JP2002128507A

JP2002128507A - 水素精製装置

Info

Publication number: JP2002128507A
Application number: JP2000323062A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Taguchi; 清田口; Kunihiro Ukai; 邦弘鵜飼; Seiji Fujiwara; 誠二藤原; Takeshi Tomizawa; 猛富澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-09
Anticipated expiration: 2020-10-23
Also published as: JP4663095B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の水素精製装置は、起動に時間を要した
り、取り扱いが煩雑なため、頻繁に起動停止を繰り返す
用途には充分に適用できなかった。【解決手段】水素、一酸化炭素および水蒸気を含む改
質ガスから一酸化炭素を除去するための触媒体１を備え
た水素精製装置であって、触媒体１は、Ｚｒおよび／ま
たはＡｌがＣｅに対して複合化された複合酸化物に、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕの内の少なくとも一つが担持され
たものであることを特徴とする水素精製装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素を主成分とし
一酸化炭素（以下ＣＯと記す）を含有する改質ガスを精
製し、高純度の水素ガスを提供する水素精製装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池などの水素源として、炭化水素
もしくはアルコール、エーテルなどの改質によって得ら
れる改質ガスを用いるが、１００℃以下の低温で動作す
る固体高分子型燃料電池の場合には、燃料電池の電極に
用いるＰｔ触媒が改質ガスに含まれるＣＯによって被毒
される恐れがある。Ｐｔ触媒の被毒が起こると、水素の
反応が阻害され、燃料電池の発電効率が著しく低下す
る。そのため、水素精製装置を利用して、ＣＯを１００
ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下に除去する必要
がある。

【０００３】通常、ＣＯを除去するためには、水素精製
装置における、ＣＯ変成触媒体を設置したＣＯ変成部で
ＣＯと水蒸気とをシフト反応させ、二酸化炭素と水素と
に転換し、数千ｐｐｍ〜１％程度の濃度までＣＯ濃度を
低減させる。

【０００４】その後、微量の空気を利用して酸素を加
え、ＣＯ選択酸化触媒体によって、燃料電池に悪影響を
およぼさない数ｐｐｍレベルまでＣＯを除去する。ここ
で、充分にＣＯを除去するためには、ＣＯ濃度の１〜３
倍程度の酸素を加える必要があるが、このとき、水素も
酸素量に対応して消費される。そして、ＣＯ濃度が高い
場合には、加えるべき酸素量も増加し、消費される水素
が増大するため、装置全体の効率が大きく低下する。

【０００５】したがって、ＣＯ変成触媒体を設置したＣ
Ｏ変成部において、ＣＯを充分に低減させておくことが
必要となる。

【０００６】従来から、ＣＯ変成触媒には、低温用ＣＯ
変成触媒としては、１５０〜３００℃で使用可能な銅−
亜鉛系触媒、銅−クロム系触媒などが用いられ、高温用
ＣＯ変成触媒としては、３００℃以上で機能する鉄−ク
ロム系触媒などが用いられている。これらのＣＯ変成触
媒は、化学プラントや燃料電池用水素発生器などの用途
に応じて、低温用ＣＯ変成触媒のみで使用したり、高温
用ＣＯ変成触媒と低温用ＣＯ変成触媒とを組み合わせて
使用されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
銅系の低温用ＣＯ変成触媒を中心に用いた場合、非常に
高い触媒活性が得られるが、使用前に還元処理を施して
活性化させる必要がある。そして、活性化処理中に発熱
するため、触媒が耐熱温度以上にならないように、例え
ば還元ガスの供給量を調節しながら、長時間かけて処理
する必要があった。また、一度活性化させたＣＯ変成触
媒は、装置の停止時などに酸素が混入した場合には再酸
化されて劣化する可能性があるため、酸化を防止するな
どの対策が必要であった。さらに、低温用ＣＯ変成触媒
は、耐熱性が低く、装置の始動時に触媒を急激に加熱す
ることができないため、徐々に温度を上昇させるなどの
対策が必要であった。

