JP2001232197A - メタノール改質触媒、メタノール改質装置及びメタノール改質方法 - Google Patents

メタノール改質触媒、メタノール改質装置及びメタノール改質方法

Info

Publication number
JP2001232197A
JP2001232197A JP2000368626A JP2000368626A JP2001232197A JP 2001232197 A JP2001232197 A JP 2001232197A JP 2000368626 A JP2000368626 A JP 2000368626A JP 2000368626 A JP2000368626 A JP 2000368626A JP 2001232197 A JP2001232197 A JP 2001232197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
methanol
reforming
catalyst
reforming catalyst
methanol reforming
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.)
Granted
Application number
JP2000368626A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3759406B2 (ja
Inventor
Hiroaki Kaneko
浩昭 金子
Fumihiro Haga
史浩 羽賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2000368626A priority Critical patent/JP3759406B2/ja
Priority to US09/735,913 priority patent/US6930068B2/en
Priority to DE10062578A priority patent/DE10062578A1/de
Publication of JP2001232197A publication Critical patent/JP2001232197A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3759406B2 publication Critical patent/JP3759406B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/60Platinum group metals with zinc, cadmium or mercury
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49108Electric battery cell making
    • Y10T29/49115Electric battery cell making including coating or impregnating

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部分酸化反応のような高温且つ酸素を介在さ
せる雰囲気等の中でも、安定性良くその高活性を維持す
る高活性・高選択性のメタノール改質触媒及びその製造
方法、並びに改質反応維持・開始用の加熱器の設置を省
略でき、エネルギー変換効率に優れ、簡易な構成で小型
化が容易なメタノール改質装置及びメタノール改質方法
を提供すること。 【解決手段】 金属酸化物にPd及びZnを含有する合
金を担持して成り、メタノールを酸素及び水蒸気の存在
下に改質して、改質ガスを生成するメタノール改質触媒
である。メタノール供給手段と、酸素供給手段と、水供
給手段と、これらからメタノール、酸素及び水蒸気を供
給され改質反応を行う改質部と、改質部に配置され改質
反応を促進するメタノール改質用触媒と、を備えるメタ
ノール改質装置である。上述のメタノール改質装置を用
いる改質方法であり、メタノールに酸素と水蒸気を混合
し、この混合ガスを上記改質触媒の存在下に改質して改
質ガスを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノール改質触
媒、その製造方法、メタノール改質装置及びメタノール
改質方法に係り、更に詳細には、メタノールを酸素及び
水蒸気と反応させて、水素を含有する改質ガスを生成す
るのに用いられ、特に、移動体の動力源等で使用される
固体高分子型燃料電池等に供給する改質ガスの製造など
に適するメタノール改質触媒、その製造方法、メタノー
ル改質装置及びメタノール改質方法に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、燃料の有する化学エネルギ
ーを電気エネルギーに直接変換する装置であり、高いエ
ネルギー効率が実現可能である。燃料電池の中でも、固
体高分子型燃料電池、リン酸型燃料電池及び溶融炭酸塩
電解質型燃料電池などでは、その電解質の性質から、水
