JP2002119862A - 一酸化炭素の選択酸化触媒 - Google Patents
一酸化炭素の選択酸化触媒Info
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- JP2002119862A JP2002119862A JP2000311429A JP2000311429A JP2002119862A JP 2002119862 A JP2002119862 A JP 2002119862A JP 2000311429 A JP2000311429 A JP 2000311429A JP 2000311429 A JP2000311429 A JP 2000311429A JP 2002119862 A JP2002119862 A JP 2002119862A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素を主成分とする一酸化炭素を含むガスか
ら選択的に酸化除去する際、広範囲で高性能な触媒を提
供する。 【解決手段】 水素含有ガス中の一酸化炭素を選択的に
酸化除去する選択酸化触媒であって、活性金属成分であ
るＩｒが担体上に担持されていることを特徴とする一酸
化炭素の選択酸化触媒。
ら選択的に酸化除去する際、広範囲で高性能な触媒を提
供する。 【解決手段】 水素含有ガス中の一酸化炭素を選択的に
酸化除去する選択酸化触媒であって、活性金属成分であ
るＩｒが担体上に担持されていることを特徴とする一酸
化炭素の選択酸化触媒。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素含有ガスから
一酸化炭素を選択的に酸化除去する触媒に関し、特に、
燃料電池システムにおける水素製造を行うメタノール改
質装置の後流側にて好適に用いられる一酸化炭素の選択
酸化触媒に関する。
一酸化炭素を選択的に酸化除去する触媒に関し、特に、
燃料電池システムにおける水素製造を行うメタノール改
質装置の後流側にて好適に用いられる一酸化炭素の選択
酸化触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体高分子型燃料電池(PEFC)は低
公害で、さらに熱効率が高いため自動車用電源や分散電
源等の幅広い分野での動力源としての適用が期待されて
いる。この燃料電池を、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り、水素製造においてはメタノ
ール等が原料として有望である。メタノールは、安価な
液体燃料の中で容易に化石燃料から合成され、さらに、
触媒を用いて比較的容易に水素に転換できる特徴を有す
る。
公害で、さらに熱効率が高いため自動車用電源や分散電
源等の幅広い分野での動力源としての適用が期待されて
いる。この燃料電池を、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り、水素製造においてはメタノ
ール等が原料として有望である。メタノールは、安価な
液体燃料の中で容易に化石燃料から合成され、さらに、
触媒を用いて比較的容易に水素に転換できる特徴を有す
る。
【０００３】一方、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が、この触媒は一酸化炭素によ
り被毒され易いので、予め水素を主成分とする燃料ガス
から一酸化炭素を極力除去する必要がある。一酸化炭素
濃度が固体高分子型燃料電池を被毒しない50ppm以下に
まで安定的に低減させるためには、C0シフト反応後に酸
素を添加してCOを選択酸化する触媒が必要である。これ
まで、COを選択酸化する触媒としては、結晶性シリケー
ト担体に貴金属を担持した触媒などが提案されてきた。
しかしながら、このような触媒は、コスト高や高性能を
有する温度域が限られているため、より一層安価で、さ
らに広い温度域で高性能を有する触媒の開発が待望され
ていた。
に白金触媒が用いられるが、この触媒は一酸化炭素によ
り被毒され易いので、予め水素を主成分とする燃料ガス
から一酸化炭素を極力除去する必要がある。一酸化炭素
濃度が固体高分子型燃料電池を被毒しない50ppm以下に
まで安定的に低減させるためには、C0シフト反応後に酸
素を添加してCOを選択酸化する触媒が必要である。これ