【０００８】一方、高温用ＣＯ変成触媒のみを用いた場
合には、耐熱性が高く温度が多少上昇しすぎても問題は
ないため、始動時の加熱などが容易になる。

【０００９】しかしながら、ＣＯ変成反応は、高温領域
においてＣＯ濃度を低減させる方向には進行しにくい平
衡反応であり、高温でしか機能しない高温用ＣＯ変成触
媒を用いた場合には、ＣＯ濃度を１％以下にすることが
困難であった。そのため、後に接続するＣＯ浄化部での
浄化効率が低下してしまうことがあった。

【００１０】このように、従来の技術においては、たと
えば、水素精製装置の起動に時間を要したり、取り扱い
が煩雑なため、頻繁に起動停止を繰り返す用途には、充
分には適用できないという課題があった。

【００１１】本発明は、上記従来のこのような課題を考
慮し、たとえば、始動時の加熱などが容易であり、高い
ＣＯ浄化効率を有する水素精製装置を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第一の本発明（請求項１
に対応）は、水素、一酸化炭素および水蒸気を含む改質
ガスから一酸化炭素を除去するための一酸化炭素変成触
媒体を備えた水素精製装置であって、前記一酸化炭素変
成触媒体は、Ｚｒおよび／またはＡｌがＣｅに対して複
合化された複合酸化物に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕの内
の少なくとも一つが担持されたものであることを特徴と
する水素精製装置である。

【００１３】第二の本発明（請求項２に対応）は、前記
複合酸化物には、少なくともＰｔが担持されていること
を特徴とする第一の本発明の水素精製装置である。

【００１４】第三の本発明（請求項３に対応）は、前記
複合酸化物における酸素を除いた元素の組成比率は、Ｃ
ｅが５〜９０原子パーセント、残りがＺｒおよび／また
はＡｌであることを特徴とする第二の本発明の水素精製
装置である。

【００１５】第四の本発明（請求項４に対応）は、前記
複合酸化物は、固溶体を形成していることを特徴とする
第三の本発明の水素精製装置である。

【００１６】第五の本発明（請求項５に対応）は、前記
一酸化炭素変成触媒体は、複数段に分割されており、前
記複数段に分割された各一酸化炭素変成触媒体同士の間
には、前記改質ガスの冷却を行うための冷却部が設けら
れていることを特徴とする第一から第四の何れかの本発
明の水素精製装置である。

【００１７】第六の本発明（請求項６に対応）は、前記
複数段への分割は、前記改質ガスの流れていく方向に対
して行われており、前記分割された各一酸化炭素変成触
媒体におけるＣｅの組成比率は、前記改質ガスの流れて
いく方向に対してより上流にある方がより高いことを特
徴とする第五の本発明の水素精製装置である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下では、本発明にかかる実施の
形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

【００１９】（実施の形態１）はじめに、図１を参照し
ながら、本実施の形態における水素精製装置の構成につ
いて説明する。なお、図１は、本実施の形態における水
素精製装置の構成を示す概略縦断面図である。

【００２０】図１において、１は、ＣＯ変成触媒体（以
下では、単に触媒体ともいう）であり、反応室２の内部
に設置した。３は、改質ガス入口であり、ここから改質
ガスを導入する。ＣＯ変成触媒体１で反応した改質ガス
は、改質ガス出口より排出される。

【００２１】なお、触媒体１の上流側には、改質ガスが
均一に流れるように拡散板５を設置してある。また、反
応器を一定温度に保つために、必要箇所は、外周をセラ
ミックウールからなる断熱材６で覆った。

【００２２】ここで、触媒体１には、セリウム（以下Ｃ
ｅと記す）とジルコニア（以下Ｚｒと記す）との複合酸
化物にＰｔを担持した触媒を、コージェライトハニカム
にコーティングしたものを用いた。

【００２３】つぎに、本実施の形態における水素精製装
置の動作について説明する。

【００２４】水素精製装置に供給する改質ガスを発生さ
せるために用いる燃料としては、天然ガス、メタノー
ル、ガソリンなどがあり、改質方法も、水蒸気を加える
水蒸気改質、空気を加えておこなう部分改質などがある
が、ここでは、天然ガスを水蒸気改質して改質ガスを得
る場合について述べる。