素以外にも二酸化炭素を含んだ燃料ガス(改質ガス)を
使用することが可能である。このため、かかる燃料電池
を備える燃料電池システムには改質器が設けられてお
り、この改質器において燃料(含水素燃料)の改質を行
い水素を含む改質ガスを生成している。例えば、含水素
燃料の一例であるメタノールを水蒸気改質して水素を生
成する反応は、次式 CHOH+HO→CO+3H で示される。なお、この反応は吸熱反応であるため、従
来は、改質器にバーナやヒータを設けて加熱を行い、上
記改質反応に必要な熱量を供給していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、改質反
応に必要な熱量を供給するために上述したような加熱用
のバーナを設ける構成とする場合には、改質器にバーナ
を併設したり、このバーナに燃焼のための燃料や空気等
を供給するための配管を行う必要があるため、システム
構造の複雑化を招き、装置全体が大型化するという課題
があった。
【0004】また、メタノールから水素を効率よく製造
する触媒としては、銅を主成分とする触媒が知られてい
る。しかしながら、これらの銅系触媒は、低温活性や選
択性等には優れているものの耐熱性に問題があり、特
に、高温での反応(反応温度300℃程度以上)下では
活性及び選択性の低下が著しく、比較的高温下での長時
間使用は困難である。これに加えて、酸素が存在する雰
囲気下では、活性種である金属Cuが酸化されてシンタ
リングが進行し、活性低下を引き起こす等の課題を有し
ている。
【0005】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、バーナ等の改質反応維持・開始用の加熱器の設置を
省略でき、エネルギー変換効率に優れ、簡易な構成で小
型化が容易なメタノール改質装置及びメタノール改質方
法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
改質反応の一つである部分酸化反応のような高温且つ酸
素を介在させる雰囲気等の中でも、安定性良くその高活
性を維持する高活性・高選択性のメタノール改質触媒及
びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、水蒸気改質反応と
ほぼ同時に又はこれに先立って発熱反応である部分酸化
反応を誘起し、この際、特定のPd−Zn系触媒を用い
ることにより、上記目的が達成できることを見出し、本
発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明のメタノール改質触媒は、メ
タノールを酸素及び水蒸気の存在下に改質して、水素を
含有する改質ガスを生成するメタノール改質触媒であっ
て、金属酸化物にPd及びZnを含有する合金を担持し
て成ることを特徴とする。
【0008】また、本発明のメタノール改質触媒の好適
形態は、上記メタノール改質触媒が、Pd及びZnを含
有する合金にCe及び/又はZrを添加した触媒成分を
含有することを特徴とする。
【0009】更に、本発明のメタノール改質触媒の他の
好適形態は、上記Pd及びZnを含有する合金にCe又
はZrを添加した触媒成分が、Ce酸化物又はZr酸化
物にPd及びZnを含有する合金を担持して成ることを
特徴とし、更にまた、本発明のメタノール改質触媒の更
に他の好適形態は、上記Pd及びZnを含有する合金に
Ce及びZrを添加した触媒成分が、Ce−Zr複合酸
化物にPd及びZnを含有する合金を担持して成ること
を特徴とする。なお、この場合、上記メタノール改質触
媒が、PdとZnを重量比でPd:Zn=1:1〜1:
50の割合で含有することが望ましい。
【0010】また、本発明のメタノール改質触媒の他の
好適形態は、上記金属酸化物に担持されるPd及びZn
を含有する合金が、Zn、Pdの順番で担持されること
を特徴とする。
【0011】更に、本発明のメタノール改質触媒の製造
方法は、上述の如きメタノール改質触媒を製造する方法
であって、Pd及びZnの硝酸塩を所定の割合でCe酸
化物若しくはZr酸化物又はCe−Zr複合酸化物に含
浸し、乾燥した後、400〜600℃で焼成することを
特徴とする。
【0012】更にまた、本発明のメタノール改質装置
は、上述の如きメタノール改質触媒を用いたメタノール
改質装置であって、メタノール供給手段と、酸素供給手
段と、水供給手段と、これらの供給手段からメタノー
ル、酸素及び水蒸気を供給され上記改質反応を行う改質
部と、この改質部に配置され上記改質反応を促進するメ
タノール改質触媒と、を備えることを特徴とする。
【0013】また、本発明のメタノール改質方法は、上
述の如きメタノール改質触媒を用いたメタノール改質方
法であって、上記メタノール改質触媒を、メタノール、
酸素及び水蒸気を供給され上記改質反応を行う改質部に
配置し、メタノールに酸素及び水蒸気を混合して成る混
合ガスを上記改質部で上記メタノール改質触媒の存在下
に改質し、上記改質ガスを生成することを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明においては、含水素燃料の一例であるメ