まで、COを選択酸化する触媒としては、結晶性シリケー
ト担体に貴金属を担持した触媒などが提案されてきた。
しかしながら、このような触媒は、コスト高や高性能を
有する温度域が限られているため、より一層安価で、さ
らに広い温度域で高性能を有する触媒の開発が待望され
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、水素を主成分とする一酸化炭素を含むガス
から選択的に酸化除去する際、広範囲で高性能な触媒を
開発すべく、鋭意検討した。その結果、本発明者らは、
一酸化炭素の選択酸化触媒として、担体上にIr金属を含
む活性金属を担持するにより、上記問題点が解決される
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
題点に鑑み、水素を主成分とする一酸化炭素を含むガス
から選択的に酸化除去する際、広範囲で高性能な触媒を
開発すべく、鋭意検討した。その結果、本発明者らは、
一酸化炭素の選択酸化触媒として、担体上にIr金属を含
む活性金属を担持するにより、上記問題点が解決される
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、水
素含有ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化除去する選択
酸化触媒であって、活性金属成分であるＩｒが担体上に
担持されていることを特徴とする一酸化炭素の選択酸化
触媒を提供するものである。ここで、前記担体は、Al2O
3、TiO2、SiO2、ZrO2、Ｙ型ゼオライト、モルデナイ
ト、ゼオライトβのうち、いずれか一種であることが好
ましい。また、前記活性金属成分としては、Ir 金属の
みを含む場合の他、Irをベースとして、他にAu,Rh,Pd,M
n,Cr,Co,Ni,Cu,FeおよびSnからなる群より選ばれる少な
くとも１種以上の元素を含む合金からなる態様が挙げら
れる。
素含有ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化除去する選択
酸化触媒であって、活性金属成分であるＩｒが担体上に
担持されていることを特徴とする一酸化炭素の選択酸化
触媒を提供するものである。ここで、前記担体は、Al2O
3、TiO2、SiO2、ZrO2、Ｙ型ゼオライト、モルデナイ
ト、ゼオライトβのうち、いずれか一種であることが好
ましい。また、前記活性金属成分としては、Ir 金属の
みを含む場合の他、Irをベースとして、他にAu,Rh,Pd,M
n,Cr,Co,Ni,Cu,FeおよびSnからなる群より選ばれる少な
くとも１種以上の元素を含む合金からなる態様が挙げら
れる。
【０００６】本発明の触媒によれば、水素を主成分とす
る一酸化炭素を含むガスから選択的に酸化除去する際、
燃料電池の燃料となる水素の量を減少させずに、一酸化
炭素を効率的に、広範囲で酸化除去することができる。
る一酸化炭素を含むガスから選択的に酸化除去する際、
燃料電池の燃料となる水素の量を減少させずに、一酸化
炭素を効率的に、広範囲で酸化除去することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】一般に、メタノールから水素を製
造するには下記（１）式に示すように、水蒸気改質反応
によって最も多量の水素を製造することができる。 CH3OH+H2O → 3H2+CO2-11.8kcal/mol ・・・（１） ここで、上記反応（１）は、メタノールを改質して水素
を得る主反応であるが、かなりの吸熱反応であるため、
反応を促進するには熱エネルギーの供給が有効である。
そのため、酸素を添加して、例えば部分酸化反応（２）
を併発させることによって、改質反応を促進するための
熱エネルギーを与えている。 CH3OH+1/2O 2 → CO+H2+H2O+36.2kcal/mol ・・・（２）
造するには下記（１）式に示すように、水蒸気改質反応
によって最も多量の水素を製造することができる。 CH3OH+H2O → 3H2+CO2-11.8kcal/mol ・・・（１） ここで、上記反応（１）は、メタノールを改質して水素
を得る主反応であるが、かなりの吸熱反応であるため、
反応を促進するには熱エネルギーの供給が有効である。
そのため、酸素を添加して、例えば部分酸化反応（２）