【００２５】天然ガスを水蒸気改質した場合の改質ガス
の組成は、改質触媒体の温度によって多少変化するが、
水蒸気を除いた平均的な値として、水素が約８０％、二
酸化炭素、一酸化炭素がそれぞれ約１０％含まれる。

【００２６】天然ガスの改質反応は、５００〜８００℃
程度でおこなうのに対し、ＣＯと水蒸気が反応する変成
反応は、１５０〜３５０℃程度で進行するため、改質ガ
スは、改質ガス入口３の手前で冷却してから供給する。
ＣＯ変成触媒体１通過後のＣＯ濃度は、約０．５％まで
低減され、改質ガス出口４より排出される。

【００２７】次に、本実施の形態の水素精製装置の動作
原理について説明する。

【００２８】ＣＯ変成反応は、温度に依存する平衡反応
であり、低温で反応させるほど、ＣＯ濃度を低減させる
ことができる。一方、低温になると触媒上での反応速度
が低下する。したがって、ＣＯ濃度が極小値をとる温度
が存在する。

【００２９】従来の水素精製装置においてＣＯ変成触媒
として用いられる銅−亜鉛触媒、銅−クロム触媒などの
銅系の変成触媒は、１５０〜２５０℃の低温でＣＯ変成
反応を行うことができ、条件によっては、ＣＯ濃度を数
百〜千ｐｐｍ前後にまで低減させることができる。

【００３０】しかし、銅系の触媒は、反応器に充填した
後、水素や改質ガスなどの還元ガスを流通させて活性化
させる必要があるとともに、耐熱性は３００℃前後と低
い。したがって、活性化時の反応熱で耐熱温度を超えな
いように、還元ガスを不活性ガスなどで希釈して供給す
るか、または少流量で徐々に反応させる必要があり、反
応に長時間を要する。また、装置の起動時にも、過昇温
によって耐熱温度を超えないように、ゆっくりと長時間
かけて加熱する必要があり、頻繁に起動停止を繰り返す
ような用途には、問題点が多い。

【００３１】一方、本発明の水素精製装置では、触媒体
１として貴金属触媒Ｐｔを用いており、銅系の触媒と比
較して非常に高い耐熱性を持つため、装置の起動時に５
００℃程度の高温になった場合でも、触媒の大きな劣化
は無い。また、銅系触媒のように、長時間の還元処理を
行う必要もない。また、装置を停止させた場合に空気が
混入しても銅系触媒よりも触媒劣化は少ない。

【００３２】なお、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＲｕなど
を活性成分とする貴金属触媒は、活性が高いために、反
応の選択性が比較的低い。そのため、条件によっては、
ＣＯ変成反応の副反応として、ＣＯまたは二酸化炭素の
メタン化反応も進行することがあり、メタン化反応の進
行による水素の消費が、装置全体の効率を低下させるこ
とが懸念される。

【００３３】ただし、通常、ＣＯ変成反応を行う１５０
〜４５０℃の温度領域では、高温になるほどメタン化反
応が顕著となるが、貴金属の種類によっても、メタン生
成率は異なる。これは、貴金属の種類によってＣＯの吸
着機構が異なるためであり、メタン化反応が進行しやす
いＣＯの吸着機構をもつＰｄ、ＲｈおよびＲｕは、比較
的低温でメタンを発生させ、ＣＯ変成反応を行うことが
できる温度領域が狭くなる。これに対して、本実施の形
態で用いるＰｔ触媒は、メタン化反応を起こしにくく、
広い温度範囲でＣＯ変成反応を行うことができる。した
がって、メタン化反応の進行によって大量の水素が消費
されることはなく、本実施の形態の水素精製装置置は、
効率よく稼働することができる。

【００３４】また、Ｃｅを助触媒として添加することに
よって、Ｐｔ触媒のＣＯ変成反応に対する活性が向上す
るとともに、メタン化反応を抑制することができる。担
体に含有するＣｅの比率が高いほど、メタン化反応を抑
制することができ、酸化セリウムを担体として用いた場
合が、最も変成反応に対する低温活性が高く、メタン化
反応も抑制できる。