タノールを改質して水素を含有する改質ガスを生成する
に当たり、メタノール(場合によってはメタノールと水
蒸気の混合ガス)に酸素を供給して、吸熱反応である水
蒸気改質に先立ち又はほぼ同時に、発熱反応である酸化
反応(部分酸化反応)を誘起することにした。従って、
かかる部分酸化反応によって放出される熱量を利用して
吸熱反応であるメタノールの水蒸気反応を行うことがで
き、従来、メタノールの水蒸気改質反応を起こすために
外部から加えていた熱量を削減することが可能になり、
ヒータ等の加熱器も省略可能になる。
【0015】また、本発明のメタノール改質触媒は、P
d及びZnを含有する合金にCe及び/又はZrなどを
含有し、メタノールの改質に際し、メタノール、酸素及
び水蒸気と接触して上記部分酸化反応及び水蒸気改質反
応を促進するが、かかる部分酸化反応のような高温且つ
酸素が介在した雰囲気等の中でも安定性良くその高活性
を維持することが可能であり、加えて、高温で使えるの
で、反応速度が速くなり、改質部をコンパクトにでき
る。よって、改質反応の効率を向上することができると
ともに触媒の高温失活につき過度の注意を払う必要がな
く、このため、上記改質反応が行われる改質部の形状や
構造を詳細に検討して改質部内部の均熱化を図る必要性
を低減できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明のメタノール改質触
媒について詳細に説明する。なお、本明細書において
「%」は、特記しない限り質量百分率を示す。
【0017】上述の如く、本発明のメタノール改質触媒
は、金属酸化物にパラジウム及び亜鉛を含有する合金
(Pd−Zn合金)を担持して成り、メタノールを酸素
及び水蒸気の存在下に改質して、水素を含有する改質ガ
スを生成する。
【0018】また、このメタノール改質触媒は、性能安
定性、活性の面から、Pd及びZnを含有する合金にセ
リウム(Ce)及び/又はジルコニウム(Zr)を触媒
成分として含有することが好ましい。
【0019】更に、このメタノール改質触媒には、Pd
とZnが重量比でPd:Zn=1:1〜1:50の割合
で含まれることが好ましい。Pdがこの範囲で規定され
る量より少ないと活性が低下し、多いとCO排出量が増
加し、好ましくない。更にまた、本メタノール改質触媒
において、上記金属酸化物(Ce酸化物、Zr酸化物及
びCe−Zr複合酸化物など)に担持されるPd及びZ
nを含有する合金は、Zn、Pdの順番で担持されるこ
とが好ましく、Pd−Zn合金の割合が高まり、活性が
向上し易い。なお、担持される順番がPd、Znの順で
あると、活性が低下することがある。
【0020】このメタノール改質触媒は、上記触媒成分
以外にも他の成分を含有してもよく、例えば、反応表面
積を拡大すべく、アルミナやシリカ等の高比表面積基材
上に上記触媒成分を担持して用いてもよい。
【0021】なお、本発明において、上述したPd及び
Znを含有する合金にCe又はZrを添加した触媒成分
としては、Ce又はZr酸化物にPd及びZnを含有す
る合金を担持したものが好ましく、また、Pd及びZn
を含有する合金にCe及びZrを添加した触媒成分とし
ては、Ce−Zrの複合酸化物上にPd及びZn含有す
る合金を担持したものが好ましい。このように、Ce酸
化物、Zr酸化物又はCe−Zr複合酸化物上にPd−
Zn合金を形成・担持すれば、メタノールの改質反応に
おいて、貴金属触媒(Pd担持アルミナ触媒等)上で起
こるメタノールの分解反応が抑制され、選択性の向上が
図れる。更に、PdとZnを合金化し、これをCe酸化
物、Zr酸化物又はCe−Zr複合酸化物上に担持して
いるので、酸素が介在し比較的高温(代表的には400
〜500℃)の条件下においても、シンタリングが抑制
され、耐熱性及び耐久性が改善される。
【0022】なお、このメタノール改質触媒の形状は、
上述した改質装置の改質部に配置可能であれば特に限定
されるものではなく、粒状やペレット状でよく、更に
は、セラミック又は金属箔製の一体構造型担体(モノリ
ス担体等)に被覆してもよい。典型的には、Pd−Zn
−Ce系組成物、Pd−Zn−Zr系組成物及びPd−
Zn−Ce−Zr系組成物を、アルミナ又はシリカゾル
と混合粉砕してスラリーを得、このスラリーをセラミッ
ク又は金属製モノリス担体上に塗布し、焼成することに
より、性能の安定したメタノール改質触媒が得られる。
【0023】次に、上記メタノール改質触媒の製造方法
につき説明する。この改質触媒は、代表的には、Pd及
びZnの硝酸塩を所定の割合で混合し、得られた混合溶
液をCe若しくはZrの酸化物又はCe−Zrの複合酸
化物に含浸した後、乾燥、焼成して得られる。
【0024】具体的には、Pd、Zn金属の硝酸塩を所
定の割合で秤量後、純水で溶解して得られた混合溶液
に、Ce酸化物若しくはZr酸化物又はCe−Zr複合
酸化物を添加して十分に攪拌混合する。その後、150
℃で乾燥し、400〜600℃で焼成して触媒粉末を得
る。このとき、上記焼成を好適温度である400〜60
0℃で行うことにより、Pd−Znの合金化が促進され