を併発させることによって、改質反応を促進するための
熱エネルギーを与えている。 CH3OH+1/2O 2 → CO+H2+H2O+36.2kcal/mol ・・・（２）
【０００８】水素製造に用いられるＬＴＳ（ｌｏｗ ｔ
ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｉｆｔ）装置は、メタノー
ル改質触媒によって、メタノール改質を行うための装置
である。メタノールと水の供給を受け、通常は上記のよ
うな２つの反応の併発によって、メタノールから水素を
得るようにしている。しかし、上記反応（２）ではＣＯ
を生じてしまい、このＣＯは燃料電池４の働きを阻害す
る被毒物質として作用する。そこで、ＣＯシフト反応
（３）によってＣＯを除去するようにしており、メタノ
ールから燃料電池の原料である水素を生成すると同時
に、副生物であるＣＯを０．３〜０．４％程度にまで減
少させる。 ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2 ・・・（３）
ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｉｆｔ）装置は、メタノー
ル改質触媒によって、メタノール改質を行うための装置
である。メタノールと水の供給を受け、通常は上記のよ
うな２つの反応の併発によって、メタノールから水素を
得るようにしている。しかし、上記反応（２）ではＣＯ
を生じてしまい、このＣＯは燃料電池４の働きを阻害す
る被毒物質として作用する。そこで、ＣＯシフト反応
（３）によってＣＯを除去するようにしており、メタノ
ールから燃料電池の原料である水素を生成すると同時
に、副生物であるＣＯを０．３〜０．４％程度にまで減
少させる。 ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2 ・・・（３）
【０００９】一方、燃料電池本体に導入する原料ガス
は、通常５０ｐｐｍ以下のＣＯ濃度であることが必要で
あり、これ以上の濃度では電池が被毒してしまう。そこ
で、過剰の水素ガス中から微量のＣＯガスを選択的に酸
化して除去する装置（ＰＲＯｘ装置）が必要となる。こ
のＰＲＯｘ装置では、ガス中の０．３〜０．４％のＣＯ
について、更なる低減を目的に下記（４）式の触媒反応
を行わせる。これによって、前記反応（４）によりＬＴ
Ｓ装置２で０．３〜０．４％にまで除去された残りのＣ
Ｏは、さらに濃度が低減される。 ＣＯ＋１／２Ｏ2 → ＣＯ2 ・・・ （４）
は、通常５０ｐｐｍ以下のＣＯ濃度であることが必要で
あり、これ以上の濃度では電池が被毒してしまう。そこ
で、過剰の水素ガス中から微量のＣＯガスを選択的に酸
化して除去する装置（ＰＲＯｘ装置）が必要となる。こ
のＰＲＯｘ装置では、ガス中の０．３〜０．４％のＣＯ
について、更なる低減を目的に下記（４）式の触媒反応
を行わせる。これによって、前記反応（４）によりＬＴ
Ｓ装置２で０．３〜０．４％にまで除去された残りのＣ
Ｏは、さらに濃度が低減される。 ＣＯ＋１／２Ｏ2 → ＣＯ2 ・・・ （４）
【００１０】ＰＲＯｘ装置では、ＣＯを含む水素含有ガ
スに酸素を導入して、二酸化炭素に変換する。ここで選
択酸化とは、水素を大過剰に含むガス中からＣＯを選択
的に取り出して酸化することである。通常、水素とＣＯ
とでは、水素の方が燃焼しやすいが、そのまま燃焼させ
てしまうと、燃料電池の燃料として生成した水素が減少
してしまう。そこで、不要であるＣＯのみを選択的に燃
焼させ、副反応である水素の燃焼が極力起こらない触媒
を用いる必要がある。ＰＲＯｘ装置の後流では、燃料電
池本体に送られる燃料ガス組成は、６０％程度が水素で
あり、ＣＯ濃度は１０〜２０ｐｐｍ程度にまで減少させ
る。本発明の一酸化炭素の除去方法は、このＰＲＯｘ装
置において好適に用いられる選択酸化触媒を提供するも
のである。
スに酸素を導入して、二酸化炭素に変換する。ここで選
択酸化とは、水素を大過剰に含むガス中からＣＯを選択
的に取り出して酸化することである。通常、水素とＣＯ
とでは、水素の方が燃焼しやすいが、そのまま燃焼させ
てしまうと、燃料電池の燃料として生成した水素が減少
してしまう。そこで、不要であるＣＯのみを選択的に燃
焼させ、副反応である水素の燃焼が極力起こらない触媒
を用いる必要がある。ＰＲＯｘ装置の後流では、燃料電