【００３５】ただし、酸化セリウムは、耐熱性がアルミ
ナやジルコニアなどの担体と比較して低く、６００℃を
越える温度になるような条件で使用した場合や、装置の
起動や停止時に水凝縮が生じた場合には、触媒活性が低
下する可能性がある。これは、熱による焼結で、酸化セ
リウムの比表面積が低下したり、塩基性である酸化セリ
ウムが、改質ガス中の二酸化炭素と反応することが原因
である。

【００３６】一方、本発明の水素精製装置では、触媒担
体として、ＣｅにＺｒを複合化させた複合酸化物を用い
ており、触媒担体の安定性が向上し、触媒の活性低下が
生じにくい。ＣｅとＺｒの比率は、Ｃｅが少ない（すな
わち、Ｚｒが多い）ほど耐熱性も上がり安定であるが、
Ｃｅの含有量の減少とともに、高温域でのメタン化反応
が進行しやすくなる。そのため、Ｃｅの含有量は、５原
子％以上であることが好ましい。ただし、Ｃｅの含有量
が９０原子％よりも高いと、酸化セリウムとほぼ同じの
性能しか得られない。なお、Ｃｅに対してＺｒを複合化
させる方法は、特に限定はなく、例えば共沈法、ゾルゲ
ル法、アルコキシド法などを用いることができる。

【００３７】また、酸化セリウムとジルコニアとが、固
溶体を形成して均一に複合化されている場合には、担体
の安定性が高くなるとともに、メタン化反応の進行も抑
制される。これは、酸化セリウムやジルコニアが固溶せ
ずに存在していた場合に、それぞれ材料単独の低耐熱
性、メタン化反応性の特性が現れるためである。固溶体
の形成は、粉末Ｘ線回折測定で確認でき、酸化セリウム
やジルコニアの単相の回折線強度が小さいほど、均一に
固溶体が形成されていることが分かる。

【００３８】充分な触媒活性を得るためにはＰｔ粒子を
小さくし、多くの活性点を持つことが必要であるが、こ
のためには、ＢＥＴ比表面積が１当たり１０平方メート
ル以上ある金属酸化物にＰｔを担持させるのが、好まし
い。ここで、ＢＥＴ比表面積とは、粉末に窒素を吸着さ
せておこなう公知の測定法で求められる比表面積のこと
である。

【００３９】ＢＥＴ比表面積の上限は、特に限定はな
く、１ｇ当たり１００〜２００平方メートルであって
も、同様に高い活性が得られるが、１ｇ当たり１００平
方メートル以上になると、比表面積増加による効果は小
さくなる。金属酸化物および複合金属酸化物のＢＥＴ比
表面積が、１ｇ辺り１０平方メートル未満であった場合
には、Ｐｔが充分吸着せずにＰｔの分散度が低下し、充
分な触媒活性が得られない。なお、Ｐｔの粒径を小さく
するため、Ｐｔ担持量を少なくした場合、活性点の数が
減少し、充分な活性は得られない。

【００４０】また、本実施の形態では、Ｃｅに対してＺ
ｒを複合化させた複合酸化物を用いたが、ここにＡｌを
添加することによって、高温域での比表面積減少が小さ
くなり、耐熱性が向上する。また、Ｚｒの代わりに、Ａ
ｌのみを複合化させた場合でも、同様の効果が得られ
る。要するに、本発明の複合酸化物は、Ｚｒおよび／ま
たはＡｌがＣｅに対して複合化された複合酸化物であれ
ばよい。

【００４１】また、本実施の形態では、触媒体の形状
は、触媒をコージェライトハニカムにコーティングした
ものを用いたが、担体の形状をペレット形状とし、Ｐｔ
塩を含浸させてＣＯ変成触媒体を作製しても、同様の性
能を有する変成触媒体が得られる。