るため好ましい。なお、上記Ce酸化物若しくはZr酸
化物又はCe−Zr複合酸化物に、上記Pd及びZnを
含浸担持する際には、先にZnが担持され、その後にP
dが担持されるように含浸担持することが好ましい。こ
のときは、Pd−Zn合金の割合が高まるので有効であ
る。
【0025】次いで、得られた触媒粉末を10%以下の
アルミナ又はシリカを含む硝酸酸性ゾルと遊星ボールミ
ルを用いて粉砕混合しスラリーを得る。なお、この際に
アルミナ、シリカの含有量を10%以下とするのは、1
0%を超えると、触媒粉末成分量が相対的に低下するの
で好ましくないためである。しかる後、得られたスラリ
ーを一体型担体に塗布した後、空気中400〜600℃
で焼成し、400〜600℃で還元することにより、性
能の安定したメタノール改質触媒が得られる。
【0026】次に、本発明のメタノール改質装置及び改
質方法について説明する。上述の如く、本発明のメタノ
ール改質装置は、メタノール供給手段と、酸素供給手段
と、水供給手段と、改質部と、この改質部に配置された
特定のメタノール改質触媒とを備える。図1に、本発明
のメタノール改質装置を用いた燃料電池システムの一例
を示す。同図において、メタノール改質装置は、メタノ
ール供給手段10と、酸素供給手段20と、水供給手段
30と、改質器40とを備え、この改質器40には、図
示しないメタノール改質触媒が設置されている。
【0027】ここで、メタノール供給手段、酸素供給手
段及び水供給手段としては、改質部にそれぞれメタノー
ル、酸素及び水蒸気を供給できれば十分であり、各種容
器やボンベを例示できる。また、改質部との連結は配管
等の適当な供給路で行えばよく、かかる配管の途中に
は、流量計、圧力計及び温度計などの各種センサや、ポ
ンプ等の圧送手段をを設置することができ、メタノール
等の各原料の供給を制御することができる。なお、本発
明においては、メタノールの部分酸化反応を水蒸気改質
反応よりも先行させるか又はほぼ同時に行うので、メタ
ノール供給路と酸素供給路とを改質部よりも上流側で合
流させてもよい。
【0028】一方、改質部も、供給されたメタノール、
酸素及び水蒸気が主として部分酸化反応及び水蒸気改質
反応を行えれば特に限定されるものではなく、ある程度
の高温や圧力に耐え得るような反応容器であればよい。
また、後述するメタノール改質触媒を充填できればよい
ので、形状や構造等についても特殊な態様のものは必ず
しも必要ではない。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって更
に詳細に説明するが、本発明はこれによって限定される
ものではない。
【0030】(実施例1)Pd:2モル、Zn:2モル
になるよう各元素の硝酸塩を混合した。即ち、硝酸パラ
ジウム溶液[Pd(NO溶液、Pd濃度%]18
8.7g、硝酸亜鉛[Zn(NO・6HO]1
39.8gを計量し、純水と混合し、十分に攪拌して混
合溶液を得た。次に、Ce−Zr酸化物500gに上述
の混合溶液を含浸した後、150℃で乾燥し、500℃
で焼成して触媒粉末を得た。得られた触媒粉末100g
と、8%硝酸酸性アルミナゾル(13gのベーマイトア
ルミナと10%硝酸水溶液87gの混合溶液)100g
とを遊星ボールミルを用いて2時間粉砕混合して触媒微
粉末スラリーを得た。得られたスラリーをセラミック製
モノリス担体(400セル、0.119cc)に、触媒
粉末重量として200g/Lになるように塗布し、15
0℃で10分乾燥した後、空気中400℃で焼成し、コ
ート層重量200g/L−担体を得た。更に、このコー
ト層重量200g/L−担体を水素気流中500℃で1
時間還元し、本例のメタノール改質触媒1を得た。触媒
組成を表1に示す。
【0031】(実施例2〜6)実施例1と同様の操作を
繰り返し、触媒2(実施例2)〜触媒6(実施例6)を
調製した(表1参照)。
【0032】(実施例7)Pd:Zn=1:2モルにな
るよう各元素の硝酸塩を混合した。即ち、硝酸パラジウ
ム溶液[Pd(NO溶液、Pd濃度%]188.
7g、硝酸亜鉛[Zn(NO・6HO]27
9.6gを計量し、純水と混合し、十分に攪拌して混合
溶液を得た。次に、Ce−Zr酸化物500gに上述の
混合溶液を含浸した後、150℃で乾燥し、400℃で
焼成して触媒粉末を得た。得られた触媒粉末100g
と、8%硝酸酸性アルミナゾル(13gのベーマイトア
ルミナと10%硝酸水溶液87gの混合溶液)100g
とを遊星ボールミルを用いて2時間粉砕混合して触媒微
粉末スラリーを得た。得られたスラリーをセラミック製
モノリス担体(400セル、0.119cc)に、触媒
粉末重量として200g/Lになるように塗布し、15
0℃で10分乾燥した後、空気中400℃で焼成し、コ
ート層重量200g/L−担体を得た。更に、このコー
ト層重量200g/L−担体を水素気流中400℃で1
時間還元し、本例のメタノール改質触媒7を得た。触媒
組成を表1に示す。
【0033】(実施例8)実施例7と同様の操作を繰返
し、焼成温度及び還元温度を600℃で処理することに
より、本例のメタノール改質触媒8を得た。触媒組成を
