JP2003126693A - 一酸化炭素を選択的に酸化する触媒、一酸化炭素濃度を低減する方法および燃料電池システム - Google Patents
一酸化炭素を選択的に酸化する触媒、一酸化炭素濃度を低減する方法および燃料電池システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一酸化炭素および水素を含有する原料ガスか
ら一酸化炭素を選択的に酸化するための触媒、該触媒を
用いて一酸化炭素濃度を低減する方法、および該方法を
用いた燃料電池システムを提供する。 【解決手段】 表面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１
０質量パーセント懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが
７以上である無機酸化物担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａ
ｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少なくと
も一種の金属を担持した触媒を用いることにより、一酸
化炭素および水素を含有する原料ガス中の一酸化炭素を
選択的に酸化して一酸化炭素濃度を低減することができ
る。
ら一酸化炭素を選択的に酸化するための触媒、該触媒を
用いて一酸化炭素濃度を低減する方法、および該方法を
用いた燃料電池システムを提供する。 【解決手段】 表面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１
０質量パーセント懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが
７以上である無機酸化物担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａ
ｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少なくと
も一種の金属を担持した触媒を用いることにより、一酸
化炭素および水素を含有する原料ガス中の一酸化炭素を
選択的に酸化して一酸化炭素濃度を低減することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一酸化炭素および水
素を含有する原料ガスから一酸化炭素を選択的に酸化し
て、一酸化炭素濃度を低減するための触媒、該触媒を用
いて一酸化炭素濃度を低減する方法および該方法を用い
た燃料電池システムに関する。
素を含有する原料ガスから一酸化炭素を選択的に酸化し
て、一酸化炭素濃度を低減するための触媒、該触媒を用
いて一酸化炭素濃度を低減する方法および該方法を用い
た燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は燃料の燃焼反応による自由エ
ネルギー変化を直接電気エネルギーとして取り出せるた
め、高い効率が得られるという特徴がある。さらに有害
物質を排出しないことも相俟って、様々な用途への展開
が図られている。特に固体高分子形燃料電池は、出力密
度が高く、コンパクトで、しかも低温で作動するのが特
徴である。
ネルギー変化を直接電気エネルギーとして取り出せるた
め、高い効率が得られるという特徴がある。さらに有害
物質を排出しないことも相俟って、様々な用途への展開
が図られている。特に固体高分子形燃料電池は、出力密
度が高く、コンパクトで、しかも低温で作動するのが特
徴である。
【０００３】一般的に燃料電池用の燃料ガスとしては水
素を主成分とするガスが用いられるが、その原料には天
然ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯油等の炭化水素、メタノー
ル、エタノール等のアルコール、およびジメチルエーテ
ル等のエーテル等が用いられる。しかし、これらの原料
中には水素以外の元素も存在するため、燃料電池への燃
料ガス中に炭素由来の不純物が混入することは避けられ
ない。中でも一酸化炭素は燃料電池の電極触媒として使
われている白金系貴金属を被毒するため、燃料ガス中に
一酸化炭素が存在すると充分な発電特性が得られなくな
る。特に低温作動させる燃料電池ほど一酸化炭素吸着は
強く、被毒を受けやすい。このため固体高分子形燃料電
池を用いたシステムでは燃料ガス中の一酸化炭素の濃度
が低減されていることが必要不可欠である。
素を主成分とするガスが用いられるが、その原料には天
然ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯油等の炭化水素、メタノー
ル、エタノール等のアルコール、およびジメチルエーテ
ル等のエーテル等が用いられる。しかし、これらの原料
中には水素以外の元素も存在するため、燃料電池への燃
料ガス中に炭素由来の不純物が混入することは避けられ
ない。中でも一酸化炭素は燃料電池の電極触媒として使
われている白金系貴金属を被毒するため、燃料ガス中に
一酸化炭素が存在すると充分な発電特性が得られなくな
る。特に低温作動させる燃料電池ほど一酸化炭素吸着は
強く、被毒を受けやすい。このため固体高分子形燃料電
池を用いたシステムでは燃料ガス中の一酸化炭素の濃度
が低減されていることが必要不可欠である。
【０００４】一酸化炭素濃度を低減させる方法として
は、原料を改質して得られた改質ガス中の一酸化炭素を
水蒸気と反応させ、水素と二酸化炭素に転化する方法、
いわゆる水性ガスシフト反応を用いることが考えられる
が、通常、この方法では０．５〜１ｖｏｌ％程度までし
か一酸化炭素濃度を低減することができない。しかし、
燃料電池電極に用いられる触媒の一酸化炭素耐性は用い
られる金属種にも依るが、燃料電池が効率よく作動する
ためには燃料ガス中の一酸化炭素濃度は１００ｖｏｌｐ
ｐｍ以下であることが望ましく、水性ガスシフト反応の
みでは不充分である。そこで、水性ガスシフト反応によ
り０．５〜１ｖｏｌ％程度にまで下げた一酸化炭素濃度
をさらに低減することが求められる。
は、原料を改質して得られた改質ガス中の一酸化炭素を
水蒸気と反応させ、水素と二酸化炭素に転化する方法、
いわゆる水性ガスシフト反応を用いることが考えられる
が、通常、この方法では０．５〜１ｖｏｌ％程度までし
か一酸化炭素濃度を低減することができない。しかし、
燃料電池電極に用いられる触媒の一酸化炭素耐性は用い
られる金属種にも依るが、燃料電池が効率よく作動する
ためには燃料ガス中の一酸化炭素濃度は１００ｖｏｌｐ
ｐｍ以下であることが望ましく、水性ガスシフト反応の
みでは不充分である。そこで、水性ガスシフト反応によ
り０．５〜１ｖｏｌ％程度にまで下げた一酸化炭素濃度
をさらに低減することが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一酸化炭素濃度をさら
に低減する方法としては、一酸化炭素を吸着分離する方
法や膜分離する方法が考えられる。しかし、これらの方
法では得られる水素純度は高いものの、装置コストが高
く、装置サイズも大きくなるという問題があり、現実的
でない。
に低減する方法としては、一酸化炭素を吸着分離する方
法や膜分離する方法が考えられる。しかし、これらの方
法では得られる水素純度は高いものの、装置コストが高
く、装置サイズも大きくなるという問題があり、現実的
でない。
【０００６】これに対し化学的な方法はより現実的な方
法である。化学的方法としては、一酸化炭素をメタン化
する方法、酸化して二酸化炭素に転化する方法などが考
えられる。しかし、前者のメタン化する方法では燃料電
池の燃料となる水素をロスすることから、効率的には適
当ではない。従って、後者の一酸化炭素を酸化して二酸
化炭素とする方法を採用するのが適当である。この方法
においてポイントとなるのは、大過剰に存在する水素中
に微量ないし少量混在する一酸化炭素を選択的に酸化処
理できるかである。本発明者らはかかる課題について鋭
意研究した結果、本発明を完成したものである
法である。化学的方法としては、一酸化炭素をメタン化
する方法、酸化して二酸化炭素に転化する方法などが考
えられる。しかし、前者のメタン化する方法では燃料電
池の燃料となる水素をロスすることから、効率的には適
当ではない。従って、後者の一酸化炭素を酸化して二酸
化炭素とする方法を採用するのが適当である。この方法
においてポイントとなるのは、大過剰に存在する水素中
に微量ないし少量混在する一酸化炭素を選択的に酸化処
理できるかである。本発明者らはかかる課題について鋭
意研究した結果、本発明を完成したものである
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
は、表面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パー
セント懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上であ
る無機酸化物に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｒｈおよび
Ｉｒからなる群より選択される少なくとも一種の金属を
担持したことを特徴とする水素および一酸化炭素を含有
するガスから一酸化炭素を選択的に酸化する触媒に関す
る。本発明の第１においては、無機酸化物が酸化マグネ
シウム、酸化カルシウムまたはこれらの酸化物を含有す
る複合酸化物であり、担持金属がＲｕおよび／またはＰ
ｔであることが好ましい。また前記複合酸化物として
は、シリカマグネシアまたはシリカカルシアが好まし
い。
は、表面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パー
セント懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上であ
る無機酸化物に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｒｈおよび
Ｉｒからなる群より選択される少なくとも一種の金属を
担持したことを特徴とする水素および一酸化炭素を含有
するガスから一酸化炭素を選択的に酸化する触媒に関す
る。本発明の第１においては、無機酸化物が酸化マグネ
シウム、酸化カルシウムまたはこれらの酸化物を含有す
る複合酸化物であり、担持金属がＲｕおよび／またはＰ
ｔであることが好ましい。また前記複合酸化物として
は、シリカマグネシアまたはシリカカルシアが好まし
い。
【０００８】本発明の第２は、一酸化炭素および水素を
含有する原料ガスから一酸化炭素濃度を低減する方法で
あって、該原料ガスに酸素含有ガスを加え、表面積が１
５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント懸濁させ
た液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機酸化物に
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群よ
り選択される少なくとも一種の金属を担持した触媒の存
在下に酸化反応を行なうことを特徴とする一酸化炭素を
選択的に酸化して該原料ガスから一酸化炭素濃度を低減
する方法に関する。本発明の第２においては、酸素と原
料ガス中の一酸化炭素の比がモル比で０．５〜３である
ことが好ましい。また本発明の第２においては、原料ガ
スが炭化水素、アルコールまたはエーテルを脱硫反応、
改質反応および水性ガスシフト反応することにより得ら
れたものであることが好ましい。また本発明の第２にお
いては、原料ガス中の一酸化炭素濃度が０．１〜２ｖｏ
ｌ％であることが好ましい。また本発明の第２において
は、酸化処理後の生成ガス中の一酸化炭素濃度が１００
ｖｏｌｐｐｍ以下であることが好ましい。
含有する原料ガスから一酸化炭素濃度を低減する方法で
あって、該原料ガスに酸素含有ガスを加え、表面積が１
５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント懸濁させ
た液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機酸化物に
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群よ
り選択される少なくとも一種の金属を担持した触媒の存
在下に酸化反応を行なうことを特徴とする一酸化炭素を
選択的に酸化して該原料ガスから一酸化炭素濃度を低減
する方法に関する。本発明の第２においては、酸素と原
料ガス中の一酸化炭素の比がモル比で０．５〜３である
ことが好ましい。また本発明の第２においては、原料ガ
スが炭化水素、アルコールまたはエーテルを脱硫反応、
改質反応および水性ガスシフト反応することにより得ら
れたものであることが好ましい。また本発明の第２にお
いては、原料ガス中の一酸化炭素濃度が０．１〜２ｖｏ
ｌ％であることが好ましい。また本発明の第２において
は、酸化処理後の生成ガス中の一酸化炭素濃度が１００
ｖｏｌｐｐｍ以下であることが好ましい。
【０００９】本発明の第３は、炭化水素、アルコールお
よびエーテルから選ばれる燃料を脱硫処理、改質反応お
よび水性ガスシフト反応を行って得られる一酸化炭素お
よび水素を含有する原料ガスに酸素含有ガスを加え、表
面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント
懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機
酸化物にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒから
なる群より選択される少なくとも一種の金属を担持した
触媒の存在下に酸化反応を行って得られる燃料ガスを陰
極側燃料として供給することを特徴とする燃料電池シス
テムに関する。
よびエーテルから選ばれる燃料を脱硫処理、改質反応お
よび水性ガスシフト反応を行って得られる一酸化炭素お
よび水素を含有する原料ガスに酸素含有ガスを加え、表
面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント
懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機
酸化物にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒから
なる群より選択される少なくとも一種の金属を担持した
触媒の存在下に酸化反応を行って得られる燃料ガスを陰
極側燃料として供給することを特徴とする燃料電池シス
テムに関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の第１は、表面積が１５０ｍ2／ｇ以下
で、水に１０質量パーセント懸濁させた液の２５℃にお
けるｐＨが７以上である無機酸化物にＰｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少
なくとも一種の金属を担持したことを特徴とする水素お
よび一酸化炭素を含有するガスから一酸化炭素を選択的
に酸化除去する触媒に関する。
する。本発明の第１は、表面積が１５０ｍ2／ｇ以下
で、水に１０質量パーセント懸濁させた液の２５℃にお
けるｐＨが７以上である無機酸化物にＰｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少
なくとも一種の金属を担持したことを特徴とする水素お
よび一酸化炭素を含有するガスから一酸化炭素を選択的
に酸化除去する触媒に関する。
【００１１】無機酸化物としては、酸化マグネシウム、
酸化カルシウムまたはこれらの酸化物を含有する複合酸
化物が好ましい。複合酸化物としては、シリカマグネシ
アまたはシリカカルシアが好ましい。本発明において担
体として用いられる無機酸化物の表面積は１５０ｍ2／
ｇ以下であることが必要であり、また１ｍ2／ｇ以上で
あることが好ましい。表面積が１５０ｍ2／ｇよりも大
きいと反応ガス中の水による悪影響などの問題がある。
また表面積が１ｍ2／ｇ未満だと反応に必要なルテニウ
ムが担持されないなどの問題がある。また本発明におい
て担体として用いられる無機酸化物は、水に１０質量パ
ーセント懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上で
あることが必要であり、９以上であることが好ましい。
ｐＨが７未満の場合は酸性となり触媒と一酸化炭素との
相互作用が弱くなるなどの問題がある。担体の形状、大
きさ、成型方法は特に限定するものではない。なお成型
時には適度なバインダーを添加して成形性を高めてもよ
い。例えば、打錠成形し粉砕後適当な範囲に整粒した担
体、押し出し成形した担体、粉末あるいは球形、リング
状、タブレット状、円筒状、フレーク状など適当な形に
成形した担体などを用いることができる。細孔容積につ
いても、特に限定するものではないが、０．００５〜２
ｍｌ／ｇが好ましく、０．０１〜１ｍｌ／ｇが特に好ま
しい。
酸化カルシウムまたはこれらの酸化物を含有する複合酸
化物が好ましい。複合酸化物としては、シリカマグネシ
アまたはシリカカルシアが好ましい。本発明において担
体として用いられる無機酸化物の表面積は１５０ｍ2／
ｇ以下であることが必要であり、また１ｍ2／ｇ以上で
あることが好ましい。表面積が１５０ｍ2／ｇよりも大
きいと反応ガス中の水による悪影響などの問題がある。
また表面積が１ｍ2／ｇ未満だと反応に必要なルテニウ
ムが担持されないなどの問題がある。また本発明におい
て担体として用いられる無機酸化物は、水に１０質量パ
ーセント懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上で
あることが必要であり、９以上であることが好ましい。
ｐＨが７未満の場合は酸性となり触媒と一酸化炭素との
相互作用が弱くなるなどの問題がある。担体の形状、大
きさ、成型方法は特に限定するものではない。なお成型
時には適度なバインダーを添加して成形性を高めてもよ
い。例えば、打錠成形し粉砕後適当な範囲に整粒した担
体、押し出し成形した担体、粉末あるいは球形、リング
状、タブレット状、円筒状、フレーク状など適当な形に
成形した担体などを用いることができる。細孔容積につ
いても、特に限定するものではないが、０．００５〜２
ｍｌ／ｇが好ましく、０．０１〜１ｍｌ／ｇが特に好ま
しい。
【００１２】担持する金属はＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、
ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少なくとも一
種の金属であるが、中でもＰｔおよび／またはＲｕが好
ましく、特にＲｕが好ましい。なお、上記金属について
は、その価数は問わず、０価の状態でも、それ以外の価
数で例えば酸化物などの化合物の形態でもよいが、前者
がより好ましい。金属担持量については特に限定はない
が、０．０１〜１０質量％が好ましく、０．０３〜３質
量％が特に好ましい。
ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少なくとも一
種の金属であるが、中でもＰｔおよび／またはＲｕが好
ましく、特にＲｕが好ましい。なお、上記金属について
は、その価数は問わず、０価の状態でも、それ以外の価
数で例えば酸化物などの化合物の形態でもよいが、前者
がより好ましい。金属担持量については特に限定はない
が、０．０１〜１０質量％が好ましく、０．０３〜３質
量％が特に好ましい。
【００１３】金属担持方法についても特に制限はなく、
通常の含浸法、平衡吸着法、イオン交換法など公知の方
法を採用できる。例えば含浸法を用いた場合、通常、金
属の塩もしくは錯体を溶媒に溶解させ、担体に含浸させ
る。溶媒としては金属の塩もしくは錯体を溶解できるも
のであれば特に限定はないが、水またはエタノールが好
ましく、特にエタノールが好ましい。金属の塩もしくは
錯体としては、各種の塩化物、硝酸塩、炭酸塩などがあ
げられ、具体的には塩化ルテニウム、ルテニウムアセチ
ルアセトネート、塩化ロジウム、塩化パラジウム、塩化
イリジウム、塩化白金酸のような化合物をあげることが
できるがこれらに限定されるものではない。
通常の含浸法、平衡吸着法、イオン交換法など公知の方
法を採用できる。例えば含浸法を用いた場合、通常、金
属の塩もしくは錯体を溶媒に溶解させ、担体に含浸させ
る。溶媒としては金属の塩もしくは錯体を溶解できるも
のであれば特に限定はないが、水またはエタノールが好
ましく、特にエタノールが好ましい。金属の塩もしくは
錯体としては、各種の塩化物、硝酸塩、炭酸塩などがあ
げられ、具体的には塩化ルテニウム、ルテニウムアセチ
ルアセトネート、塩化ロジウム、塩化パラジウム、塩化
イリジウム、塩化白金酸のような化合物をあげることが
できるがこれらに限定されるものではない。
【００１４】担体に金属を担持した後、溶媒を除去する
必要があるが、その方法については特に限定はなく、例
えば空気中での自然乾燥、減圧下での脱気乾燥などを採
用することができる。乾燥の条件としては、特に限定す
るものではないが、例えば常温〜２００℃で１〜２０時
間行なうことができる。なお、乾燥した後、高温処理す
ることも好ましく行われるが、この場合、水素雰囲気
で、３００〜８００℃の温度で１〜５時間実施するのが
好ましい。上記の方法で調製された触媒を実用に供する
場合、前処理として、水素還元を行うのが好ましい。そ
の条件としては、通常、２００〜８００℃、好ましくは
３００〜５００℃で１〜５時間、好ましくは１〜３時間
を採用する。
必要があるが、その方法については特に限定はなく、例
えば空気中での自然乾燥、減圧下での脱気乾燥などを採
用することができる。乾燥の条件としては、特に限定す
るものではないが、例えば常温〜２００℃で１〜２０時
間行なうことができる。なお、乾燥した後、高温処理す
ることも好ましく行われるが、この場合、水素雰囲気
で、３００〜８００℃の温度で１〜５時間実施するのが
好ましい。上記の方法で調製された触媒を実用に供する
場合、前処理として、水素還元を行うのが好ましい。そ
の条件としては、通常、２００〜８００℃、好ましくは
３００〜５００℃で１〜５時間、好ましくは１〜３時間
を採用する。
【００１５】本発明の第２は、一酸化炭素および水素を
含有する原料ガスから一酸化炭素濃度を低減する方法で
あって、該原料ガスに酸素含有ガスを加え、表面積が１
５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント懸濁させ
た液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機酸化物に
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群よ
り選択される少なくとも一種の金属を担持した触媒の存
在下に酸化反応を行なうことを特徴とする一酸化炭素を
選択的に酸化して該原料ガスから一酸化炭素濃度を低減
する方法に関する。
含有する原料ガスから一酸化炭素濃度を低減する方法で
あって、該原料ガスに酸素含有ガスを加え、表面積が１
５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント懸濁させ
た液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機酸化物に
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群よ
り選択される少なくとも一種の金属を担持した触媒の存
在下に酸化反応を行なうことを特徴とする一酸化炭素を
選択的に酸化して該原料ガスから一酸化炭素濃度を低減
する方法に関する。
【００１６】一酸化炭素および水素を含有する原料ガス
としては、通常、燃料電池用の燃料ガスの出発原料（原
燃料）として用いられる炭化水素、あるいはアルコール
やエーテル等の含酸素炭化水素等を各種方法により改質
反応を行って得られる水素を主成分とするガスが用いら
れる。原燃料としては、天然ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯
油、ガソリンまたはこれらに相当する各種溜分や、メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素、メタノー
ル、エタノール等の各種アルコール、およびジメチルエ
ーテル等のエーテル等が用いられる。
としては、通常、燃料電池用の燃料ガスの出発原料（原
燃料）として用いられる炭化水素、あるいはアルコール
やエーテル等の含酸素炭化水素等を各種方法により改質
反応を行って得られる水素を主成分とするガスが用いら
れる。原燃料としては、天然ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯
油、ガソリンまたはこれらに相当する各種溜分や、メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素、メタノー
ル、エタノール等の各種アルコール、およびジメチルエ
ーテル等のエーテル等が用いられる。
【００１７】前記原燃料を改質する方法としては、特に
限定されるものではなく、水蒸気改質方法、部分酸化改
質方法、オートサーマルリフォーミング等の各種方法が
挙げられる。本発明においてはこれらのいずれの方法も
採用することができる。
限定されるものではなく、水蒸気改質方法、部分酸化改
質方法、オートサーマルリフォーミング等の各種方法が
挙げられる。本発明においてはこれらのいずれの方法も
採用することができる。
【００１８】なお、硫黄を高濃度に含んでいる原燃料を
そのまま改質工程に供給してしまうと、改質触媒が被毒
を受け、改質触媒の寿命も短くなるため、改質反応に先
だって、原燃料を脱硫処理しておくことが好ましい。脱
硫反応の条件は、原燃料の状態および硫黄含有量によっ
て異なるため一概には言えないが、通常、反応温度は常
温〜４５０℃が好ましく、特に常温〜３００℃が好まし
い。反応圧力は常圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜
０．２ＭＰａが好ましい。ＳＶは、液体原料を用いる場
合は、０．０１〜１５ｈ-1の範囲が好ましく、０．０５
〜５ｈ-1の範囲がさらに好ましく、０．１〜３ｈ-1の範
囲が特に好ましい。ガス燃料を用いる場合は、１００〜
１００００ｈ-1の範囲が好ましく、２００〜５０００ｈ
-1の範囲がさらに好ましく、３００〜２０００ｈ-1の範
囲が特に好ましい。
そのまま改質工程に供給してしまうと、改質触媒が被毒
を受け、改質触媒の寿命も短くなるため、改質反応に先
だって、原燃料を脱硫処理しておくことが好ましい。脱
硫反応の条件は、原燃料の状態および硫黄含有量によっ
て異なるため一概には言えないが、通常、反応温度は常
温〜４５０℃が好ましく、特に常温〜３００℃が好まし
い。反応圧力は常圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜
０．２ＭＰａが好ましい。ＳＶは、液体原料を用いる場
合は、０．０１〜１５ｈ-1の範囲が好ましく、０．０５
〜５ｈ-1の範囲がさらに好ましく、０．１〜３ｈ-1の範
囲が特に好ましい。ガス燃料を用いる場合は、１００〜
１００００ｈ-1の範囲が好ましく、２００〜５０００ｈ
-1の範囲がさらに好ましく、３００〜２０００ｈ-1の範
囲が特に好ましい。
【００１９】また改質反応条件も必ずしも限定されるも
のではないが、通常、反応温度は４００〜１，０００℃
が好ましく、特に５００〜８５０℃が好ましい。反応圧
力は常圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰ
ａが好ましい。ＳＶは０．０１〜４０ｈ-1が好ましく、
特に０．１〜１０ｈ-1が好ましい。改質反応により得ら
れるガス（改質ガス）は、主成分として水素を含むもの
の、他の成分としては、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸
気等が含有される。
のではないが、通常、反応温度は４００〜１，０００℃
が好ましく、特に５００〜８５０℃が好ましい。反応圧
力は常圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰ
ａが好ましい。ＳＶは０．０１〜４０ｈ-1が好ましく、
特に０．１〜１０ｈ-1が好ましい。改質反応により得ら
れるガス（改質ガス）は、主成分として水素を含むもの
の、他の成分としては、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸
気等が含有される。
【００２０】本発明においては、原料ガスとして前記改
質ガスを直接用いることも可能であるが、かかる改質ガ
スを予め前処理して一酸化炭素濃度をある程度低減させ
たものを用いてもよい。かかる前処理としては、改質ガ
ス中の一酸化炭素濃度を低減させるため、改質ガス中の
一酸化炭素を水蒸気と反応させ、水素と二酸化炭素に転
化する方法、いわゆる水性ガスシフト反応が挙げられ
る。水性ガスシフト反応以外の前処理としては、一酸化
炭素を吸着分離する方法、あるいは膜分離する方法等が
挙げられる。
質ガスを直接用いることも可能であるが、かかる改質ガ
スを予め前処理して一酸化炭素濃度をある程度低減させ
たものを用いてもよい。かかる前処理としては、改質ガ
ス中の一酸化炭素濃度を低減させるため、改質ガス中の
一酸化炭素を水蒸気と反応させ、水素と二酸化炭素に転
化する方法、いわゆる水性ガスシフト反応が挙げられ
る。水性ガスシフト反応以外の前処理としては、一酸化
炭素を吸着分離する方法、あるいは膜分離する方法等が
挙げられる。
【００２１】本発明においては、改質ガス中の一酸化炭
素を低減し、かつ水素を増やすためにも、改質ガスをさ
らに水性ガスシフト反応したものを原料ガスとするのが
好ましく、これにより一酸化炭素濃度の低減をより効果
的にすることができる。水性ガスシフト反応は改質ガス
の組成等によって、必ずしも反応条件は限定されるもの
ではないが、通常、反応温度は１２０〜５００℃が好ま
しく、特に１５０〜４５０℃が好ましい。反応圧力は常
圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが好
ましい。ＳＶは１００〜５０，０００ｈ-1が好ましく、
特に３００〜１０，０００ｈ-1が好ましい。
素を低減し、かつ水素を増やすためにも、改質ガスをさ
らに水性ガスシフト反応したものを原料ガスとするのが
好ましく、これにより一酸化炭素濃度の低減をより効果
的にすることができる。水性ガスシフト反応は改質ガス
の組成等によって、必ずしも反応条件は限定されるもの
ではないが、通常、反応温度は１２０〜５００℃が好ま
しく、特に１５０〜４５０℃が好ましい。反応圧力は常
圧〜１ＭＰａが好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが好
ましい。ＳＶは１００〜５０，０００ｈ-1が好ましく、
特に３００〜１０，０００ｈ-1が好ましい。
【００２２】本発明において用いる原料ガスは、一酸化
炭素および水素を含有するものであるが、一酸化炭素濃
度は、通常０．１〜２ｖｏｌ％、好ましくは０．５〜１
ｖｏｌ％である。一方、水素濃度は通常４０〜８５ｖｏ
ｌ％、好ましくは５０〜７５ｖｏｌ％である。また、一
酸化炭素および水素以外の成分として、例えば窒素、二
酸化炭素等が含まれていても良い。
炭素および水素を含有するものであるが、一酸化炭素濃
度は、通常０．１〜２ｖｏｌ％、好ましくは０．５〜１
ｖｏｌ％である。一方、水素濃度は通常４０〜８５ｖｏ
ｌ％、好ましくは５０〜７５ｖｏｌ％である。また、一
酸化炭素および水素以外の成分として、例えば窒素、二
酸化炭素等が含まれていても良い。
【００２３】本発明の第２においては、原料ガスから一
酸化炭素を酸化反応により除去するためには酸素含有ガ
スを原料ガスに加える。酸素含有ガスとしては、特に限
定されないが、空気や酸素が挙げられる。導入する酸素
含有ガスは、全酸素量と原料ガス中の一酸化炭素の濃度
比（モル比）が０．５〜３．０の範囲とすることが好ま
しく、特に０．５〜２．０が好ましい。前記濃度比が
０．５より小さい場合は、化学量論的に酸素が足りない
ため一酸化炭素との酸化反応が十分に進行しない。ま
た、前記濃度比が３．０より大きい場合は、水素の酸化
により、水素濃度の低下、水素の酸化熱により反応温度
の上昇、メタンの生成などの副反応が起こりやすくなる
ため好ましくない。
酸化炭素を酸化反応により除去するためには酸素含有ガ
スを原料ガスに加える。酸素含有ガスとしては、特に限
定されないが、空気や酸素が挙げられる。導入する酸素
含有ガスは、全酸素量と原料ガス中の一酸化炭素の濃度
比（モル比）が０．５〜３．０の範囲とすることが好ま
しく、特に０．５〜２．０が好ましい。前記濃度比が
０．５より小さい場合は、化学量論的に酸素が足りない
ため一酸化炭素との酸化反応が十分に進行しない。ま
た、前記濃度比が３．０より大きい場合は、水素の酸化
により、水素濃度の低下、水素の酸化熱により反応温度
の上昇、メタンの生成などの副反応が起こりやすくなる
ため好ましくない。
【００２４】一酸化炭素の酸化反応の際の反応圧力は、
燃料電池システムの経済性、安全性等も考慮し、常圧〜
１ＭＰａの範囲が好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが
好ましい。反応温度としては、一酸化炭素濃度を低下さ
せる温度であれば、特に限定はないが、低温では反応速
度が遅くなり、高温では選択性が低下するため、通常は
８０〜３５０℃が好ましく、特に１００〜３００℃が好
ましい。ＧＨＳＶは過剰に高すぎると一酸化炭素の酸化
反応が進行しにくくなり、一方低すぎると装置が大きく
なりすぎるため、１，０００〜５０，０００ｈ-1の範囲
が好ましく、特に３，０００〜３０，０００ｈ-1の範囲
が好ましい。
燃料電池システムの経済性、安全性等も考慮し、常圧〜
１ＭＰａの範囲が好ましく、特に常圧〜０．２ＭＰａが
好ましい。反応温度としては、一酸化炭素濃度を低下さ
せる温度であれば、特に限定はないが、低温では反応速
度が遅くなり、高温では選択性が低下するため、通常は
８０〜３５０℃が好ましく、特に１００〜３００℃が好
ましい。ＧＨＳＶは過剰に高すぎると一酸化炭素の酸化
反応が進行しにくくなり、一方低すぎると装置が大きく
なりすぎるため、１，０００〜５０，０００ｈ-1の範囲
が好ましく、特に３，０００〜３０，０００ｈ-1の範囲
が好ましい。
【００２５】本発明の方法により、出発原料ガスの一酸
化炭素濃度を１００ｖｏｌｐｐｍ以下、好ましくは５０
ｖｏｌｐｐｍ以下、最も好ましくは１０ｖｏｌｐｐｍ以
下にまで低減することができる。そのため、本発明の方
法により得られる一酸化炭素濃度が低減された燃料ガス
は、燃料電池の電極に用いられている貴金属系触媒の被
毒、劣化が抑制され、発電効率を高く保ちながら、長寿
命を維持することが可能となる。
化炭素濃度を１００ｖｏｌｐｐｍ以下、好ましくは５０
ｖｏｌｐｐｍ以下、最も好ましくは１０ｖｏｌｐｐｍ以
下にまで低減することができる。そのため、本発明の方
法により得られる一酸化炭素濃度が低減された燃料ガス
は、燃料電池の電極に用いられている貴金属系触媒の被
毒、劣化が抑制され、発電効率を高く保ちながら、長寿
命を維持することが可能となる。
【００２６】本発明の第３は、炭化水素、アルコールお
よびエーテルから選ばれる燃料を脱硫処理、改質反応お
よび水性ガスシフト反応を行って得られる一酸化炭素お
よび水素を含有する原料ガスに酸素含有ガスを加え、表
面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント
懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機
酸化物にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒから
なる群より選択される少なくとも一種の金属を担持した
触媒の存在下に酸化反応を行って得られる燃料ガスを陰
極側燃料として供給することを特徴とする燃料電池シス
テムに関する。
よびエーテルから選ばれる燃料を脱硫処理、改質反応お
よび水性ガスシフト反応を行って得られる一酸化炭素お
よび水素を含有する原料ガスに酸素含有ガスを加え、表
面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント
懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機
酸化物にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒから
なる群より選択される少なくとも一種の金属を担持した
触媒の存在下に酸化反応を行って得られる燃料ガスを陰
極側燃料として供給することを特徴とする燃料電池シス
テムに関する。
【００２７】本発明の燃料電池システムを以下に説明す
る。図１は、本発明の燃料電池システムの一例を示す概
略図である。燃料タンク３内の原燃料は燃料ポンプ４を
経て脱硫器５に流入する。この時、必要であれば選択酸
化反応器１１からの水素含有ガスを添加できる。脱硫器
５内には例えば銅−亜鉛系あるいはニッケル−亜鉛系の
収着剤などを充填することができる。脱硫器５で脱硫さ
れた原燃料は水タンク１から水ポンプ２を経た水と混合
した後、気化器６に導入され、改質器７に送り込まれ
る。
る。図１は、本発明の燃料電池システムの一例を示す概
略図である。燃料タンク３内の原燃料は燃料ポンプ４を
経て脱硫器５に流入する。この時、必要であれば選択酸
化反応器１１からの水素含有ガスを添加できる。脱硫器
５内には例えば銅−亜鉛系あるいはニッケル−亜鉛系の
収着剤などを充填することができる。脱硫器５で脱硫さ
れた原燃料は水タンク１から水ポンプ２を経た水と混合
した後、気化器６に導入され、改質器７に送り込まれ
る。
【００２８】改質器７は加温用バーナー１８で加温され
る。加温用バーナー１８の燃料には主に燃料電池１７の
アノードオフガスを用いるが必要に応じて燃料ポンプ４
から吐出される燃料を補充することもできる。改質器７
に充填する触媒としてはニッケル系、ルテニウム系、ロ
ジウム系などの触媒を用いることができる。この様にし
て製造された水素と一酸化炭素を含有する原料ガスは高
温シフト反応器９および低温シフト反応器１０により改
質反応が行われる。高温シフト反応器９には鉄−クロム
系触媒、低温シフト反応器１０には銅−亜鉛系触媒等の
触媒が充填されている。
る。加温用バーナー１８の燃料には主に燃料電池１７の
アノードオフガスを用いるが必要に応じて燃料ポンプ４
から吐出される燃料を補充することもできる。改質器７
に充填する触媒としてはニッケル系、ルテニウム系、ロ
ジウム系などの触媒を用いることができる。この様にし
て製造された水素と一酸化炭素を含有する原料ガスは高
温シフト反応器９および低温シフト反応器１０により改
質反応が行われる。高温シフト反応器９には鉄−クロム
系触媒、低温シフト反応器１０には銅−亜鉛系触媒等の
触媒が充填されている。
【００２９】高温シフト反応器９および低温シフト反応
器１０により改質されたガスは、次に選択酸化反応器１
１に導かれる。選択酸化反応器１１には、表面積が１５
０ｍ 2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント懸濁させた
液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機酸化物に、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群よ
り選択される少なくとも一種の金属を担持した触媒が充
填されている。改質ガスは空気ブロアー８から供給され
る空気と混合され、前記触媒の存在下に一酸化炭素の選
択酸化が行われ、一酸化炭素濃度は燃料電池の特性に影
響を及ぼさない程度まで低減される。
器１０により改質されたガスは、次に選択酸化反応器１
１に導かれる。選択酸化反応器１１には、表面積が１５
０ｍ 2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント懸濁させた
液の２５℃におけるｐＨが７以上である無機酸化物に、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群よ
り選択される少なくとも一種の金属を担持した触媒が充
填されている。改質ガスは空気ブロアー８から供給され
る空気と混合され、前記触媒の存在下に一酸化炭素の選
択酸化が行われ、一酸化炭素濃度は燃料電池の特性に影
響を及ぼさない程度まで低減される。
【００３０】固体高分子形燃料電池１７はアノード１
２、カソード１３、固体高分子電解質１４からなり、ア
ノード側には上記の方法で得られた一酸化炭素濃度が低
減された高純度の水素を含有する燃料ガスが、カソード
側には空気ブロアー８から送られる空気が、それぞれ必
要であれば適当な加湿処理を行なったあと（加湿装置は
図示していない）導入される。この時、アノードでは水
素ガスがプロトンとなり電子を放出する反応が進行し、
カソードでは酸素ガスが電子とプロトンを得て水となる
反応が進行する。これらの反応を促進するため、それぞ
れ、アノードには白金黒、活性炭担持のＰｔ触媒あるい
はＰｔ−Ｒｕ合金触媒などが、カソードには白金黒、活
性炭担持のＰｔ触媒などが用いられる。通常アノード、
カソードの両触媒とも、必要に応じてポリテトラフロロ
エチレン、低分子の高分子電解質膜素材、活性炭などと
共に多孔質触媒層に成形される。
２、カソード１３、固体高分子電解質１４からなり、ア
ノード側には上記の方法で得られた一酸化炭素濃度が低
減された高純度の水素を含有する燃料ガスが、カソード
側には空気ブロアー８から送られる空気が、それぞれ必
要であれば適当な加湿処理を行なったあと（加湿装置は
図示していない）導入される。この時、アノードでは水
素ガスがプロトンとなり電子を放出する反応が進行し、
カソードでは酸素ガスが電子とプロトンを得て水となる
反応が進行する。これらの反応を促進するため、それぞ
れ、アノードには白金黒、活性炭担持のＰｔ触媒あるい
はＰｔ−Ｒｕ合金触媒などが、カソードには白金黒、活
性炭担持のＰｔ触媒などが用いられる。通常アノード、
カソードの両触媒とも、必要に応じてポリテトラフロロ
エチレン、低分子の高分子電解質膜素材、活性炭などと
共に多孔質触媒層に成形される。
【００３１】次いでＮａｆｉｏｎ（デュポン社製）、Ｇ
ｏｒｅ（ゴア社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）、
Ａｃｉｐｌｅｘ（旭化成社製）等の商品名で知られる高
分子電解質膜の両側に前述の多孔質触媒層を積層しＭＥ
Ａ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍ
ｂｌｙ）が形成される。さらにＭＥＡを金属材料、グラ
ファイト、カーボンコンポジットなどからなるガス供給
機能、集電機能、特にカソードにおいては重要な排水機
能等を持つセパレータで挟み込むことで燃料電池が組み
立てられる。電気負荷１５はアノード、カソードと電気
的に連結される。アノードオフガスは加温用バーナー１
８において消費される。カソードオフガスは排気口１６
から排出される。
ｏｒｅ（ゴア社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）、
Ａｃｉｐｌｅｘ（旭化成社製）等の商品名で知られる高
分子電解質膜の両側に前述の多孔質触媒層を積層しＭＥ
Ａ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍ
ｂｌｙ）が形成される。さらにＭＥＡを金属材料、グラ
ファイト、カーボンコンポジットなどからなるガス供給
機能、集電機能、特にカソードにおいては重要な排水機
能等を持つセパレータで挟み込むことで燃料電池が組み
立てられる。電気負荷１５はアノード、カソードと電気
的に連結される。アノードオフガスは加温用バーナー１
８において消費される。カソードオフガスは排気口１６
から排出される。
【００３２】
【発明の効果】本発明の触媒は、一酸化炭素および水素
を含有する原料ガスから一酸化炭素を選択的に酸化する
ため、生成ガス中の一酸化炭素濃度を１００ｖｏｌｐｐ
ｍ以下、好ましくは５０ｖｏｌｐｐｍ以下、特に好まし
くは１０ｖｏｌｐｐｍ以下に低減することができ、得ら
れる燃料ガスは特に固体高分子形燃料電池を用いた燃料
電池システムに好適に採用できる。また、本発明の触媒
は、一酸化炭素濃度を長期間安定に低減することができ
る。
を含有する原料ガスから一酸化炭素を選択的に酸化する
ため、生成ガス中の一酸化炭素濃度を１００ｖｏｌｐｐ
ｍ以下、好ましくは５０ｖｏｌｐｐｍ以下、特に好まし
くは１０ｖｏｌｐｐｍ以下に低減することができ、得ら
れる燃料ガスは特に固体高分子形燃料電池を用いた燃料
電池システムに好適に採用できる。また、本発明の触媒
は、一酸化炭素濃度を長期間安定に低減することができ
る。
【００３３】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３４】（実施例１）シリカマグネシア（表面積：
３５ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセント懸濁させた液の
２５℃におけるｐＨ：１０．３）を錠剤成型器を用いて
成型し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整粒径して
担体とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３ｇを２
６．６５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調製し、
この液に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪拌しな
がら含浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０℃で１
５時間、次いで７００℃で３時間水素処理して触媒
（１）を得た。担持されたルテニウム量は０．０８質量
％であった。
３５ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセント懸濁させた液の
２５℃におけるｐＨ：１０．３）を錠剤成型器を用いて
成型し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整粒径して
担体とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３ｇを２
６．６５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調製し、
この液に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪拌しな
がら含浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０℃で１
５時間、次いで７００℃で３時間水素処理して触媒
（１）を得た。担持されたルテニウム量は０．０８質量
％であった。
【００３５】（実施例２）シリカカルシア（表面積：８
５ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセント懸濁させた液の２
５℃におけるｐＨ：９．６）を錠剤成型器を用いて成型
し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整粒径して担体
とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３ｇを２６．６
５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調製し、この液
に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪拌しながら含
浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０℃で１５時
間、次いで７００℃で３時間水素処理して触媒（２）を
得た。担持されたルテニウム量は０．０７質量％であっ
た。
５ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセント懸濁させた液の２
５℃におけるｐＨ：９．６）を錠剤成型器を用いて成型
し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整粒径して担体
とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３ｇを２６．６
５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調製し、この液
に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪拌しながら含
浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０℃で１５時
間、次いで７００℃で３時間水素処理して触媒（２）を
得た。担持されたルテニウム量は０．０７質量％であっ
た。
【００３６】（比較例１）粉末のγ−Ａｌ2Ｏ3（表面
積：２１６ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセ６７ント懸濁
させた液の２５℃におけるｐＨ：６．５）を錠剤成型器
を用いて成型し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整
粒径して担体とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３
ｇを２６．６５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調
製し、この液に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪
拌しながら含浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０
℃で１５時間、次いで７００℃で３時間水素処理して触
媒（３）を得た。担持されたルテニウム量は０．１質量
％であった。
積：２１６ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセ６７ント懸濁
させた液の２５℃におけるｐＨ：６．５）を錠剤成型器
を用いて成型し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整
粒径して担体とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３
ｇを２６．６５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調
製し、この液に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪
拌しながら含浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０
℃で１５時間、次いで７００℃で３時間水素処理して触
媒（３）を得た。担持されたルテニウム量は０．１質量
％であった。
【００３７】（比較例２）粉末の酸化ジルコニウム（表
面積：１６ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセント懸濁させ
た液の２５℃におけるｐＨ：６．８）を錠剤成型器を用
いて成型し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整粒径
して担体とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３ｇを
２６．６５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調製
し、この液に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪拌
しながら含浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０℃
で１５時間、次いで７００℃で３時間水素処理して触媒
（４）を得た。担持されたルテニウム量は０．０４質量
％であった。
面積：１６ｍ2／ｇ、水に１０質量パーセント懸濁させ
た液の２５℃におけるｐＨ：６．８）を錠剤成型器を用
いて成型し、これを０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍに整粒径
して担体とした。一方で塩化ルテニウム０．０１３ｇを
２６．６５ｍｌのエタノールに溶解させた溶液を調製
し、この液に前記の担体５．０ｇを投入し、３時間攪拌
しながら含浸し、ろ別した後、空気雰囲気下、１２０℃
で１５時間、次いで７００℃で３時間水素処理して触媒
（４）を得た。担持されたルテニウム量は０．０４質量
％であった。
【００３８】これらの触媒（１）〜（４）をそれぞれ
３．０ｃｍ3の反応管に充填し、水素気流中、３５０℃
で１時間還元した後、一酸化炭素除去反応評価を行っ
た。試験ガスとしては、灯油を水蒸気改質し、水性ガス
シフト反応して得られた原料ガスに酸素を加えたものを
用いた。試験ガス中には、水素５８ｖｏｌ％、一酸化炭
素０．５ｖｏｌ％、二酸化炭素１８ｖｏｌ％、酸素０．
５ｖｏｌ％、水２１ｖｏｌ％が含まれていた。 反応評
価条件は常圧、ＧＨＳＶ＝１０，０００ｈ-1、試験ガス
中の一酸化炭素濃度６０００ｐｐｍ（ドライベース）の
条件で、１００時間後の生成ガス中の一酸化炭素濃度の
反応温度に対する極小値およびその時の反応温度を表１
に示した。触媒（１）（２）は１００時間経過後でも、
安定して反応した。
３．０ｃｍ3の反応管に充填し、水素気流中、３５０℃
で１時間還元した後、一酸化炭素除去反応評価を行っ
た。試験ガスとしては、灯油を水蒸気改質し、水性ガス
シフト反応して得られた原料ガスに酸素を加えたものを
用いた。試験ガス中には、水素５８ｖｏｌ％、一酸化炭
素０．５ｖｏｌ％、二酸化炭素１８ｖｏｌ％、酸素０．
５ｖｏｌ％、水２１ｖｏｌ％が含まれていた。 反応評
価条件は常圧、ＧＨＳＶ＝１０，０００ｈ-1、試験ガス
中の一酸化炭素濃度６０００ｐｐｍ（ドライベース）の
条件で、１００時間後の生成ガス中の一酸化炭素濃度の
反応温度に対する極小値およびその時の反応温度を表１
に示した。触媒（１）（２）は１００時間経過後でも、
安定して反応した。
【００３９】
【表１】
【００４０】（実施例３）触媒（１）を用いて得られた
生成ガスを図１の固体高分子形燃料電池アノード極に導
入して発電を行ったところ正常に作動した。
生成ガスを図１の固体高分子形燃料電池アノード極に導
入して発電を行ったところ正常に作動した。
【００４１】（実施例４）触媒（２）を用いて得られた
生成ガスを図１の固体高分子形燃料電池アノード極に導
入して発電を行ったところが正常に作動した。
生成ガスを図１の固体高分子形燃料電池アノード極に導
入して発電を行ったところが正常に作動した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池システムの一例を示す概略図
である。
である。
１ 水タンク
２ 水ポンプ
３ 燃料タンク
４ 燃料ポンプ
５ 脱硫器
６ 気化器
７ 改質器
８ 空気ブロアー
９ 高温シフト反応器
１０ 低温シフト反応器
１１ 選択酸化反応器
１２ アノード
１３ カソード
１４ 固体高分子電解質
１５ 電気負荷
１６ 排気口
１７ 固体高分子形燃料電池
１８ 加温用バーナー
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10
Ｆターム(参考） 4G040 EA01 EA02 EA03 EA06 EA07
EB01 EB31 EC01 EC03 EC05
4G069 AA03 AA08 BB06A BB06B
BC09A BC09B BC10A BC10B
BC33A BC70A BC70B BC71A
BC72A BC75A BD05A BD05B
CC32 FB14 FB44
5H026 AA06
5H027 AA06 BA01 BA17
Claims (9)
- 【請求項１】 表面積が１５０ｍ2／ｇ以下で、水に１
０質量パーセント懸濁させた液の２５℃におけるｐＨが
７以上である無機酸化物に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、
ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少なくとも一
種の金属を担持したことを特徴とする水素および一酸化
炭素を含有するガスから一酸化炭素を選択的に酸化する
触媒。 - 【請求項２】 無機酸化物が酸化マグネシウム、酸化カ
ルシウムまたはこれらの酸化物を含有する複合酸化物で
あり、担持金属がＲｕおよび／またはＰｔであることを
特徴とする請求項１に記載の触媒。 - 【請求項３】 複合酸化物がシリカマグネシアまたはシ
リカカルシアであることを特徴とする請求項２に記載の
触媒。 - 【請求項４】 一酸化炭素および水素を含有する原料ガ
スから一酸化炭素濃度を低減する方法であって、該原料
ガスに酸素含有ガスを加え、表面積が１５０ｍ2／ｇ以
下で、水に１０質量パーセント懸濁させた液の２５℃に
おけるｐＨが７以上である無機酸化物にＰｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択される少
なくとも一種の金属を担持した触媒の存在下に酸化反応
を行なうことを特徴とする一酸化炭素を選択的に酸化し
て該原料ガスから一酸化炭素濃度を低減する方法。 - 【請求項５】 酸素と原料ガス中の一酸化炭素の比がモ
ル比で０．５〜３であることを特徴とする請求項４に記
載の方法。 - 【請求項６】 原料ガスが炭化水素、アルコールまたは
エーテルを脱硫反応、改質反応および水性ガスシフト反
応することにより得られたものであることを特徴とする
請求項４または５に記載の方法。 - 【請求項７】 原料ガス中の一酸化炭素濃度が０．１〜
２ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項４〜６のいず
れかの項に記載の方法。 - 【請求項８】 酸化処理後の生成ガス中の一酸化炭素濃
度が１００ｖｏｌｐｐｍ以下であることを特徴とする請
求項４〜７のいずれかの項に記載の方法。 - 【請求項９】 炭化水素、アルコールおよびエーテルか
ら選ばれる燃料を脱硫処理、改質反応および水性ガスシ
フト反応を行って得られる一酸化炭素および水素を含有
する原料ガスに酸素含有ガスを加え、表面積が１５０ｍ
2／ｇ以下で、水に１０質量パーセント懸濁させた液の
２５℃におけるｐＨが７以上である無機酸化物にＰｔ、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選択
される少なくとも一種の金属を担持した触媒の存在下に
酸化反応を行って得られる燃料ガスを陰極側燃料として
供給することを特徴とする燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001323418A JP4011886B2 (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 一酸化炭素を選択的に酸化する触媒、一酸化炭素濃度を低減する方法および燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2001323418A JP4011886B2 (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 一酸化炭素を選択的に酸化する触媒、一酸化炭素濃度を低減する方法および燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003126693A true JP2003126693A (ja) | 2003-05-07 |
| JP4011886B2 JP4011886B2 (ja) | 2007-11-21 |
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| JP2001323418A Expired - Fee Related JP4011886B2 (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 一酸化炭素を選択的に酸化する触媒、一酸化炭素濃度を低減する方法および燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4011886B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006526880A (ja) * | 2003-05-30 | 2006-11-24 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 燃料電池およびその金属対担体比の大きい触媒を使用した構成部品 |
-
2001
- 2001-10-22 JP JP2001323418A patent/JP4011886B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006526880A (ja) * | 2003-05-30 | 2006-11-24 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 燃料電池およびその金属対担体比の大きい触媒を使用した構成部品 |
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