【００４２】（実施の形態２）つぎに、図２を参照しな
がら、本実施の形態における水素精製装置の構成と動作
について説明する。なお、図２は、本実施の形態におけ
る水素精製装置の構成を示す概略縦断面図である。

【００４３】本実施の形態における水素精製装置は、図
２に示すように、触媒体を２段に分割して触媒体の中間
に冷却部を設けており、作用効果の大部分は、実施の形
態１と類似である。したがって、異なる点を中心に本実
施の形態を説明する。

【００４４】触媒体を第１触媒体１１と第２触媒体１３
とに分割し、中間に冷却部を設け、冷却ファン１９で改
質ガスを冷却することにより、少ない触媒量でＣＯ濃度
を低減することができる。なぜならば、ＣＯ変成反応は
発熱反応であるため、触媒体の上流部で発生した反応熱
は、改質ガスによって下流部に伝達される。このため、
触媒体の温度は、下流部の方が高温になりやすく、上流
部でＣＯ濃度を充分に低減しても、高温の下流部で、再
び逆反応により、ＣＯ濃度が増加する。したがって、下
流側の第２触媒体１３を第１触媒体１１よりも低温にす
ることによって、逆反応を抑制できるからである。

【００４５】また、高温になりやすい上流側の触媒体１
１に、Ｃｅの含有量の多い複合酸化物を用いるのが、望
ましい。なぜならば、Ｃｅの含有量の多い複合酸化物を
高温になりやすい上流側に用いることにより、メタン化
反応によって装置の作動が制限を受ける高温域において
も、ＣＯ変成反応を促進することが可能な作動温度域を
拡大することができ、より装置の制御が容易にできるか
らである。

【００４６】さらに、起動時に水の凝縮が起こりやすい
下流部に、Ｃｅの含有量の少ない複合酸化物を用いるこ
とによりメタン化反応が進行しにくくなり、前述したよ
うな水による特性低下を抑制することができ、耐久寿命
の長期化ができる。

【００４７】なお、本実施の形態では、触媒体を第１触
媒体１１と第２触媒体１３とに分割する２段構成とした
が、特に段数に制限はなく、各段の触媒体がそれぞれ最
適な温度に制御できる構成であれば、高い特性が得られ
る。

【００４８】

【実施例】（実施例１）表１に示す組成の金属酸化物、
または複合酸化物１〜１５に、Ｐｔを１重量％担持し
た。これをコージェライトハニカムにコーティングし
て、図１に示す反応室２に設置した。

【００４９】改質ガス入口３より、一酸化炭素８％、二
酸化炭素８％、水蒸気２０％、残りが水素である改質ガ
スを、毎分１０リットルの流量で導入した。改質ガス温
度を制御し、触媒体１で反応させた後に、改質ガス出口
４より排出されるガスの組成をガスクロマトグラフィで
測定した。

【００５０】ＣＯ濃度の最低値、触媒温度が４００℃に
おける反応後のガス中のメタン濃度を測定し、さらに、
装置を停止させた後、再び起動させる動作を１０回繰り
返し、ＣＯ濃度を測定して触媒の活性変化を確認した。
これらの結果を、表１にまとめて示す。

【００５１】

【表１】表１に示された実験結果より、前述したつぎのような事
実が裏付けられる。たとえば、酸化セリウムは、変成反
応に対する活性が極めて高く、メタン化反応も抑制でき
るが、アルミナやジルコニアなどと比較して、装置の起
動停止の繰り返しにより触媒活性が低下しやすい。ま
た、触媒担体としてＣｅにＺｒを複合化させた複合酸化
物を用いるとき、Ｃｅの比率が少ないほど、（１）触媒
の活性低下は生じにくいが、（２）たとえば高温域での
メタン化反応は進行しやすくなる。

【００５２】なお、Ａｌは、Ｚｒと同様にＣｅと複合酸
化物を作りやすく、Ａｌ₂Ｏ₃単体としても安定である。
したがって、具体的なデータは省略するが、Ｃｅに対し
て、（ａ）Ａｌ、または（ｂ）ＺｒおよびＡｌを複合化
させた複合酸化物を用いた場合にも、Ｃｅに対してＺｒ
を複合化させた複合酸化物を用いた場合と同様の実験結
果が得られる。

【００５３】（実施例２）実施例１で用いた表１中の試
料６に示したＺｒとＣｅの比率が原子数にして１対１で
ある複合酸化物に、Ｐｔを１重量％担持した。これをコ
ージェライトハニカムにコーティングし、第１触媒体１
１と第２触媒体１３との体積の合計を実施例１と同じに
して、図２に示す第１反応室１２と第２反応室１４とに
それぞれ設置した。

【００５４】改質ガス入口１５より、一酸化炭素８％、
二酸化炭素８％、水蒸気２０％、残りが水素である改質
ガスを、毎分１０リットルの流量で導入した。ＣＯ濃度
の最低値、第１触媒体１１の温度が４００℃における反
応後のガス中のメタン濃度は、それぞれ０．０９％、
０．０６％であった。さらに、装置を停止させた後、再
び起動させる動作を１０回繰り返し、ＣＯ濃度を測定し
て触媒の活性変化を確認したところ、０．１１％であっ
た。

【００５５】このように、本実施例における触媒体を用
いた場合、何れのＣＯ濃度も、メタン濃度も、実施例１
における試料６を利用した触媒体を用いた場合よりも低
くなっている。したがって、実施の形態２で説明された
冷却部は、ＣＯ濃度を低減させる方向への反応の進行を
促進し、水素精製装置の高能率稼働に寄与していること
が裏付けられた。

【００５６】（実施例３）実施例２で、第１触媒体１
１、第２触媒体１３に用いる複合酸化物におけるＣｅと
Ｚｒとの比率を、それぞれ９対１、１対９とし、上流側
の触媒体に含まれるＣｅの含有量を多くなるようにし
た。実施例２と同様に、ＣＯ濃度の最低値、第１触媒体
１１の温度が４００℃における反応後のガス中のメタン
濃度を測定すると、それぞれ０．０９％、０．０１％で
あった。さらに、装置を停止させた後、再び起動させる
動作を１０回繰り返し、ＣＯ濃度を測定して触媒の活性
変化を確認したところ、０．０９％であった。

【００５７】このように、本実施例における触媒体を用
いた場合、何れのＣＯ濃度も、メタン濃度も、実施例２
における触媒体を用いた場合よりも低くなる傾向が見ら
れる。特に、メタン濃度に関して、この傾向は顕著であ
る。したがって、前述されたように、Ｃｅの含有量の多
い複合酸化物を高温になりやすい上流側に用いることに
より、メタン化反応の進行が抑制され、水素精製装置の
高能率稼働が促進されることが裏付けられた。

【００５８】（比較例１）本発明の複合酸化物にＰｔを
担持させたものの代わりに、本比較例においては、触媒
体１として従来の銅亜鉛触媒を用い、実施例１と同様
に、図１に示す反応室２に設置した。改質ガス入口３よ
り、一酸化炭素８％、二酸化炭素８％、水蒸気２０％、
残りが水素である改質ガスを、毎分１０リットルの流量
で導入した。改質ガス温度を制御し、触媒体１で反応さ
せた後に、改質ガス出口４より排出されるガスの組成を
ガスクロマトグラフィで測定したところ、ＣＯ濃度の最
低値は０．０８％であった。さらに、装置を停止させた
後、再び起動させる動作を１０回繰り返し、ＣＯ濃度を
測定して触媒の活性変化を確認したところ、ＣＯ濃度の
最低値は４％であった。

【００５９】このように、本比較例における触媒体を用
いた場合、１０回起動停止後のＣＯ濃度は、前述の実施
例における触媒体を用いた場合よりも著しく高い。した
がって、前述されたように、本発明の水素精製装置は、
運転の起動停止を繰り返した場合にも、酸素混入などに
よる影響を受けにくく、長期間にわたって安定に動作す
ることが裏付けられた。

【００６０】以上述べたところから明らかなように、本
発明は、たとえば、少なくとも水素ガス、一酸化炭素お
よび水蒸気を含む改質ガスを供給する改質ガス供給部、
および前記改質ガス供給部の下流側に位置する一酸化炭
素変成触媒体を具備した反応室を備える水素精製装置で
あって、前記一酸化炭素変成触媒体は、Ｃｅに対して少
なくともＺｒおよび／またはＡｌが複合化された複合酸
化物に少なくともＰｔを担持させてあることを特徴とす
るものである。

【００６１】このとき、複合酸化物における組成比率
は、Ｃｅが５〜９０原子％、残りがＺｒおよび／または
Ａｌであることが好ましい。また、複合酸化物が固溶体
を形成していることが好ましい。また、一酸化炭素変成
触媒体が複数段に分割されており、各触媒体の中間に放
熱部、もしくは冷却部が設けられてあることが好まし
い。また、複合酸化物は、改質ガスの流れ方向に対して
上流部より下流部におけるＣｅの含有比率が低いことが
好ましい。

【００６２】なお、本発明の複合酸化物に担持されてい
るのは、上述された本実施の形態では、Ｐｔであった
が、これに限らず、要するに、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ
の内の少なくとも一つであればよい。ただし、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕなどを活性成分とする貴金属触媒は、前述した
ようにメタン化反応を進行させてしまうことがあるた
め、Ｐｔを利用することが最も好ましい。よって、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕなどを利用する場合にも、前記複合酸化
物には少なくともＰｔが担持されており、これらはＰｔ
を主体として添加されていることが望ましい。

【００６３】このように、本発明の水素精製装置は、Ｃ
Ｏ変成触媒体の耐久性が改善されており、装置の起動停
止を繰り返した場合でも安定に動作することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、たとえば、始動時の加熱などが容易であり、高いＣ
Ｏ浄化効率を有する水素精製装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る水素精製装置を含
む水素発生装置の構成を示す概略縦断面図

【図２】本発明の実施の形態２に係る水素精製装置を含
む水素発生装置の構成を示す概略縦断面図

【符号の説明】

１触媒体２反応室３、１５改質ガス入口４、１６改質ガス出口５、１７拡散板６、１８断熱材１１第１触媒体１２第１反応室１３第２触媒体１４第２反応室１９冷却ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原誠二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者富澤猛大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4G040 FA04 FB04 FC07 FE01 4G069 AA03 AA08 BB02A BB02B BB06A BB06B BC70A BC71A BC72A BC75A BC75B CC29 CC32 DA05 FA02 FB14 FC08 4G140 FA04 FB04 FC07 FE01 4H060 AA02 BB08 BB12 CC13 FF02 GG02 5H027 AA02 BA01 BA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素、一酸化炭素および水蒸気を含む改
質ガスから一酸化炭素を除去するための一酸化炭素変成
触媒体を備えた水素精製装置であって、前記一酸化炭素変成触媒体は、Ｚｒおよび／またはＡｌ
がＣｅに対して複合化された複合酸化物に、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕの内の少なくとも一つが担持されたもの
であることを特徴とする水素精製装置。
【請求項２】前記複合酸化物には、少なくともＰｔが
担持されていることを特徴とする請求項１記載の水素精
製装置。
【請求項３】前記複合酸化物における酸素を除いた元
素の組成比率は、Ｃｅが５〜９０原子パーセント、残り
がＺｒおよび／またはＡｌであることを特徴とする請求
項２記載の水素精製装置。
【請求項４】前記複合酸化物は、固溶体を形成してい
ることを特徴とする請求項３記載の水素精製装置。
【請求項５】前記一酸化炭素変成触媒体は、複数段に
分割されており、前記複数段に分割された各一酸化炭素変成触媒体同士の
間には、前記改質ガスの冷却を行うための冷却部が設け
られていることを特徴とする請求項１から４の何れかに
記載の水素精製装置。
【請求項６】前記複数段への分割は、前記改質ガスの
流れていく方向に対して行われており、前記分割された各一酸化炭素変成触媒体におけるＣｅの
組成比率は、前記改質ガスの流れていく方向に対してよ
り上流にある方がより高いことを特徴とする請求項５記
載の水素精製装置。