池本体に送られる燃料ガス組成は、６０％程度が水素で
あり、ＣＯ濃度は１０〜２０ｐｐｍ程度にまで減少させ
る。本発明の一酸化炭素の除去方法は、このＰＲＯｘ装
置において好適に用いられる選択酸化触媒を提供するも
のである。
【００１１】水素含有ガス中の微量一酸化炭素を選択的
に酸化する場合、一般には（４）式に示すＣＯの選択酸
化反応の他に、以下のメタネーション反応（５）が生じ
る。 ＣＯ ＋１／２Ｏ2 → ＣＯ2 ・・・（４） ＣＯ ＋ ３Ｈ2 → ＣＨ4 + Ｈ2Ｏ ・・・（５） 従来の水素含有ガスからのＣＯ除去には、メタネーショ
ン反応（５）を起こす触媒が広く用いられてきたが、上
記ＬＴＳ装置で生成した多量の水素（Ｈ2）が反応によ
り消失してしまう問題があった。本発明の触媒は、選択
酸化反応（４）のみを優先的に促進する作用を有するも
のであり、メタネーション反応（５）を促進するもので
はない。
に酸化する場合、一般には（４）式に示すＣＯの選択酸
化反応の他に、以下のメタネーション反応（５）が生じ
る。 ＣＯ ＋１／２Ｏ2 → ＣＯ2 ・・・（４） ＣＯ ＋ ３Ｈ2 → ＣＨ4 + Ｈ2Ｏ ・・・（５） 従来の水素含有ガスからのＣＯ除去には、メタネーショ
ン反応（５）を起こす触媒が広く用いられてきたが、上
記ＬＴＳ装置で生成した多量の水素（Ｈ2）が反応によ
り消失してしまう問題があった。本発明の触媒は、選択
酸化反応（４）のみを優先的に促進する作用を有するも
のであり、メタネーション反応（５）を促進するもので
はない。
【００１２】本発明の触媒に用いられる活性金属は、い
ずれもイリジウム（Ｉｒ）元素を含むものであり、Ｉｒ
のみからなる場合の他、Irをベ一スにして更なる金属元
素として、Au,Rh,Pd,Mn,Cr,Co,Ni,Cu,Fe,Sn等の少なく
とも１種以上の元素を含む合金も広く挙げることができ
る。本発明の触媒に用いられる担体成分は、何ら限定さ
れるものではなく、Al2O3,TiO2,SiO2,ZrO2等からなる通
常用いられる担体成分を広く使用でき、具体的には、例
えばZSM-5ゼオライト、シリカライト,β型ゼオライト,Y
型ゼオライト、モルデナイト、A型ゼオライト、アナタ
ーゼ型チタニア等が挙げられる。
ずれもイリジウム（Ｉｒ）元素を含むものであり、Ｉｒ
のみからなる場合の他、Irをベ一スにして更なる金属元
素として、Au,Rh,Pd,Mn,Cr,Co,Ni,Cu,Fe,Sn等の少なく
とも１種以上の元素を含む合金も広く挙げることができ
る。本発明の触媒に用いられる担体成分は、何ら限定さ
れるものではなく、Al2O3,TiO2,SiO2,ZrO2等からなる通
常用いられる担体成分を広く使用でき、具体的には、例
えばZSM-5ゼオライト、シリカライト,β型ゼオライト,Y
型ゼオライト、モルデナイト、A型ゼオライト、アナタ
ーゼ型チタニア等が挙げられる。
【００１３】選択酸化反応が有効に生じる温度域は、触
媒自体の能力によっても異なるが、通常８０〜２５０
℃、好ましくは９０〜２３０℃の温度範囲である。ま
た、供給する酸素ガスの量と一酸化炭素の量は、酸素／
一酸化炭素のモル比で、通常０．５〜５(mol/mol)、好
ましくは０．６〜４(mol/mol)の範囲内である。触媒の
調製法は特に限定するものではないが、一例を挙げると
すれば合金コロイド溶液を含浸法で上記担体成分に活性
金属を担持する方法がある。なお、高温における活性化
処理等は特に必要とされない。このような担持Ir触媒お
よび担持Ir合金触媒は、水素主成分の中でCOを酸化除去
する場合、広範囲の温度域にて水素の吸着を抑制し、C0
の吸着を促進してCOの選択酸化を効果的に行うことがで
きる。
媒自体の能力によっても異なるが、通常８０〜２５０
℃、好ましくは９０〜２３０℃の温度範囲である。ま
た、供給する酸素ガスの量と一酸化炭素の量は、酸素／
一酸化炭素のモル比で、通常０．５〜５(mol/mol)、好
ましくは０．６〜４(mol/mol)の範囲内である。触媒の
調製法は特に限定するものではないが、一例を挙げると
すれば合金コロイド溶液を含浸法で上記担体成分に活性
金属を担持する方法がある。なお、高温における活性化
処理等は特に必要とされない。このような担持Ir触媒お
よび担持Ir合金触媒は、水素主成分の中でCOを酸化除去
する場合、広範囲の温度域にて水素の吸着を抑制し、C0
の吸着を促進してCOの選択酸化を効果的に行うことがで
きる。
【００１４】次に、本発明に係る選択酸化触媒を用いた
ＰＥＦＣ装置について、その実施の形態を説明する。図
１は、本発明に係るイリジウム系触媒が好適に適用され
るＰＥＦＣ装置の一実施の形態に関し、その概要を説明
するブロック図である。このＰＥＦＣ装置１は、ＬＴＳ
装置２、ＰＲＯｘ装置３、燃料電池４、蒸発器５及び排
ガス燃焼器６を含む。これらの装置は、太い実線で示し
た定常時ガス流れに沿って機能する。その機能を個々の
装置の概要と共に説明する。
ＰＥＦＣ装置について、その実施の形態を説明する。図
１は、本発明に係るイリジウム系触媒が好適に適用され
るＰＥＦＣ装置の一実施の形態に関し、その概要を説明
するブロック図である。このＰＥＦＣ装置１は、ＬＴＳ
装置２、ＰＲＯｘ装置３、燃料電池４、蒸発器５及び排
ガス燃焼器６を含む。これらの装置は、太い実線で示し
た定常時ガス流れに沿って機能する。その機能を個々の
装置の概要と共に説明する。
【００１５】ＬＴＳ装置は、メタノール改質触媒によっ
て、メタノール改質を行うための装置であり、メタノー
ルと水の供給を受け、通常は上記した３つの反応（１）
〜（３）の併発によって、メタノールから水素を得るよ
うにしている。ＬＴＳ装置２から流れてくる気体は、空
気を加え、ＰＲＯｘ装置３に送られる。ＰＲＯｘ装置３
は上述したように、ＣＯ選択酸化触媒によって大過剰の
水素ガス中からＣＯを選択的に除去するための装置であ
り、ＬＴＳ装置２で０．３〜０．４％まで除去された残
りのＣＯは、さらに２０ｐｐｍ以下の濃度にまで低減さ
れる。
て、メタノール改質を行うための装置であり、メタノー
ルと水の供給を受け、通常は上記した３つの反応（１）
〜（３）の併発によって、メタノールから水素を得るよ
うにしている。ＬＴＳ装置２から流れてくる気体は、空
気を加え、ＰＲＯｘ装置３に送られる。ＰＲＯｘ装置３
は上述したように、ＣＯ選択酸化触媒によって大過剰の
水素ガス中からＣＯを選択的に除去するための装置であ
り、ＬＴＳ装置２で０．３〜０．４％まで除去された残
りのＣＯは、さらに２０ｐｐｍ以下の濃度にまで低減さ
れる。
【００１６】ＰＲＯｘ装置３からの水素を含む気体は、
燃料電池４に送られる。燃料電池４は、アノード電極７
にてアノード電極触媒により、以下の反応を起こさせ
る。 Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- ・・・ （６） この反応（６）によって生じるＨ+が拡散する。一方、
カソード電極８においてカソード電極触媒により、以下
の反応を起こさせる。 ２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ ・・・ （７） これらの反応（６）と（７）を合わせて電池反応が構成
され、起電力を得ることができる。
燃料電池４に送られる。燃料電池４は、アノード電極７
にてアノード電極触媒により、以下の反応を起こさせ
る。 Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- ・・・ （６） この反応（６）によって生じるＨ+が拡散する。一方、
カソード電極８においてカソード電極触媒により、以下
の反応を起こさせる。 ２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ ・・・ （７） これらの反応（６）と（７）を合わせて電池反応が構成
され、起電力を得ることができる。
【００１７】燃料電池４からのオフガスは、蒸発器５に
送られる。蒸発器５は、付属する燃焼器により、このオ
フガス中に２０％程度含まれる水素を燃焼触媒により燃
焼して、水、メタノールをガス化する機能を果たしてい
る。ガス化した水、メタノールは、前記したように、Ｌ
ＴＳ装置２に送られる。さらに、排ガス燃焼器６では、
残存する水素を燃焼触媒により完全に燃焼させる。
送られる。蒸発器５は、付属する燃焼器により、このオ
フガス中に２０％程度含まれる水素を燃焼触媒により燃
焼して、水、メタノールをガス化する機能を果たしてい
る。ガス化した水、メタノールは、前記したように、Ｌ
ＴＳ装置２に送られる。さらに、排ガス燃焼器６では、
残存する水素を燃焼触媒により完全に燃焼させる。
【００１８】燃料電池４の入口、燃料電池４、排ガス燃
焼器６には、熱交換器９、１０、１１が設けられてお
り、冷却水源１２から、循環ポンプ１３によって冷却水
が循環される。冷却水は、循環ライン１４（点線）中を
流れ、このライン１４中の温度を図示しない温度センサ
ーで検知する。温度センサーからの温度情報は、制御シ
ステムに送られ、流量を適宜コントロールすることによ
り、ＰＲＯｘ装置３、燃料電池４内の温度を適正に保
つ。
焼器６には、熱交換器９、１０、１１が設けられてお
り、冷却水源１２から、循環ポンプ１３によって冷却水
が循環される。冷却水は、循環ライン１４（点線）中を
流れ、このライン１４中の温度を図示しない温度センサ
ーで検知する。温度センサーからの温度情報は、制御シ
ステムに送られ、流量を適宜コントロールすることによ
り、ＰＲＯｘ装置３、燃料電池４内の温度を適正に保
つ。
【００１９】さらに、ＰＥＦＣ装置１は、起動システム
を備えている。起動時には、予め、水とメタノールを電
気ヒータ２０で加熱して蒸発させ、バーナ２１に送り込
む。ここに空気を加え、メタノールの一部を燃焼させ、
２５０℃に昇温させる。昇温した気体にさらに空気を加
え、ＬＴＳ装置２に送り込む。ＬＴＳ装置２では、上記
した反応が起こる。そして、ＰＲＯｘ装置３では前記し
たように、本発明に係る選択酸化触媒によって、水素含
有ガス中のＣＯを選択的に酸化除去する。なお、ＰＲＯ
ｘ装置３は、一定の温度以上にならないとＣＯ濃度を十
分に低減できないので、装置内が例えば約１００℃以上
になるまで起動ルートで運転する。定常運転に切り替わ
ると、バーナ２１等の使用を止める。ＰＲＯｘ装置３か
らの気体は、燃料電池４に送られ、電気を得る状態とな
る。以下、実施例により本発明をより詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるもの
でない。
を備えている。起動時には、予め、水とメタノールを電
気ヒータ２０で加熱して蒸発させ、バーナ２１に送り込
む。ここに空気を加え、メタノールの一部を燃焼させ、
２５０℃に昇温させる。昇温した気体にさらに空気を加
え、ＬＴＳ装置２に送り込む。ＬＴＳ装置２では、上記
した反応が起こる。そして、ＰＲＯｘ装置３では前記し
たように、本発明に係る選択酸化触媒によって、水素含
有ガス中のＣＯを選択的に酸化除去する。なお、ＰＲＯ
ｘ装置３は、一定の温度以上にならないとＣＯ濃度を十
分に低減できないので、装置内が例えば約１００℃以上
になるまで起動ルートで運転する。定常運転に切り替わ
ると、バーナ２１等の使用を止める。ＰＲＯｘ装置３か
らの気体は、燃料電池４に送られ、電気を得る状態とな
る。以下、実施例により本発明をより詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるもの
でない。
【００２０】
【実施例】実施例１ （ハニカム触媒１〜７の調製）H型ZSM-5ゼオライト（Si
O2/Al2O3=30）、シリカライト、H型のβ型ゼオライト、
H型のＹ型ゼオライト（SiO2/Al2O3=5.4）、H型のモルデ
ナイト（SiO2/Al2O3=20）、Na型のA型ゼオライト、アナ
ターゼ型TiO2の各粉末担体100gに対して、塩化イリジウ
ム酸水溶液を浸漬させ、Ir担持量２重量％担体に対して
担持できるように蒸発乾固させ、500℃で5時間焼成し
て、粉末触媒１〜７を得た。上記粉末触媒１〜７、100
部に対してシリカゾルバインダー（SiO2を20%含有）50
重量部とイオン交換水を添加し、固形分濃度20%のスラ
リーを粉砕し、400セル／(2.54cm)2のコージェライトハ
ニカム基材にコートし、ハニカム基材表面積あたり60g/
m2の固形分を担持し、ハニカム触媒１〜7を調製した。
O2/Al2O3=30）、シリカライト、H型のβ型ゼオライト、
H型のＹ型ゼオライト（SiO2/Al2O3=5.4）、H型のモルデ
ナイト（SiO2/Al2O3=20）、Na型のA型ゼオライト、アナ
ターゼ型TiO2の各粉末担体100gに対して、塩化イリジウ
ム酸水溶液を浸漬させ、Ir担持量２重量％担体に対して
担持できるように蒸発乾固させ、500℃で5時間焼成し
て、粉末触媒１〜７を得た。上記粉末触媒１〜７、100
部に対してシリカゾルバインダー（SiO2を20%含有）50
重量部とイオン交換水を添加し、固形分濃度20%のスラ
リーを粉砕し、400セル／(2.54cm)2のコージェライトハ
ニカム基材にコートし、ハニカム基材表面積あたり60g/
m2の固形分を担持し、ハニカム触媒１〜7を調製した。
【００２１】実施例２ 上記実施例１の触媒調製において、H型のβ型ゼオライ
ト担体を用いて、塩化イリジウムの他に、塩化ロジウ
ム、塩化パラジウム、塩化クロム、塩化コバルト、塩化
ニッケル、塩化銅、塩化鉄、塩化スズの混合水溶液を調
製し、含浸法により、Ir+α(αはRh,Pd,Cr,Co,Ni,Cu,Fe
又はSn)を各々１重量％＋１重量％担持し、蒸発乾固後
に500℃で5時間焼成し、粉末触媒８〜15を得た。次に、
実施例１と同様の方法にて、コージュライトハニカム基
材に粉末触媒をコートして、ハニカム触媒８〜15を得
た。
ト担体を用いて、塩化イリジウムの他に、塩化ロジウ
ム、塩化パラジウム、塩化クロム、塩化コバルト、塩化
ニッケル、塩化銅、塩化鉄、塩化スズの混合水溶液を調
製し、含浸法により、Ir+α(αはRh,Pd,Cr,Co,Ni,Cu,Fe
又はSn)を各々１重量％＋１重量％担持し、蒸発乾固後
に500℃で5時間焼成し、粉末触媒８〜15を得た。次に、
実施例１と同様の方法にて、コージュライトハニカム基
材に粉末触媒をコートして、ハニカム触媒８〜15を得
た。
【００２２】実施例３ 上記ハニカム触媒１〜15を用いて、ＣＯの選択酸化試験
を行った。これらの結果を、下記表１に示す。 （試験条件１）ＣＯ:0.3%、ＣＯ2:16%、Ｈ2Ｏ:23%、
Ｏ2:0.6%、Ｎ2:2.4%、Ｈ2バランス，触媒量10cc、GHSV:
12,000h-1（ガス量120Nl/h）、温度100〜180℃ 分析は、触媒出口ＣＯ濃度をND-IR方式のＣＯ系によ
り、連続モニターし、安定となったＣＯ濃度を計測し
た。この結果より、各種担体上の担持Ir触媒１〜7およ
びIrと第２成分である金属元素を含んだ触媒8〜15は、
いずれも各温度域でＣＯを選択的に除去することがで
き、出口ＣＯ濃度を50ppm以下にすることができた。
を行った。これらの結果を、下記表１に示す。 （試験条件１）ＣＯ:0.3%、ＣＯ2:16%、Ｈ2Ｏ:23%、
Ｏ2:0.6%、Ｎ2:2.4%、Ｈ2バランス，触媒量10cc、GHSV:
12,000h-1（ガス量120Nl/h）、温度100〜180℃ 分析は、触媒出口ＣＯ濃度をND-IR方式のＣＯ系によ
り、連続モニターし、安定となったＣＯ濃度を計測し
た。この結果より、各種担体上の担持Ir触媒１〜7およ
びIrと第２成分である金属元素を含んだ触媒8〜15は、
いずれも各温度域でＣＯを選択的に除去することがで
き、出口ＣＯ濃度を50ppm以下にすることができた。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】本発明の担持Ir触媒および担持Ir合金触
媒は、水素主成分の中でCOを酸化除去する場合、広範囲
の温度域にて水素の吸着を抑制し、C0の吸着を促進して
COの選択酸化を効果的に行うことができる。そして、本
発明の触媒を用いれば、高選択率で大過剰の水素ガス中
から、燃料電池本体の被毒物質であるＣＯを選択酸化さ
せて、除去することができる。
媒は、水素主成分の中でCOを酸化除去する場合、広範囲
の温度域にて水素の吸着を抑制し、C0の吸着を促進して
COの選択酸化を効果的に行うことができる。そして、本
発明の触媒を用いれば、高選択率で大過剰の水素ガス中
から、燃料電池本体の被毒物質であるＣＯを選択酸化さ
せて、除去することができる。
【図１】本発明に係るイリジウム系触媒が好適に適用さ
れるＰＥＦＣ装置の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
れるＰＥＦＣ装置の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
１ ＰＥＦＣ装置 ２ ＬＴＳ装置 ３ ＰＲＯｘ装置 ４ 燃料電池本体 ５ 蒸発器 ６ 排ガス燃焼器
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０１Ｊ 29/74 Ｂ０１Ｊ 29/74 Ｍ ５Ｈ０２７ 29/76 29/76 Ｍ Ｃ０１Ｂ 3/32 Ｃ０１Ｂ 3/32 Ａ Ｃ１０Ｋ 1/34 Ｃ１０Ｋ 1/34 // Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｇ 8/10 8/10 (72)発明者 渡辺 悟 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 米村 将直 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 EA05 EB31 4G069 AA03 BA01A BA02A BA04A BA04B BA05A BA07A BA07B BB02A BB02B BC22A BC22B BC31A BC31B BC33A BC58A BC58B BC62A BC66A BC66B BC67A BC67B BC68A BC68B BC71A BC71B BC72A BC72B BC74A BC74B CC32 DA06 EA18 ZA02B ZA04A ZA04B ZA06A ZA06B ZA11B ZA19A ZA19B ZA20B ZA36B 4G140 EA02 EA05 EB31 4H060 AA04 BB11 DD01 DD06 GG02 5H026 AA06 5H027 AA06 BA17
Claims (3)
- 【請求項１】 水素含有ガス中の一酸化炭素を選択的に
酸化除去する選択酸化触媒であって、活性金属成分であ
るＩｒが担体上に担持されていることを特徴とする一酸
化炭素の選択酸化触媒。 - 【請求項２】 前記担体が、Al2O3、TiO2、SiO2、Zr
O2、Ｙ型ゼオライト、モルデナイト、ゼオライトβのう
ち、いずれか一種であることを特徴とする請求項１記載
の一酸化炭素の選択酸化触媒。 - 【請求項３】 前記活性金属成分が、Irと、Au,Rh,Pd,M
n,Cr,Co,Ni,Cu,FeおよびSnからなる群より選ばれる少な
くとも１種以上の元素と、を含む合金からなることを特
徴とする請求項１又は２に記載の一酸化炭素の選択酸化
触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311429A JP2002119862A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 一酸化炭素の選択酸化触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311429A JP2002119862A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 一酸化炭素の選択酸化触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002119862A true JP2002119862A (ja) | 2002-04-23 |
Family
ID=18791193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000311429A Withdrawn JP2002119862A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 一酸化炭素の選択酸化触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002119862A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8080224B2 (en) | 2006-05-05 | 2011-12-20 | Sud-Chemie Inc. | Catalyst for the conversion of carbon monoxide |
-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000311429A patent/JP2002119862A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8080224B2 (en) | 2006-05-05 | 2011-12-20 | Sud-Chemie Inc. | Catalyst for the conversion of carbon monoxide |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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