表1に示す。
【0034】(実施例9)硝酸パラジウム溶液[Pd
(NO溶液、Pd濃度%]188.7gを計量
し、純水と混合して十分に攪拌し、パラジウム水溶液を
得た。Ce−Zr酸化物500gに上述のパラジウム水
溶液を含浸した後、150℃で乾燥後、500℃で焼成
し、5%Pd担持触媒粉末を得た。得られた5%Pd担
持触媒粉末100gと、8%硝酸酸性アルミナゾル(1
3gのベーマイトアルミナと10%硝酸水溶液87gの
混合溶液)100gとを遊星ボールミルを用いて2時間
粉砕混合してPd担持触媒微粉末スラリーを得た。得ら
れたスラリーをセラミック製モノリス担体(400セ
ル、0.119cc)に、5%Pd担持触媒粉末重量と
して200g/Lになるように塗布し、150℃で10
分乾燥後、空気中500℃で焼成し、コート層重量20
0g/L−担体を得た。更に、このコート層重量200
g/L−担体を水素気流中500℃で1時間還元し、本
例のメタノール改質触媒9を得た。
【0035】(比較例1)市販のCu−ZnOメタノー
ル改質触媒粉末100gと、8%硝酸酸性アルミナゾル
(13gのベーマイトアルミナと10%硝酸水溶液87
gの混合溶液)100gとを遊星ボールミルを用いて2
時間粉砕混合してCu−ZnO触媒微粉末スラリーを得
た。得られたスラリーをセラミック製モノリス担体(4
00セル、0.119cc)に、Cu−ZnO触媒粉末
重量として200g/Lになるように塗布し、150℃
で10分乾燥後、空気中400℃で焼成し、コート層重
量200g/L−担体を得た。コート層重量200g/
L−担体を水素気流中400℃で1時間還元し、本例の
メタノール改質触媒10を得た。
【0036】(比較例2)硝酸パラジウム溶液[Pd
(NO溶液、Pd濃度%]188.7gを計量
し、純水と混合して十分に攪拌し、パラジウム水溶液を
得た。酸化亜鉛(ZnO)粉末500gに上述のパラジ
ウム水溶液を含浸した後、150℃で乾燥し、500℃
で焼成して、5%Pd担持触媒粉末を得た。得られた5
%Pd担持触媒粉末100gと、8%硝酸酸性アルミナ
ゾル(13gのベーマイトアルミナと10%硝酸水溶液
87gの混合溶液)100gとを遊星ボールミルを用い
て2時間粉砕混合してPd担持触媒微粉末スラリーを得
た。得られたスラリーをセラミック製モノリス担体(4
00セル、0.119cc)に、5%Pd担持触媒粉末
重量として200g/Lになるように塗布し、150℃
で10分乾燥後、空気中500℃で焼成し、コート層重
量200g/L−担体を得た。コート層重量200g/
L−担体を水素気流中500℃で1時間還元し、本例の
メタノール改質触媒11を得た。
【0037】[試験例]実施例1〜9及び比較例1と2
で得られた改質触媒について、メタノールを用いて水蒸
気改質+部分酸化反応による改質率を測定した。メタノ
ールの改質反応は以下の反応に従って行われる。なお、
添加する水蒸気量は理論量、酸素量は理論値の1/3と
した。 CHOH+HO→CO+3H(水蒸気改質反
応) CHOH+1/2O→CO+2H(部分酸化反
応) 改質率は、残留するメタノール量をガスクロマトグラフ
を用い算出した。改質温度は触媒入口温度で400℃と
し、LHSV(触媒容積に対する供給液体量の単位時間
当たりの値)=4hr−1とした。得られた結果を表1
に併記する。
【0038】
【表1】
【0039】以上、本発明を好適実施例により詳細に説
明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能
である。例えば、本発明の改質装置と、COの選択酸化
や水性ガスシフト反応などを行うCO変成装置とを連結
すれば、得られる改質ガス中のCO濃度を低減すること
も可能である。更には、本発明の改質装置は、燃料電
池、特に固体高分子型燃料電池と組み合わせることによ
り、簡易な構成で小型の発電システムを得ることがで
き、かかる発電システムは電気自動車の動力源として有
望である。なお、本発明のメタノール改質触媒の設置例
を図2に示す。
【0040】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、水蒸気改質反応とほぼ同時に又はこれに先立って発
熱反応である部分酸化反応を誘起し、この際、特定のP
d−Zn系触媒を用いることとしたため、バーナ等の改
質反応維持・開始用の加熱器の設置を省略でき、エネル
ギー変換効率に優れ、簡易な構成で小型化が容易なメタ
ノール改質装置及びメタノール改質方法を提供すること
ができる。また、改質反応の一つである部分酸化反応の
ような高温且つ酸素を介在させる雰囲気等の中でも、安
定性良くその高活性を維持する高活性・高選択性のメタ
ノール改質触媒及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のメタノール改質装置を用いた燃料電池
システムの一例を示すシステム構成図である。
【図2】本発明のメタノール改質触媒の設置例を示す概
略図である。
【符号の説明】
10 メタノール供給手段 20 酸素供給手段 30 水供給手段 40 改質器

