 2O 2 → CO 2 + 2H 2 +11.8 kcal / mol (a) CH 3 OH + 1 / 2O 2 → CO + H 2 + H 2 O + 11.8 kcal / mol (b) CH 3 OH + O 2 → CO 2 + H 2 + H 2 O + 11.8 kcal / mol (c) The carrier is composed of ZnO, CeO 2 , Al 2 O 3 , SnO x (where x indicates x> 0), TiO 2 and ZrO 2 Or an amphoteric oxide selected from the group consisting of ZnO, CeO 2 , Al 2 O 3 , and SnO x (where x>x>
0), a composite oxide of two or more amphoteric oxides selected from the group consisting of TiO 2 and ZrO 2 . Among them, ZnO, or a single CeO 2, or be a composite oxide of ZnO and CeO 2 are preferred.

【0016】前記活性種に含まれるPd成分には、以下
の(A)または(B)を使用することができる。
As the Pd component contained in the active species, the following (A) or (B) can be used.

【0017】(A)前記Pd成分は、Pd及びPdOか
ら選ばれる少なくとも1種からなる。このPd成分は、
メタノール水蒸気改質反応の前後で形態が変化する。す
なわち、触媒調製後、メタノールの水蒸気改質反応が行
われるまではPdOで、メタノールの水蒸気改質反応に
より生成したH2により下記(d)式に示すように還元
されて空気中での安定性が高くなり、メタノールの水蒸
気改質反応中及び反応後は、Pd単体からなるか、もし
くはPd単体とPdOの双方から構成される。なお、P
dOの還元により消費されるH2は微量であるため、H2
生成量にほとんど影響しない。
(A) The Pd component comprises at least one selected from Pd and PdO. This Pd component is
The morphology changes before and after the methanol steam reforming reaction. That is, after the catalyst is prepared, it is reduced by PdO with H 2 generated by the steam reforming reaction of methanol as shown in the following formula (d) until the steam reforming reaction of methanol is performed, and the stability in the air is obtained. During the steam reforming reaction of methanol and after the reaction, it is composed of Pd alone or both Pd alone and PdO. Note that P
Since H 2 consumed by the reduction of dO is very small, H 2
Has little effect on production.

【0018】 PdO+1/2H2→Pd+H2O …(d) (B)前記Pd成分は、Pdを含有する合金中のPdで
ある。Pdを含有する合金としては、例えば、PdとP
tからなる合金、PdとCuからなる合金、Pd,Pt
及びCuからなる合金を挙げることができる。
PdO + / H 2 → Pd + H 2 O (d) (B) The Pd component is Pd in an alloy containing Pd. As an alloy containing Pd, for example, Pd and P
alloy consisting of t, alloy consisting of Pd and Cu, Pd, Pt
And Cu alloys.

【0019】前記メタノール改質触媒中のPd成分の含
有量は、Pd元素換算で0.1〜10重量%の範囲にす
ることが望ましい。これは次のような理由によるもので
ある。含有量を0.1重量%未満にすると、水蒸気改質
反応活性を充分に高めることが困難になって生成ガス中
のCO濃度が増加する恐れがある。一方、含有量が10
重量%を超えると、触媒中の担体占有率が低下して水蒸
気改質反応活性が低くなり、生成ガス中のCO濃度が増
加する恐れがある。含有量のより好ましい範囲は、Pd
元素換算で0.5〜8重量%である。
It is desirable that the content of the Pd component in the methanol reforming catalyst is in the range of 0.1 to 10% by weight in terms of Pd element. This is due to the following reasons. If the content is less than 0.1% by weight, it is difficult to sufficiently increase the steam reforming reaction activity, and the CO concentration in the product gas may increase. On the other hand, when the content is 10
If the content is more than 10% by weight, the occupancy of the carrier in the catalyst decreases, the steam reforming reaction activity decreases, and the CO concentration in the product gas may increase. A more preferable range of the content is Pd
It is 0.5 to 8% by weight in terms of element.

【0020】次いで、前述したメタノール改質触媒を用
いるメタノール改質方法について説明する。このメタノ
ール改質方法としては、以下の(1)または(2)に説
明する方法が挙げられる。
Next, a methanol reforming method using the above-described methanol reforming catalyst will be described. Examples of the methanol reforming method include the method described in the following (1) or (2).

【0021】(1)本発明に係るメタノール改質触媒
と、CH3OH及びH2Oを含む原料ガスとを加温し、前
記メタノール改質触媒によって水蒸気改質反応を生じさ
せ、前記原料ガスからH2含有ガスを生成する。
(1) The methanol reforming catalyst according to the present invention and a raw material gas containing CH 3 OH and H 2 O are heated, and a steam reforming reaction is caused by the methanol reforming catalyst. generating of H 2 containing gas from.

【0022】(2)本発明に係るメタノール改質触媒の
うち、副反応にメタノール酸化反応が生じるものを用意
し、CH3OH、H2O及びO2を含む原料ガスに前記メ
タノール改質触媒によりメタノール水蒸気改質反応を生
じさせると共に、副反応としてメタノール酸化反応を生
じさせることにより前記原料ガスからH2含有ガスを生
成する。
(2) Among the methanol reforming catalysts according to the present invention, those which cause a methanol oxidation reaction in a side reaction are prepared, and the raw material gas containing CH 3 OH, H 2 O and O 2 is added to the methanol reforming catalyst. Causes a methanol steam reforming reaction and a methanol oxidation reaction as a side reaction to generate an H 2 -containing gas from the raw material gas.