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタノールを酸素及び水蒸気の存在下に
    改質して、水素を含有する改質ガスを生成するメタノー
    ル改質触媒であって、 金属酸化物にPd及びZnを含有する合金を担持して成
    ることを特徴とするメタノール改質触媒。
  2. 【請求項2】 上記メタノール改質触媒が、Pd及びZ
    nを含有する合金にCe及び/又はZrを添加した触媒
    成分を含有することを特徴とする請求項1記載のメタノ
    ール改質触媒。
  3. 【請求項3】 上記Pd及びZnを含有する合金にCe
    又はZrを添加した触媒成分が、Ce酸化物又はZr酸
    化物にPd及びZnを含有する合金を担持して成ること
    を特徴とする請求項2記載のメタノール改質触媒。
  4. 【請求項4】 上記Pd及びZnを含有する合金にCe
    及びZrを添加した触媒成分が、Ce−Zr複合酸化物
    にPd及びZnを含有する合金を担持して成ることを特
    徴とする請求項2又は3記載のメタノール改質触媒。
  5. 【請求項5】 PdとZnを重量比でPd:Zn=1:
    1〜1:50の割合で含有することを特徴とする請求項
    1〜4のいずれか1つの項に記載のメタノール改質触
    媒。
  6. 【請求項6】 上記金属酸化物に担持されるPd及びZ
    nを含有する合金が、Zn、Pdの順番で担持されるこ
    とを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載
    のメタノール改質触媒。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1つの項に記載
    のメタノール改質触媒を製造する方法であって、 Pd及びZnの硝酸塩を所定の割合でCe酸化物若しく
    はZr酸化物又はCe−Zr複合酸化物に含浸し、乾燥
    した後、400〜600℃で焼成することを特徴とする
    メタノール改質触媒の製造方法。
  8. 【請求項8】 上記焼成後、触媒成分を400〜600
    ℃で還元することを特徴とする請求項7記載のメタノー
    ル改質触媒の製造方法。
  9. 【請求項9】 上記Ce酸化物、Zr酸化物及びCe−
    Zr複合酸化物から成る群より選ばれた少なくとも1種
    の金属酸化物に、上記Pd及びZnを含浸担持する際
    に、先にZnが担持され、その後にPdが担持されるよ
    うに含浸担持することを特徴とする請求項7又は8記載
    のメタノール改質触媒の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項1〜6のいずれか1つの項に記
    載のメタノール改質触媒を用いたメタノール改質装置で
    あって、 メタノール供給手段と、酸素供給手段と、水供給手段
    と、これらの供給手段からメタノール、酸素及び水蒸気
    を供給され上記改質反応を行う改質部と、この改質部に
    配置され上記改質反応を促進するメタノール改質触媒
    と、を備えることを特徴とするメタノール改質装置。
  11. 【請求項11】 請求項1〜6のいずれか1つの項に記
    載のメタノール改質触媒を用いたメタノール改質方法で
    あって、 上記メタノール改質触媒を、メタノール、酸素及び水蒸
    気を供給され上記改質反応を行う改質部に配置し、 メタノールに酸素及び水蒸気を混合して成る混合ガスを
    上記改質部で上記メタノール改質触媒の存在下に改質
    し、上記改質ガスを生成することを特徴とするメタノー
    ル改質方法。
JP2000368626A 1999-12-15 2000-12-04 メタノール改質触媒、メタノール改質装置及びメタノール改質方法 Expired - Fee Related JP3759406B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000368626A JP3759406B2 (ja) 1999-12-15 2000-12-04 メタノール改質触媒、メタノール改質装置及びメタノール改質方法
US09/735,913 US6930068B2 (en) 1999-12-15 2000-12-14 Methanol reforming catalyst
DE10062578A DE10062578A1 (de) 1999-12-15 2000-12-15 Methanolreformierungskatalysator

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-356633 1999-12-15
JP35663399 1999-12-15
JP2000368626A JP3759406B2 (ja) 1999-12-15 2000-12-04 メタノール改質触媒、メタノール改質装置及びメタノール改質方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001232197A true JP2001232197A (ja) 2001-08-28
JP3759406B2 JP3759406B2 (ja) 2006-03-22

Family

ID=26580471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000368626A Expired - Fee Related JP3759406B2 (ja) 1999-12-15 2000-12-04 メタノール改質触媒、メタノール改質装置及びメタノール改質方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6930068B2 (ja)
JP (1) JP3759406B2 (ja)
DE (1) DE10062578A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100341619C (zh) * 2004-10-14 2007-10-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于甲醇氧化重整制氢的催化剂及其制备方法
JP2008190018A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Univ Of Tsukuba ZnPd系微粒子およびその製造方法
JP2010144255A (ja) * 2010-02-25 2010-07-01 Univ Of Tsukuba ZnPd系微粒子およびその製造方法
CN112495383A (zh) * 2020-11-13 2021-03-16 华东理工大学 一种用于甲醇蒸汽重整制氢铜基催化剂的活化方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6488838B1 (en) * 1999-08-17 2002-12-03 Battelle Memorial Institute Chemical reactor and method for gas phase reactant catalytic reactions
KR100716461B1 (ko) * 1999-08-17 2007-05-10 바텔리 메모리얼 인스티튜트 기체상 반응물 촉매 반응의 화학 반응기 및 방법
US7037615B2 (en) * 2001-02-12 2006-05-02 Delphi Technologies, Inc. Trapping method and system for energy conversion devices
JP3999557B2 (ja) * 2002-04-30 2007-10-31 株式会社日本触媒 炭化水素の部分酸化用触媒及び該触媒を用いた水素含有ガスの製造方法
US20040247960A1 (en) * 2003-03-31 2004-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell system
US7208136B2 (en) * 2003-05-16 2007-04-24 Battelle Memorial Institute Alcohol steam reforming catalysts and methods of alcohol steam reforming
US20070083073A1 (en) * 2005-09-02 2007-04-12 Ebrahim Bagherzadeh Catalyst and method for converting low molecular weight paraffinic hydrocarbons into alkenes and organic compounds with carbon numbers of 2 or more
CN100594977C (zh) * 2006-04-10 2010-03-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于高温甲醇水蒸汽重整制氢贵金属催化剂
MY150199A (en) * 2007-04-25 2013-12-13 Hrd Corp Catalyst and method for converting natural gas to higher carbon compounds
WO2008144809A1 (en) * 2007-05-25 2008-12-04 Newsouth Innovations Pty Ltd A device for converting solar energy to facilitate a process
US20110212019A1 (en) * 2008-10-14 2011-09-01 Huang Yuh-Jeen Process for initiation of oxidative steam reforming of methanol at evaporation temperature of aqueous methanol
TWI381993B (zh) * 2008-10-14 2013-01-11 Nat Univ Tsing Hua 反應器室溫啟動甲醇氧化蒸氣重組之低溫製氫製程
WO2010062964A1 (en) 2008-11-26 2010-06-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for producing nanoparticles using palladium salt and uses thereof
US9174199B2 (en) 2009-05-26 2015-11-03 Basf Corporation Methanol steam reforming catalysts
JP5709005B2 (ja) * 2011-10-26 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
CN103956508B (zh) * 2014-05-19 2016-07-27 哈尔滨工业大学 微型甲醇水蒸气重整室
CN112588279B (zh) * 2020-12-15 2022-08-02 华东理工大学 一种用于甲醇蒸汽重整制氢的催化剂的制备方法及其产品和应用
WO2023167933A1 (en) * 2022-03-01 2023-09-07 Chevron U.S.A. Inc. Catalyst for non-oxidative conversion of hydrocarbons to hydrogen
US20230398520A1 (en) 2022-06-09 2023-12-14 Clariant International Ltd High temperature methanol steam reforming catalyst