【0023】メタノール水蒸気改質反応は吸熱反応であ
るため、反応熱を供給する必要がある。前述した(1)
の方法においては、ヒータ加熱等により外部から熱を供
給する。一方、(2)の方法においては、メタノール酸
化反応(発熱反応)により生成した熱をメタノール水蒸
気改質反応(吸熱反応)の反応熱に利用する。また、酸
化反応による生成熱の利用と併せてヒータ加熱を行って
も良い。
Since the methanol steam reforming reaction is an endothermic reaction, it is necessary to supply reaction heat. (1) mentioned above
In the above method, heat is supplied from the outside by heating the heater. On the other hand, in the method (2), the heat generated by the methanol oxidation reaction (exothermic reaction) is used as the reaction heat of the methanol steam reforming reaction (endothermic reaction). Further, the heater may be heated together with the use of the heat generated by the oxidation reaction.

【0024】この(1)及び(2)の反応においては、
メタノール改質触媒の温度を300〜500℃の範囲に
保持することが好ましい。これは次のような理由による
ものである。触媒温度を300℃未満にすると、触媒の
水蒸気改質活性が低下して高いメタノール転化率が得ら
れなくなると共に、生成した水素含有ガス中のCO濃度
が高くなる恐れがある。一方、触媒温度が500℃を超
えると、副反応であるメタノールの分解反応(CH3
H→CO+2H2)が生じやすくなって水素含有ガス中
のCO濃度が高くなる恐れがある。反応温度のより好ま
しい範囲は、300〜380℃である。
In the reactions (1) and (2),
It is preferable to maintain the temperature of the methanol reforming catalyst in the range of 300 to 500C. This is due to the following reasons. When the catalyst temperature is lower than 300 ° C., the steam reforming activity of the catalyst is reduced, so that a high methanol conversion rate cannot be obtained, and the CO concentration in the generated hydrogen-containing gas may increase. On the other hand, when the catalyst temperature exceeds 500 ° C., a decomposition reaction of methanol (CH 3 O
H → CO + 2H 2 ) is likely to occur, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas may increase. A more preferable range of the reaction temperature is 300 to 380 ° C.

【0025】本発明に係るメタノール改質触媒及びメタ
ノール改質方法は、例えば、固体高分子型燃料電池用の
水素を主成分とする燃料ガスを製造する際に使用され
る。
The methanol reforming catalyst and the methanol reforming method according to the present invention are used, for example, when producing a fuel gas containing hydrogen as a main component for a polymer electrolyte fuel cell.

【0026】以上詳述した本発明に係るメタノール改質
触媒によれば、以下の(1)及び(2)に説明する効果
を奏することができる。
According to the methanol reforming catalyst of the present invention described in detail above, the following effects (1) and (2) can be obtained.

【0027】(1)300℃以上の高温環境下において
シンタリング(半融)のような熱劣化が生じるのを抑制
することができると共に、300℃以上の高温での水蒸
気改質反応活性を従来のCuO/ZnO触媒並びに活性
種がPtである触媒に比べて高くすることができる。そ
の結果、300℃以上の高温でメタノール改質反応を行
った際のメタノール転化率を向上することができ、かつ
水素を主成分とする生成ガスのCO濃度を低くすること
ができるため、CO濃度が低減された固体高分子型燃料
電池用燃料ガスを提供することができる。
(1) In a high-temperature environment of 300 ° C. or higher, it is possible to suppress the occurrence of thermal deterioration such as sintering (semi-melting), and to reduce the steam reforming reaction activity at a high temperature of 300 ° C. or higher. Can be made higher than the CuO / ZnO catalyst and the catalyst whose active species is Pt. As a result, the methanol conversion rate at the time of performing the methanol reforming reaction at a high temperature of 300 ° C. or higher can be improved, and the CO concentration of the product gas containing hydrogen as a main component can be reduced. Thus, a fuel gas for a polymer electrolyte fuel cell having a reduced amount can be provided.

【0028】(2)従来のCuO/ZnO触媒では、メ
タノール改質反応を行う前に触媒の活性化処理(還元処
理)を行う必要がある。本発明に係るメタノール改質触
媒は、活性化処理工程が不要であるため、触媒の運搬操
作、或いは触媒充填操作を簡素化することができ、自動
車のような移動体用に搭載する水素製造装置の触媒とし
て利用しやすい。
(2) In the case of the conventional CuO / ZnO catalyst, it is necessary to perform an activation treatment (reduction treatment) of the catalyst before performing the methanol reforming reaction. Since the methanol reforming catalyst according to the present invention does not require an activation treatment step, the operation of transporting the catalyst or the operation of charging the catalyst can be simplified, and the hydrogen production apparatus mounted on a mobile body such as an automobile Easy to use as a catalyst.

【0029】本発明に係るメタノール改質触媒におい
て、前記Pd成分の含有量をPd元素換算で0.1〜1
0重量%の範囲内にすることによって、水蒸気改質反応
活性を高くすることができるため、メタノール転化率を
さらに向上することができると共に、水素を主成分とす
る生成ガスのCO濃度をより低くすることができる。
In the methanol reforming catalyst according to the present invention, the content of the Pd component is 0.1 to 1 in terms of Pd element.
By setting the content within the range of 0% by weight, the steam reforming reaction activity can be increased, so that the methanol conversion rate can be further improved and the CO concentration of the product gas containing hydrogen as a main component can be reduced. can do.

【0030】また、本発明に係るメタノール改質触媒に
おいて、前記活性種をPd及びPtを含有する合金か、
もしくはPd及びCuを含有する合金から構成すること
によって、COシフト反応(CO+H2O→CO2
2)活性を高くすることができるため、水素を主成分
とする生成ガスのCO濃度をより低くすることができ
る。
In the methanol reforming catalyst according to the present invention, the active species may be an alloy containing Pd and Pt,
Alternatively, by using an alloy containing Pd and Cu, a CO shift reaction (CO + H 2 O → CO 2 +
Since the H 2 ) activity can be increased, the CO concentration of the product gas containing hydrogen as a main component can be further reduced.

【0031】本発明によれば、メタノール水蒸気改質反
応活性を有するメタノール改質触媒とCH3OH及びH2
Oを含む原料ガスとの双方を加温し、前記メタノール改
質触媒によって前記原料ガスからH2含有ガスを生成さ
せるメタノール改質方法において、前記メタノール改質
触媒として、両性酸化物か、もしくは両性酸化物の複合
酸化物からなる担体と、前記担体に担持され、Pd成分
を含有する活性種とを含むものを用いることによって、
300℃以上の高温でメタノール改質反応を行った際の
メタノール転化率を向上することができ、かつ生成した
水素含有ガス中のCO濃度を低くすることができる。従
って、本発明に係る改質方法を固体高分子型燃料電池用
燃料ガスの製造に適用すれば、CO濃度が低い高品質な
燃料ガスが得られる。
According to the present invention, a methanol reforming catalyst having a methanol steam reforming reaction activity and CH 3 OH and H 2
Both the raw material gas containing O warmed in methanol reforming method of generating of H 2 containing gas from the raw material gas by the methanol reforming catalyst, as the methanol reforming catalyst, or amphoteric oxides, or amphoteric By using a carrier comprising a composite oxide of an oxide and an active species supported on the carrier and containing a Pd component,
The conversion of methanol when the methanol reforming reaction is performed at a high temperature of 300 ° C. or higher can be improved, and the CO concentration in the generated hydrogen-containing gas can be reduced. Therefore, when the reforming method according to the present invention is applied to the production of a fuel gas for a polymer electrolyte fuel cell, a high-quality fuel gas having a low CO concentration can be obtained.

【0032】また、本発明によれば、CH3OH、H2
及びO2を含む原料ガスにメタノール改質触媒によりメ
タノール水蒸気改質反応を生じさせると共に、副反応と
してメタノール酸化反応を生じさせ、前記酸化反応の生
成熱を前記水蒸気改質反応の反応熱に利用することによ
り前記原料ガスからH2含有ガスを生成させるメタノー
ル改質方法において、前記メタノール改質触媒として、
両性酸化物か、もしくは両性酸化物の複合酸化物からな
る担体と、前記担体に担持され、Pd成分を含有する活
性種とを含むものを用いることによって、300℃以上
の高温でメタノール改質反応を行った際のメタノール転
化率を向上することができ、かつ生成した水素含有ガス
中のCO濃度を低くすることができる。また、メタノー
ルの酸化反応による生成熱を水蒸気改質反応の反応熱に
利用しているため、メタノール改質反応のエネルギー効
率を高くすることができる。従って、本発明に係る改質
方法を固体高分子型燃料電池用燃料ガスの生成に適用す
れば、CO濃度が低い高品質な燃料ガスを高いエネルギ
ー効率で製造することができる。
Further, according to the present invention, CH 3 OH, H 2 O
A methanol reforming catalyst is used to generate a methanol steam reforming reaction in the raw material gas containing oxygen and O 2, and a methanol oxidation reaction is caused as a side reaction, and the heat of formation of the oxidation reaction is used as the reaction heat of the steam reforming reaction. in methanol reforming method of generating of H 2 containing gas from the raw material gas by, as the methanol reforming catalyst,
By using a carrier comprising an amphoteric oxide or a complex oxide of an amphoteric oxide and an active species supported on the carrier and containing a Pd component, a methanol reforming reaction at a high temperature of 300 ° C. or more is performed. Can be improved, and the CO concentration in the generated hydrogen-containing gas can be reduced. In addition, since the heat generated by the methanol oxidation reaction is used as the reaction heat of the steam reforming reaction, the energy efficiency of the methanol reforming reaction can be increased. Therefore, if the reforming method according to the present invention is applied to the generation of a fuel gas for a polymer electrolyte fuel cell, a high-quality fuel gas having a low CO concentration can be produced with high energy efficiency.

【0033】本発明に係るメタノール改質方法におい
て、メタノール改質触媒の温度を300〜500℃に保
持することによって、触媒の水蒸気改質反応活性をより
高くすることができるため、メタノール転化率をさらに
向上することができると共に、水素を主成分とする生成
ガスのCO濃度をより低くすることができる。
In the methanol reforming method according to the present invention, by maintaining the temperature of the methanol reforming catalyst at 300 to 500 ° C., the steam reforming reaction activity of the catalyst can be further increased. Further, the concentration can be further improved, and the CO concentration of the product gas containing hydrogen as a main component can be further reduced.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0035】(実施例1) [触媒1の調製]水酸化亜鉛(Zn(OH)2またはZ
nO・H2O)粉体を大気雰囲気下500℃で3時間、
大気圧で焼成することにより粉体Aを得た。24.25
gの粉体Aを蒸留水約30ccと混合し、スラリーBを
調製した。得られたスラリーBに硝酸パラジウム水溶液
(Pd(NO32aq)をPdが0.75gになる量を
加えたスラリーCを良く混合し、約200℃のホットプ
レート上で蒸発乾固し、粉体Dを得た。得られた粉体D
を大気雰囲気下500℃で3時間、大気圧で焼成し、組
成がPdO/ZnO(活性種がPdOで、担体がZn
O)で表されるメタノール水蒸気改質触媒1を得た。
Example 1 Preparation of Catalyst 1 Zinc hydroxide (Zn (OH) 2 or Z
nO.H 2 O) powder at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere;
Powder A was obtained by firing at atmospheric pressure. 24.25
g of powder A was mixed with about 30 cc of distilled water to prepare slurry B. The obtained slurry B was mixed well with a slurry C obtained by adding an aqueous solution of palladium nitrate (Pd (NO 3 ) 2 aq) to an amount of 0.75 g of Pd, and evaporated to dryness on a hot plate at about 200 ° C. Powder D was obtained. Powder D obtained
Is fired at 500 ° C. for 3 hours under atmospheric pressure in the atmosphere, and the composition is PdO / ZnO (the active species is PdO and the carrier is Zn
O) The methanol steam reforming catalyst 1 represented by O) was obtained.

【0036】[触媒2の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりにCe2(CO33を用いること以外
は、前述した触媒1と同様な手順により下記表1に表さ
れる組成を有するメタノール水蒸気改質触媒2を得た。
[Preparation of Catalyst 2] Table 1 below shows a procedure similar to that of Catalyst 1 described above, except that Ce 2 (CO 3 ) 3 was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A methanol steam reforming catalyst 2 having a composition was obtained.

【0037】[触媒3の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりにCe(OH)4を用いること以外
は、前述した触媒1と同様な手順により下記表1に表さ
れる組成を有するメタノール水蒸気改質触媒3を得た。
[Preparation of Catalyst 3] The composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 1 described above except that Ce (OH) 4 was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. Thus, a methanol steam reforming catalyst 3 was obtained.

【0038】[触媒4の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりにCe(NO33を用いること以外
は、前述した触媒1と同様な手順により下記表1に表さ
れる組成を有するメタノール水蒸気改質触媒4を得た。
[Preparation of Catalyst 4] A composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 1 except that Ce (NO 3 ) 3 was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. Was obtained.

【0039】[触媒5の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりにシュウ酸錫を用いること以外は、前
述した触媒1と同様な手順により下記表1に表される組
成を有するメタノール水蒸気改質触媒5を得た。
[Preparation of Catalyst 5] Methanol having the composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 1 described above, except that tin oxalate was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A steam reforming catalyst 5 was obtained.

【0040】[触媒6の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりに塩化錫を用いること以外は、前述し
た触媒1と同様な手順により下記表1に表される組成を
有するメタノール水蒸気改質触媒6を得た。
[Preparation of Catalyst 6] Methanol steam having the composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as in Catalyst 1 described above, except that tin chloride was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A reforming catalyst 6 was obtained.

【0041】[触媒7の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりにチタンエトキシドを用いること以外
は、前述した触媒1と同様な手順により下記表1に表さ
れる組成を有するメタノール水蒸気改質触媒7を得た。
[Preparation of Catalyst 7] Methanol having a composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 1 except that titanium ethoxide was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A steam reforming catalyst 7 was obtained.

【0042】[触媒8の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりに塩化チタンを用いること以外は、前
述した触媒1と同様な手順により下記表1に表される組
成を有するメタノール水蒸気改質触媒8を得た。
[Preparation of Catalyst 8] Methanol steam having the composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 1 described above, except that titanium chloride was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A reforming catalyst 8 was obtained.

【0043】[触媒9の調製]粉体Aの調製において水
酸化亜鉛の代わりに水酸化アルミニウムを用いること以
外は、前述した触媒1と同様な手順により下記表1に表
される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒9を得
た。
[Preparation of Catalyst 9] Methanol having a composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 1 except that aluminum hydroxide was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A steam reforming catalyst 9 was obtained.

【0044】[触媒10の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりに塩化アルミニウムを用いること以
外は、前述した触媒1と同様な手順により下記表1に表
される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒10を得
た。
[Preparation of Catalyst 10] Methanol steam having the composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 1 described above, except that aluminum chloride was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A reforming catalyst 10 was obtained.

【0045】[触媒11の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりに水酸化ジルコニウムを用いること
以外は、前述した触媒1と同様な手順により下記表1に
表される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒11を
得た。
[Preparation of Catalyst 11] Methanol having the composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as in Catalyst 1 described above, except that zirconium hydroxide was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A steam reforming catalyst 11 was obtained.

【0046】各触媒1〜11のPdOの含有量は、Pd
元素換算で3重量%であった。
The content of PdO in each of the catalysts 1 to 11 is PdO
It was 3% by weight in terms of element.

【0047】(実施例2) [触媒12の調製]水酸化亜鉛粉体を大気雰囲気下50
0℃で3時間、大気圧で焼成することにより粉体Aを得
た。24.25gの粉体Aを蒸留水約30ccと混合
し、スラリーBを調製した。得られたスラリーBに硝酸
パラジウム水溶液(Pd(NO32aq)をPdが0.
375gになる量と、ジニトロキシアンミン白金(Pt
(NH 32(NO22aq)をPtが0.375gにな
る量とを加えたスラリーCを良く混合し、約200℃の
ホットプレート上で蒸発乾固し、粉体Dを得た。得られ
た粉体Dを大気雰囲気下500℃で3時間、大気圧で焼
成し、組成がPd―Pt/ZnO(活性種がPdとPt
からなる合金で、担体がZnO)で表されるメタノール
水蒸気改質触媒12を得た。
(Example 2) [Preparation of catalyst 12] Zinc hydroxide powder was placed in an air atmosphere for 50 minutes.
Powder A is obtained by baking at 0 ° C. for 3 hours at atmospheric pressure
Was. Mix 24.25 g of powder A with about 30 cc of distilled water
Then, a slurry B was prepared. Nitric acid is added to the obtained slurry B.
Palladium aqueous solution (Pd (NOThree)Twoaq) when Pd is 0.
375 g and dinitroxiammine platinum (Pt)
(NH Three)Two(NOTwo)Twoaq) Pt becomes 0.375 g
And the slurry C to which about 200 ° C.
Evaporate to dryness on a hot plate to obtain Powder D. Obtained
Baking powder D in air at 500 ° C for 3 hours at atmospheric pressure
And the composition is Pd-Pt / ZnO (active species are Pd and Pt
An alloy consisting of: wherein the support is methanol represented by ZnO)
A steam reforming catalyst 12 was obtained.

【0048】[触媒13の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりにCe2(CO33を用いること以
外は、前述した触媒12と同様な手順により下記表1に
表される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒13を
得た。
[Preparation of Catalyst 13] Except for using Ce 2 (CO 3 ) 3 in place of zinc hydroxide in the preparation of powder A, the procedure is the same as that of catalyst 12 described above, and is shown in Table 1 below. A methanol steam reforming catalyst 13 having a composition was obtained.

【0049】[触媒14の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりにCe(OH)4を用いること以外
は、前述した触媒12と同様な手順により下記表1に表
される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒14を得
た。
[Preparation of Catalyst 14] Except for using Ce (OH) 4 instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A, the composition shown in Table 1 below was obtained by the same procedure as for catalyst 12 described above. Thus, a methanol steam reforming catalyst 14 was obtained.

【0050】[触媒15の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりにCe(NO33を用いること以外
は、前述した触媒12と同様な手順により下記表1に表
される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒15を得
た。
[Preparation of Catalyst 15] The composition shown in the following Table 1 was prepared by the same procedure as that for the above-mentioned catalyst 12, except that Ce (NO 3 ) 3 was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. Was obtained.

【0051】[触媒16の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりにシュウ酸錫を用いること以外は、
前述した触媒12と同様な手順により下記表1に表され
る組成を有するメタノール水蒸気改質触媒16を得た。
[Preparation of Catalyst 16] Except for using tin oxalate instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A,
A methanol steam reforming catalyst 16 having a composition shown in Table 1 below was obtained by the same procedure as that for the catalyst 12 described above.

【0052】[触媒17の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりに塩化錫を用いること以外は、前述
した触媒12と同様な手順により下記表1に表される組
成を有するメタノール水蒸気改質触媒17を得た。
[Preparation of Catalyst 17] Methanol steam having the composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that for Catalyst 12 described above, except that tin chloride was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A reforming catalyst 17 was obtained.

【0053】[触媒18の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりにチタンエトキシドを用いること以
外は、前述した触媒12と同様な手順により下記表1に
表される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒18を
得た。
[Preparation of Catalyst 18] Methanol having the composition shown in Table 1 below was prepared by the same procedure as that of Catalyst 12 described above, except that titanium ethoxide was used instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A. A steam reforming catalyst 18 was obtained.

【0054】[触媒19の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりに塩化チタンを用いること以外は、
前述した触媒12と同様な手順により下記表1に表され
る組成を有するメタノール水蒸気改質触媒19を得た。
[Preparation of Catalyst 19] Except for using titanium chloride instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A,
A methanol steam reforming catalyst 19 having a composition shown in Table 1 below was obtained by the same procedure as that for the catalyst 12 described above.

【0055】[触媒20の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりに水酸化アルミニウムを用いること
以外は、前述した触媒12と同様な手順により下記表1
に表される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒20
を得た。
[Preparation of Catalyst 20] Except that aluminum hydroxide was used in place of zinc hydroxide in the preparation of powder A, the same procedure as for catalyst 12 described above was used, as shown in Table 1 below.
Methanol steam reforming catalyst 20 having a composition represented by the formula:
I got

【0056】[触媒21の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりに塩化アルミニウムを用いること以
外は、前述した触媒12と同様な手順により下記表1に
表される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒21を
得た。
[Preparation of Catalyst 21] Except for using aluminum chloride instead of zinc hydroxide in the preparation of powder A, methanol steam having the composition shown in Table 1 below was prepared in the same procedure as for catalyst 12 described above. A reforming catalyst 21 was obtained.

【0057】[触媒22の調製]粉体Aの調製において
水酸化亜鉛の代わりに水酸化ジルコニウムを用いること
以外は、前述した触媒12と同様な手順により下記表1
に表される組成を有するメタノール水蒸気改質触媒22
を得た。
[Preparation of Catalyst 22] Except that zirconium hydroxide was used in place of zinc hydroxide in the preparation of powder A, the same procedure as for catalyst 12 described above was used, as shown in Table 1 below.
Methanol steam reforming catalyst 22 having a composition represented by
I got

【0058】得られた触媒12〜22中のPd成分に含
まれるPd含有量は、それぞれ、1.5重量%であっ
た。
The content of Pd contained in the Pd component in each of the obtained catalysts 12 to 22 was 1.5% by weight.

【0059】(実施例3)水酸化亜鉛粉体と炭酸セリウ
ム(Ce2(CO33)をZnとCeのモル比が1:1
になるように混合した粉体を大気雰囲気下500℃で3
時間、大気圧で焼成することにより粉体Aを得た。2
4.25gの粉体Aを蒸留水約30ccと混合し、スラ
リーBを調製した。得られたスラリーBに硝酸パラジウ
ム水溶液をPdが0.75gになる量を加えたスラリー
Cを良く混合し、約200℃のホットプレート上で蒸発
乾固し、粉体Dを得た。得られた粉体Dを大気雰囲気下
500℃で3時間、大気圧で焼成し、組成がPdO/Z
nO―CeO2(活性種がPdOで、担体がZnOとC
eO2の複合酸化物)で表されるメタノール水蒸気改質
触媒23を得た。
Example 3 Zinc hydroxide powder and cerium carbonate (Ce 2 (CO 3 ) 3 ) were mixed at a molar ratio of Zn to Ce of 1: 1.
Powder mixed at 500 ° C under air atmosphere
The powder A was obtained by firing at atmospheric pressure for a time. 2
4.25 g of powder A was mixed with about 30 cc of distilled water to prepare slurry B. To the obtained slurry B, a slurry C obtained by adding an aqueous solution of palladium nitrate to a Pd amount of 0.75 g was mixed well and evaporated to dryness on a hot plate at about 200 ° C. to obtain a powder D. The obtained powder D is fired at 500 ° C. for 3 hours under atmospheric pressure in the atmosphere, and the composition is PdO / Z.
nO-CeO 2 (active species is PdO, carriers are ZnO and C
Thus, a methanol steam reforming catalyst 23 represented by a composite oxide of eO 2 ) was obtained.

【0060】得られた触媒23のPdOの含有量は、P
d元素換算で3重量%であった。
The PdO content of the obtained catalyst 23 was P
It was 3% by weight in terms of d element.

【0061】(比較例) [比較触媒1の調製]γ―アルミナ19.4gを蒸留水
約30ccと混合し、スラリーを調製した。得られたス
ラリーにジニトロジアンミン白金水溶液をPtが0.6
gになる量を加えた、良く混合し、約200℃のホット
プレート上で蒸発乾固し、粉体を得た。得られた粉体を
大気雰囲気下500℃で3時間、大気圧で焼成し、下記
表1に示される組成を有する比較触媒1を得た。
(Comparative Example) [Preparation of Comparative Catalyst 1] 19.4 g of γ-alumina was mixed with about 30 cc of distilled water to prepare a slurry. An aqueous solution of dinitrodiammineplatinum was added to the obtained slurry at a Pt of 0.6.
g, mixed well, and evaporated to dryness on a hot plate at about 200 ° C. to obtain a powder. The obtained powder was calcined under atmospheric pressure at 500 ° C. for 3 hours under atmospheric pressure to obtain Comparative Catalyst 1 having a composition shown in Table 1 below.

【0062】[比較触媒2の調製]水酸化亜鉛粉体を大
気雰囲気下500℃で3時間、大気圧で焼成することに
より粉体を得た。得られた粉体20gを蒸留水約30c
cと混合し、スラリーを調製した。得られたスラリーに
硝酸銅水溶液をCuとして10gになる量を加えて混合
し、約200℃のホットプレート上で蒸発乾固し、粉体
を得た。得られた粉体を大気雰囲気下300℃で3時
間、大気圧で焼成し、下記表1に示される組成を有する
比較触媒2を得た。
[Preparation of Comparative Catalyst 2] A powder was obtained by calcining zinc hydroxide powder at 500 ° C. for 3 hours under atmospheric pressure in the air atmosphere. 20 g of the obtained powder is distilled water about 30 c.
c and a slurry was prepared. The resulting slurry was mixed with an aqueous solution of copper nitrate in an amount of 10 g as Cu and mixed and evaporated to dryness on a hot plate at about 200 ° C. to obtain a powder. The obtained powder was calcined at 300 ° C. for 3 hours under atmospheric pressure in the atmosphere to obtain Comparative Catalyst 2 having the composition shown in Table 1 below.

【0063】得られたメタノール改質触媒1〜23及び
比較触媒1〜2について、流通式マイクロリアクタによ
り下記表2及び表3に示す条件でメタノールの改質反応
を行い、触媒性能(メタノール転化率と反応器出口のC
O濃度)を下記表1に示す。なお、表2に示すメタノー
ル改質反応においては、原料ガスとしてメタノール及び
水蒸気からなる混合ガスを使用し、また反応器をヒータ
で加熱することにより触媒の平均温度を300℃に保持
した。一方、表3に示すメタノール改質反応において
は、原料ガスとしてメタノール、水蒸気及び空気からな
る混合ガスを使用し、メタノールの部分酸化反応による
生成熱により触媒の平均温度を300℃に保持した。ま
た、表2及び表3のいずれの方法においても比較触媒2
については、水蒸気改質反応の前に還元処理を行った。
The obtained methanol reforming catalysts 1 to 23 and comparative catalysts 1 and 2 were subjected to a methanol reforming reaction under the conditions shown in the following Tables 2 and 3 by a flow-through microreactor, and the catalytic performance (methanol conversion rate and C at reactor outlet
O concentration) is shown in Table 1 below. In the methanol reforming reaction shown in Table 2, a mixed gas consisting of methanol and steam was used as a raw material gas, and the average temperature of the catalyst was maintained at 300 ° C. by heating the reactor with a heater. On the other hand, in the methanol reforming reaction shown in Table 3, a mixed gas consisting of methanol, steam and air was used as a raw material gas, and the average temperature of the catalyst was kept at 300 ° C. by heat generated by a partial oxidation reaction of methanol. In each of the methods shown in Tables 2 and 3, Comparative Catalyst 2
Was subjected to a reduction treatment before the steam reforming reaction.

【0064】なお、評価パラメータとなるメタノール転
化率については、TCD及びFID検出器型のガスクロ
マトグラフにより反応ガス組成を分析し、以下の定義式
(1)に基づいて算出した。
The conversion rate of methanol, which is an evaluation parameter, was calculated based on the following definition equation (1) by analyzing the composition of the reaction gas using a TCD and FID detector type gas chromatograph.

【0065】 メタノール転化率(%)=(1−X/Y)×100 …(1) 但し、(1)式において、Xは反応器出口のメタノール
流量(mol/h)、Yは反応器入口のメタノール流量
(mol/h)を示す。
Methanol conversion (%) = (1−X / Y) × 100 (1) where, in the formula (1), X is a methanol flow rate (mol / h) at a reactor outlet, and Y is a reactor inlet. Shows the methanol flow rate (mol / h).

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

【0068】[0068]

【表3】 [Table 3]

【0069】表1から明らかなように、両性酸化物また
は両性酸化物の複合酸化物からなる担体と、前記担体に
担持されるPd成分を含む活性種とを含む実施例触媒1
〜23は、水蒸気改質反応の反応熱を外部から供給する
場合とメタノールの部分酸化反応による生成熱を利用す
る場合とのいずれの場合においても、活性種がPtであ
る比較触媒1及び組成がCuO/ZnOで表される比較
触媒2に比べて、メタノール転化率を高くすることがで
きると共に、水素を主成分とする生成ガスのCO濃度を
低くできることがわかる。
As is clear from Table 1, the catalyst of Example 1 containing a carrier comprising an amphoteric oxide or a complex oxide of an amphoteric oxide and an active species containing a Pd component carried on the carrier.
No. 23 to No. 23 indicate that the comparative catalyst 1 having the active species of Pt and the composition thereof have the same composition in either the case where the reaction heat of the steam reforming reaction is supplied from the outside or the case where the heat generated by the partial oxidation reaction of methanol is used. It can be seen that, as compared to the comparative catalyst 2 represented by CuO / ZnO, the methanol conversion rate can be increased, and the CO concentration of the product gas containing hydrogen as a main component can be reduced.

【0070】また、実施例触媒1〜11並びに実施例触
媒23については、メタノール改質反応中に活性種のP
dOがPdに変化し、メタノール改質反応終了後の活性
種はPdのみからなっていた。
Further, the catalysts of Examples 1 to 11 and 23 of the Example catalyst were activated P during the methanol reforming reaction.
dO changed to Pd, and the active species after the completion of the methanol reforming reaction consisted only of Pd.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、触
媒の耐熱性が改善され、300℃以上の高温でメタノー
ルの水蒸気改質反応を行った際と、300℃以上の高温
でメタノール水蒸気改質反応並びにメタノール酸化反応
を行った際のメタノール転化率が向上されると共に、生
成した水素含有ガス中のCO濃度が低く、さらに活性化
処理工程が不要なメタノール改質触媒及びメタノール改
質方法を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, the heat resistance of the catalyst is improved, and when the steam reforming reaction of methanol is performed at a high temperature of 300 ° C. or more, the methanol is removed at a high temperature of 300 ° C. or more. Methanol reforming catalyst and methanol reforming that improve the methanol conversion rate during the steam reforming reaction and methanol oxidation reaction, and have a low CO concentration in the generated hydrogen-containing gas, and furthermore do not require an activation treatment step. A method can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C01B 3/32 H01M 8/06 A H01M 8/06 8/10 // H01M 8/10 B01J 23/56 301M (72)発明者 野島 繁 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 安武 聡信 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Fターム(参考) 4G040 EA02 EA06 EA07 EC01 EC03 EC04 4G069 AA03 BA01A BA01B BA04A BA04B BB02A BB02B BB04A BB04B BB06A BB06B BC22A BC22B BC31A BC31B BC35A BC35B BC43A BC43B BC51A BC51B BC72A BC72B BC75A BC75B CC25 DA06 EA01Y 5H026 AA06 5H027 AA06 BA16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C01B 3/32 H01M 8/06 A H01M 8/06 8/10 // H01M 8/10 B01J 23/56 301M (72) Inventor Shigeru Nojima 4--22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Inside the Hiroshima Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. F-term in Hiroshima R & D Co., Ltd. (Reference) 4G040 EA02 EA06 EA07 EC01 EC03 EC04 4G069 AA03 BA01A BA01B BA04A BA04B BB02A BB02B BB04A BB04B BB06A BB06B BC22A BC22B BC31A BC31B BC35A BC35A 5BC BCA BC6A BCBC BC BC

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタノール水蒸気改質反応(CH3OH
+H2O→CO2+3H2)活性を有するメタノール改質
触媒であって、 両性酸化物か、もしくは両性酸化物の複合酸化物からな
る担体と、前記担体に担持され、Pd成分を含む活性種
とを含有することを特徴とするメタノール改質触媒。
1. A methanol steam reforming reaction (CH 3 OH)
+ H 2 O → CO 2 + 3H 2 ) A methanol reforming catalyst having an activity, comprising a carrier comprising an amphoteric oxide or a composite oxide of an amphoteric oxide; and an active species supported on the carrier and containing a Pd component. And a methanol reforming catalyst comprising:
【請求項2】 メタノール水蒸気改質反応(CH3OH
+H2O→CO2+3H2)活性を有すると共に、副反応
としてメタノールの酸化反応を生じさせるメタノール改
質触媒であって、 両性酸化物か、もしくは両性酸化物の複合酸化物からな
る担体と、前記担体に担持され、Pd成分を含む活性種
とを含有することを特徴とするメタノール改質触媒。
2. A methanol steam reforming reaction (CH 3 OH)
+ H 2 O → CO 2 + 3H 2 ) A methanol reforming catalyst having an activity and causing an oxidation reaction of methanol as a side reaction, comprising a carrier comprising an amphoteric oxide or a composite oxide of an amphoteric oxide; A methanol reforming catalyst supported on the carrier and containing an active species containing a Pd component.
【請求項3】 前記Pd成分の含有量は、Pd元素換算
で0.1〜10重量%の範囲内であることを特徴とする
請求項1ないし2いずれか1項記載のメタノール改質触
媒。
3. The methanol reforming catalyst according to claim 1, wherein the content of the Pd component is within a range of 0.1 to 10% by weight in terms of a Pd element.
【請求項4】 前記活性種は、Pd及びPdOから選ば
れる少なくとも1種か、あるいはPt及びCuから選ば
れる少なくとも1種類の元素とPdとを含有する合金か
らなることを特徴とする請求項1ないし2いずれか1項
記載のメタノール改質触媒。
4. The method according to claim 1, wherein the active species comprises an alloy containing at least one element selected from Pd and PdO, or at least one element selected from Pt and Cu, and Pd. 3. The methanol reforming catalyst according to any one of claims 1 to 2.
【請求項5】 メタノール水蒸気改質反応(CH3OH
+H2O→CO2+3H2)活性を有するメタノール改質
触媒とCH3OH及びH2Oを含む原料ガスとの双方を加
温し、前記メタノール改質触媒によって前記原料ガスか
らH2含有ガスを生成させるメタノール改質方法におい
て、 前記メタノール改質触媒は、両性酸化物か、もしくは両
性酸化物の複合酸化物からなる担体と、前記担体に担持
され、Pd成分を含有する活性種とを含むことを特徴と
するメタノール改質方法。
5. A methanol steam reforming reaction (CH 3 OH)
+ H 2 O → CO 2 + 3H 2 ) Both the methanol reforming catalyst having the activity and the raw material gas containing CH 3 OH and H 2 O are heated, and the H 2 containing gas is removed from the raw material gas by the methanol reforming catalyst. Wherein the methanol reforming catalyst comprises a support made of an amphoteric oxide or a composite oxide of an amphoteric oxide, and an active species supported on the support and containing a Pd component. A method for reforming methanol, characterized in that:
【請求項6】 CH3OH、H2O及びO2を含む原料ガ
スにメタノール改質触媒によりメタノール水蒸気改質反
応(CH3OH+H2O→CO2+3H2)を生じさせると
共に、副反応としてメタノール酸化反応を生じさせ、前
記酸化反応の生成熱を前記水蒸気改質反応の反応熱に利
用することにより前記原料ガスからH 2含有ガスを生成
させるメタノール改質方法において、 前記メタノール改質触媒は、両性酸化物か、もしくは両
性酸化物の複合酸化物からなる担体と、前記担体に担持
され、Pd成分を含有する活性種とを含むことを特徴と
するメタノール改質方法。
6. CHThreeOH, HTwoO and OTwoIngredients containing
Steam reforming with methanol reforming catalyst
Yes (CHThreeOH + HTwoO → COTwo+ 3HTwo)
In both cases, a methanol oxidation reaction occurs as a side reaction,
The heat of formation of the oxidation reaction is used as the heat of reaction of the steam reforming reaction.
To remove H from the source gas. TwoGenerate contained gas
Wherein the methanol reforming catalyst is an amphoteric oxide or
And a carrier comprising a composite oxide of a conductive oxide and the carrier
And an active species containing a Pd component.
Methanol reforming method.
【請求項7】 前記メタノール改質触媒の温度は、30
0〜500℃の範囲内に保持されることを特徴とする請
求項5ないし6いずれか1項記載のメタノール改質方
法。
7. The temperature of the methanol reforming catalyst is 30.
The methanol reforming method according to any one of claims 5 to 6, wherein the temperature is maintained within a range of 0 to 500 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003251179A (en) * 2002-02-28 2003-09-09 Nissan Motor Co Ltd Catalyst and device for reforming methanol, and device for generating fuel battery

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