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE253160C (ja) 1900-01-01
HU168073B (ja) 1973-12-19 1976-02-28
US4058485A (en) * 1974-12-26 1977-11-15 Union Carbide Corporation Porous metal-alumina composite
GB1577069A (en) * 1977-07-27 1980-10-15 British Petroleum Co Process for the production of synthesis gas by the catalysed decomposition of methanol
JPS5693883A (en) * 1979-12-27 1981-07-29 Permelec Electrode Ltd Electrolytic apparatus using solid polymer electrolyte diaphragm and preparation thereof
JPS577255A (en) * 1980-06-16 1982-01-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Catalyst for reforming of methanol
JP2738945B2 (ja) 1987-08-03 1998-04-08 イーストマン ケミカル カンパニー カルボニル含有化合物の低圧接触水素添加及び該水素添加用触媒
JPH0549930A (ja) 1991-08-08 1993-03-02 Mitsubishi Petrochem Co Ltd メタノール改質用触媒
JPH06231771A (ja) * 1993-02-01 1994-08-19 Kanebo Ltd 電極材料
US5346871A (en) 1993-03-09 1994-09-13 Exxon Research & Engineering Co. Catalyst for dehydrogenation of paraffins
GB9306334D0 (en) 1993-03-26 1993-05-19 Univ Dundee Catalyst
JPH07116517A (ja) 1993-10-29 1995-05-09 Takeshi Masumoto メタノール改質用触媒およびその製造方法並びにメタノールの改質法
JPH0889802A (ja) 1994-09-27 1996-04-09 Takeshi Masumoto メタノール改質用触媒およびその製造方法並びにメタノールの改質法
NZ300982A (en) 1995-02-02 1998-08-26 Univ Dundee Catalyst comprising zinc metal or oxide, a rare earth metal oxide (not rhodium) and at least one of palladium, platinum, nickel, cobalt and iron for use in catalytic exhaust systems
DE59900542D1 (de) * 1999-05-22 2002-01-24 Omg Ag & Co Kg Verwendung eines Katalysators für die Dampfreformierung von Methanol

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100341619C (zh) * 2004-10-14 2007-10-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于甲醇氧化重整制氢的催化剂及其制备方法
JP2008190018A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Univ Of Tsukuba ZnPd系微粒子およびその製造方法
JP4528985B2 (ja) * 2007-02-07 2010-08-25 国立大学法人 筑波大学 ZnPd系微粒子およびその製造方法
JP2010144255A (ja) * 2010-02-25 2010-07-01 Univ Of Tsukuba ZnPd系微粒子およびその製造方法
CN112495383A (zh) * 2020-11-13 2021-03-16 华东理工大学 一种用于甲醇蒸汽重整制氢铜基催化剂的活化方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE10062578A1 (de) 2001-07-05
JP3759406B2 (ja) 2006-03-22
US6930068B2 (en) 2005-08-16
US20010021469A1 (en) 2001-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3759406B2 (ja) メタノール改質触媒、メタノール改質装置及びメタノール改質方法
JP3743995B2 (ja) メタノール改質触媒
JP2004525047A (ja) 非発火性の水−気体転化反応用触媒
JP2010528834A (ja) 自己熱改質による水素生成のための触媒、その製造方法と使用方法
EP1390290A1 (en) Shift conversion on having improved catalyst composition
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
US20070140953A1 (en) Process conditions for Pt-Re bimetallic water gas shift catalysts
US20060111457A1 (en) Process for the production of a hydrogen-rich reformate gas by methanol autothermal reforming reaction
JP2004196646A (ja) 燃料改質装置
JP3796745B2 (ja) 水素ガス中のco選択酸化触媒およびその製造方法ならびに水素ガス中のco除去方法
JP2008272614A (ja) Co除去触媒、燃料改質装置、燃料電池システム及びco除去方法
JP3796744B2 (ja) 水素ガス中のco選択酸化触媒およびその製造方法ならびに水素ガス中のco除去方法
JP2006341206A (ja) 一酸化炭素選択酸化触媒およびその製造方法
JP2004244231A (ja) 一酸化炭素濃度低減方法
JP2004134299A (ja) 一酸化炭素除去装置および固体高分子燃料電池システム
JP2002059005A (ja) メタノール改質触媒、その製造方法及びメタノール改質方法
JP2008161742A (ja) 水素ガス中の一酸化炭素除去用触媒
JP4663095B2 (ja) 水素精製装置
JP2003135968A (ja) 改質触媒およびその製造方法
JP2001232198A (ja) 触媒および触媒の製造方法
JP2004244246A (ja) 無機材料およびこれを用いたシフト触媒
US20050119118A1 (en) Water gas shift catalyst for fuel cells application
WO2005061108A1 (en) A water gas shift catalyst on a lanthanum-doped anatase titanium dioxide support for fuel cells application
JP2000246102A (ja) 触媒の製造方法
JP2000246106A (ja) 触 媒

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050630

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051026

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051108

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100113

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110113

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees