JP2005034778A - Monolithic catalyst - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monolithic catalyst which has an excellent activity per amount of noble metal element used in the catalyst and, thereby, has the effectively utilizable noble metal element. <P>SOLUTION: The monolithic catalyst has two or more layers of cover layers formed by covering monolithic carrier, at least one of them is a catalyst layer formed by covering the monolithic carrier with catalyst active powder containing the noble metal element and carriers and the other layer of them is a cover layer having a different function from that of the catalyst layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はモノリス触媒に関し、詳細には、一酸化炭素および水蒸気から、水素および二酸化炭素を生成するシフト反応を促進する活性を有するシフト触媒、並びに該触媒を搭載した燃料電池システム等に関する。   The present invention relates to a monolith catalyst, and more particularly to a shift catalyst having an activity of promoting a shift reaction for generating hydrogen and carbon dioxide from carbon monoxide and water vapor, and a fuel cell system equipped with the catalyst.

水素−酸素燃料電池は、電解質の種類や電極の種類等により種々のタイプに分類され、代表的なものとしてはアルカリ型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子型がある。この中でも低温(通常100℃以下)で作動可能な固体高分子型燃料電池が注目を集め、近年自動車用低公害動力源としての開発および実用化が進んでいる。   Hydrogen-oxygen fuel cells are classified into various types depending on the type of electrolyte, the type of electrode, etc., and representative types include alkaline type, phosphoric acid type, molten carbonate type, solid electrolyte type, and solid polymer type. is there. Among them, a polymer electrolyte fuel cell that can operate at a low temperature (usually 100 ° C. or less) has attracted attention, and in recent years, development and practical application as a low-pollution power source for automobiles is progressing.

固体高分子型燃料電池は、純粋な水素を燃料源として用いることがエネルギー効率の点では最も好ましい。しかし、現段階においては、安全性・インフラ等を考慮して、メタノール、天然ガス、ガソリン等を燃料源として用い、これらを改質装置において水素リッチな改質ガスとする方法が模索されている。しかしながら、例えばメタノールを原料とする場合には、下記式(2)で示されるメタノール改質反応   In the polymer electrolyte fuel cell, it is most preferable in terms of energy efficiency to use pure hydrogen as a fuel source. However, at the present stage, in consideration of safety and infrastructure, etc., a method of using methanol, natural gas, gasoline, etc. as a fuel source and using these as hydrogen-rich reformed gas in the reformer is being sought. . However, for example, when methanol is used as a raw material, a methanol reforming reaction represented by the following formula (2)

Figure 2005034778
Figure 2005034778

によって一酸化炭素が発生し、このCOは燃料電池の電極の白金系触媒に対して触媒毒として作用する。このため、このCOを白金電極触媒に無害なCOに転化する必要があり、下記式(1)で示されるシフト反応 Carbon monoxide is generated by this, and this CO acts as a catalyst poison for the platinum-based catalyst of the electrode of the fuel cell. For this reason, it is necessary to convert this CO into CO 2 which is harmless to the platinum electrode catalyst, and the shift reaction represented by the following formula (1)

Figure 2005034778
Figure 2005034778

を利用して、改質ガス中に含まれるCO濃度を1体積%程度にまで低減させている。 Is used to reduce the CO concentration contained in the reformed gas to about 1% by volume.

従来、上記シフト反応を促進するシフト触媒としては、Cu/Zn系触媒、Cu/Zn/Al系触媒、Cu/Cr系触媒等のCu触媒が使用されている。ここで、例えばシフト反応に供される水素リッチガス量が急激に増加した場合には、増加した該水素リッチガス中のCOをシフト反応により低減させるのに必要な水蒸気量も同時に増加するため、反応に必要な水蒸気を充分に供給することができず、シフト反応が充分に進行しなくなる場合があった。   Conventionally, Cu catalysts such as a Cu / Zn-based catalyst, a Cu / Zn / Al-based catalyst, and a Cu / Cr-based catalyst have been used as the shift catalyst for promoting the shift reaction. Here, for example, when the amount of hydrogen-rich gas supplied to the shift reaction increases rapidly, the amount of water vapor required to reduce the increased CO in the hydrogen-rich gas by the shift reaction also increases at the same time. In some cases, the necessary water vapor could not be sufficiently supplied, and the shift reaction did not proceed sufficiently.

この問題を解決すべく、例えば特許文献1には、シフト反応を促進する活性を有する触媒金属と、水蒸気を吸着可能な水蒸気吸着性物質とを備えることを特徴とするシフト反応触媒が開示されている。該文献1の触媒によれば、水蒸気吸着性物質の周囲の水蒸気分圧が平衡状態と比較して低い場合には、該水蒸気吸着性物質が水蒸気を放出し、この水蒸気を利用してシフト反応を進行させることができるため、シフト反応に供される水蒸気量が不足する場合にもシフト反応活性を充分に高く維持することができるとしている。なお該文献1において、前記水蒸気吸着性物質としてはゼオライトが例示されている。また、好ましい態様としては、触媒層とゼオライト層との2層を有する態様が例示されている。   In order to solve this problem, for example, Patent Document 1 discloses a shift reaction catalyst comprising a catalytic metal having an activity for promoting a shift reaction and a water vapor adsorbing substance capable of adsorbing water vapor. Yes. According to the catalyst of Reference 1, when the water vapor partial pressure around the water vapor adsorbing material is low compared to the equilibrium state, the water vapor adsorbing material releases water vapor, and this water vapor is used to perform a shift reaction. It is said that the shift reaction activity can be maintained sufficiently high even when the amount of water vapor used for the shift reaction is insufficient. In Reference 1, zeolite is exemplified as the water vapor adsorbing substance. Moreover, as a preferable aspect, the aspect which has two layers of a catalyst layer and a zeolite layer is illustrated.

しかしながら、一般にCu触媒は、操業停止時に還元雰囲気下に置かないと、触媒自身が酸化され活性が低下するという問題があった。また、空間速度SV(Space Velocity)の増大とともにCO低減率が急激に低下する場合があった。   However, in general, the Cu catalyst has a problem that if the catalyst is not placed in a reducing atmosphere when the operation is stopped, the catalyst itself is oxidized and its activity is lowered. In addition, the CO reduction rate may suddenly decrease as the space velocity SV (Space Velocity) increases.

そこでこれらの問題を解決するため、前記Cu触媒以外のシフト触媒として、Pt/Al等の貴金属系触媒が開発されている。この貴金属系触媒は、前記Cu触媒と比較して耐熱性が高く、空間速度SVが増大した際のシフト活性の低下が相対的に少ないという特徴を有している。しかしながら、前記貴金属系触媒は、コストが高く、絶対的なシフト活性も前記Cu触媒と比較すると低いという問題がある。 In order to solve these problems, noble metal catalysts such as Pt / Al 2 O 3 have been developed as shift catalysts other than the Cu catalyst. This noble metal-based catalyst has characteristics that heat resistance is higher than that of the Cu catalyst, and a decrease in shift activity when the space velocity SV increases is relatively small. However, the noble metal catalyst has a problem of high cost and low absolute shift activity compared to the Cu catalyst.

そこで、シフト活性を改善したシフト触媒として、例えば特許文献2には、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウムのうちの少なくとも一種によって構成される酸化物多孔体に、白金と、該白金と共存することによって該白金と一酸化炭素とが結合する力を弱める働きを有する所定の物質とを担持させて成るシフト触媒が開示されている。該文献2では、触媒性能が向上する原因としては、所定の物質を添加することによって白金の電子状態が変化して電子密度が低下することにより、白金と一酸化炭素とが結合する力が弱められることが一因と推察している。なお、所定の物質としては、モリブデン、レニウム、ニオブの少なくとも一種を例示している。
特開2002−66326号公報 特開2002−273227号公報
Therefore, as a shift catalyst with improved shift activity, for example, Patent Document 2 discloses that an oxide porous body composed of at least one of titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, and cerium oxide, platinum, There has been disclosed a shift catalyst comprising a predetermined substance having a function of weakening the bonding force between platinum and carbon monoxide by coexisting with the platinum. According to the document 2, the catalyst performance is improved by adding a predetermined substance to change the electronic state of platinum and lowering the electron density, thereby weakening the bonding force between platinum and carbon monoxide. It is presumed that this is partly due. As the predetermined substance, at least one of molybdenum, rhenium, and niobium is exemplified.
JP 2002-66326 A JP 2002-273227 A

近年、シフト触媒としては、触媒活性粉末をモノリス担体に担持させてなるモノリス触媒として使用することが一般的である。これによりシフト反応器の触媒充填部への触媒の充填が容易となり、また、その有する構造によってシフト反応に供される水素リッチガスの通気性が確保できるためである。さらには、モノリス触媒の形態とすることで、水素リッチガスを供給した際に、該触媒を熱や焼成から防ぐことができ、触媒寿命および触媒活性を向上させることができる。   In recent years, the shift catalyst is generally used as a monolith catalyst in which a catalytically active powder is supported on a monolith support. This is because the catalyst filling portion of the shift reactor can be easily filled with the catalyst, and the air permeability of the hydrogen-rich gas used for the shift reaction can be secured by the structure of the catalyst. Further, by adopting a monolithic catalyst form, when the hydrogen-rich gas is supplied, the catalyst can be prevented from being heated and calcined, and the catalyst life and catalytic activity can be improved.

しかしながら、前記文献2のシフト触媒は、専ら得られる触媒の組成にのみ着目してなされた発明であり、該触媒が、一般的にモノリス担体に担持されたモノリス触媒として使用される点に主眼を置いてなされたものではない。   However, the shift catalyst of the above-mentioned document 2 is an invention made by paying attention exclusively to the composition of the obtained catalyst, and the catalyst is generally used as a monolith catalyst supported on a monolith support. It was not done.

したがって、例えば前記文献2の触媒をモノリス担体に担持させてシフト触媒として用いた場合には、従来のモノリス触媒と同様の問題が生じる。すなわち、モノリス担体にコーティングされた触媒層の表面から熱が放散しやすく、これに伴って触媒活性金属周辺の温度が低下することにより触媒活性が低下する場合がある。   Therefore, for example, when the catalyst of Document 2 is supported on a monolith support and used as a shift catalyst, the same problem as that of a conventional monolith catalyst occurs. That is, heat is likely to be dissipated from the surface of the catalyst layer coated on the monolith support, and the catalyst activity may be reduced due to a decrease in the temperature around the catalytically active metal.

そこで、本発明が目的とするところは、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、触媒中に使用される貴金属元素量あたりの活性に優れ、それにより貴金属元素を有効に利用可能なモノリス触媒を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is made in view of such problems of the prior art, and is excellent in activity per amount of the noble metal element used in the catalyst, thereby effectively utilizing the noble metal element. The object is to provide an available monolith catalyst.

本発明者らは、前記の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、貴金属含有モノリス触媒を製造する際に、貴金属元素と担体とを含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層に加えて、該触媒層と機能が異なる被覆層を被覆して2層以上の被覆層を形成させること、特に貴金属元素を含有しない非触媒層を形成させることで、使用される貴金属元素量あたりの触媒活性が上昇することを見出した。さらに、前記非触媒層を断熱層とすると、前記触媒層からの熱の放散が抑制され、これにより触媒活性の低下を防止できることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have applied a catalyst layer formed by coating a catalytically active powder containing a noble metal element and a carrier when producing a noble metal-containing monolith catalyst. In addition, by coating a coating layer having a function different from that of the catalyst layer to form two or more coating layers, in particular, by forming a non-catalytic layer not containing a noble metal element, the amount per noble metal element used It has been found that the catalytic activity increases. Furthermore, when the non-catalyst layer is a heat insulating layer, it has been found that heat dissipation from the catalyst layer is suppressed, thereby preventing a decrease in catalyst activity, and the present invention has been completed.

すなわち本発明は、モノリス担体に被覆により形成される被覆層を2層以上有し、少なくとも、貴金属元素および担体を含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層と、該触媒層と機能が異なる被覆層とを有するモノリス触媒を提供するものである。   That is, the present invention has two or more coating layers formed by coating on a monolithic carrier, and has a function different from that of the catalytic layer formed by coating at least a catalytically active powder containing a noble metal element and a carrier. A monolithic catalyst having a coating layer is provided.

また本発明は、前記記載のモノリス触媒を使用したシフト触媒、および該触媒が配置されたシフト反応器、並びに該触媒または該反応器を搭載した燃料改質式水素発生システム、燃料電池システムまたは燃料改質式燃料電池移動体を提供するものである。   The present invention also provides a shift catalyst using the monolith catalyst described above, a shift reactor in which the catalyst is disposed, a fuel reforming hydrogen generation system, a fuel cell system or a fuel equipped with the catalyst or the reactor. A reforming fuel cell moving body is provided.

本発明によれば、貴金属元素を含有するモノリス触媒において、触媒層に加えて、該触媒層と機能が異なる被覆層を被覆して2層以上の被覆層を形成させること、特に貴金属元素を含有しない非触媒層を形成させることで、使用される貴金属元素量あたりの活性が上昇する。すなわち、触媒金属元素、特に貴金属元素を有効に利用することが可能となる。さらに、前記非触媒層が断熱層であると、被覆層の表面からの熱の放散が抑制され、触媒活性の低下を防止できる。   According to the present invention, in a monolithic catalyst containing a noble metal element, in addition to the catalyst layer, a coating layer having a function different from that of the catalyst layer is coated to form two or more coating layers, particularly containing a noble metal element. By forming a non-catalytic layer that does not, the activity per amount of noble metal element used increases. That is, it is possible to effectively use catalytic metal elements, particularly noble metal elements. Furthermore, when the non-catalytic layer is a heat insulating layer, heat dissipation from the surface of the coating layer is suppressed, and a decrease in catalytic activity can be prevented.

本発明の第一は、モノリス担体に被覆により形成される被覆層を2層以上有し、少なくとも、貴金属元素および担体を含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層と、該触媒層と機能が異なる被覆層とを有するモノリス触媒である。   The first aspect of the present invention is a catalyst layer having at least two coating layers formed by coating on a monolithic carrier, coated with a catalytically active powder containing at least a noble metal element and a carrier, and the function of the catalyst layer. Are monolithic catalysts having different coating layers.

従来、貴金属元素を含有し、モノリス担体を担体として用いた貴金属系モノリス触媒においては、モノリス担体の構造上の特性により貴金属元素をより有効に利用することが課題であった。すなわち、モノリス中を原料ガスが通過することによってコーティングされた被覆層の表面から熱が放散しやすく、これに伴って触媒活性金属である貴金属元素の周辺の温度が低下し、触媒活性が低下することが問題となっていた。また、触媒活性粉末をモノリス担体にコーティングする際にモノリス担体の隅角部分に触媒活性粉末が厚く被覆されやすく、当該隅角部分の被覆層の深部に存在する触媒金属元素、特に貴金属元素が有効に利用されず、使用される貴金属元素量あたりの触媒活性が低下し、コストが上昇する原因となっていた。これに対し、本発明のモノリス触媒によれば、上記のように触媒層に加えて、該触媒層と機能が異なる被覆層を有する構成とすることで、使用される貴金属元素量あたりの触媒活性が上昇し、触媒金属元素、特に貴金属元素を有効に利用することが可能となる。   Conventionally, in a noble metal-based monolith catalyst containing a noble metal element and using a monolith support as a support, there has been a problem of more effectively using the noble metal element due to the structural characteristics of the monolith support. That is, heat easily dissipates from the surface of the coating layer coated by passing the raw material gas through the monolith, and accordingly, the temperature around the noble metal element which is a catalytically active metal is lowered, and the catalytic activity is lowered. That was a problem. In addition, when the catalytic active powder is coated on the monolithic carrier, the corner of the monolithic carrier is easily covered with the catalytically active powder, and the catalytic metal element, particularly the noble metal element, present in the deep part of the coating layer at the corner is effective. In other words, the catalytic activity per the amount of the precious metal element used is reduced and the cost is increased. On the other hand, according to the monolith catalyst of the present invention, in addition to the catalyst layer as described above, the catalyst activity per amount of the noble metal element used can be obtained by having a coating layer having a function different from that of the catalyst layer. As a result, the catalytic metal element, particularly the noble metal element, can be used effectively.

本発明のモノリス触媒においては、モノリス担体上に被覆層が2層以上形成され、少なくとも1層は貴金属元素と担体とを含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層であり、さらに該触媒層と機能が異なる被覆層(本明細書中、「機能層」とも称する。)を有するものである点に特徴がある。ここで前記機能層の有する機能は特に限定されるものではなく、前記触媒層の機能と異なるものであればよい。また、「触媒層の機能と異なる」とは、触媒層の有する機能と全く同一でないことを意味し、例えば該触媒層の有する機能が(A+B)という機能である場合には、前記機能層の有する機能としては(A)または(B)という触媒層の有する機能の一部のみであってもよく、(C)または(D)という触媒層が有しない機能のみであってもよく、(A+C)または(A+B+C)等のように触媒層の有する機能と触媒層が有しない機能とを併有していてもよい。ここで、前記機能層の有する機能としては例えば、断熱機能等、本発明のモノリス触媒の触媒活性を上昇させることができるものであることが好ましい。なお、前記機能層はこれらの機能を一つのみ有していてもよく、複数有していても構わない。   In the monolith catalyst of the present invention, two or more coating layers are formed on the monolith support, at least one layer is a catalyst layer formed by coating a catalytically active powder containing a noble metal element and a support, and further the catalyst layer It has a feature in that it has a coating layer (also referred to as a “functional layer” in the present specification) having a different function. Here, the function of the functional layer is not particularly limited as long as it is different from the function of the catalyst layer. Further, “different from the function of the catalyst layer” means that the function of the catalyst layer is not exactly the same. For example, when the function of the catalyst layer is a function (A + B), The function possessed may be only a part of the function of the catalyst layer (A) or (B), or may be only the function not possessed by the catalyst layer (C) or (D), and (A + C ) Or (A + B + C) or the like, the function of the catalyst layer may be combined with the function of the catalyst layer. Here, as a function which the said functional layer has, it is preferable that the catalytic activity of the monolith catalyst of this invention, such as a heat insulation function, can be raised, for example. Note that the functional layer may have only one of these functions or a plurality of these functions.

本発明においては、貴金属元素と担体とを含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層と、該触媒層と機能が異なる機能層とを有していることが特徴であって、各被覆層に含有される貴金属元素その他の各成分の含有量を特に限定するものではなく、各被覆層で同じであってもよく、また異なっていてもよい。   The present invention is characterized in that it has a catalyst layer formed by coating a catalytically active powder containing a noble metal element and a carrier, and a functional layer having a function different from that of the catalyst layer. The content of the noble metal element and other components contained in is not particularly limited, and may be the same or different in each coating layer.

ここで、前記触媒活性粉末に含有される貴金属元素としては、特に限定されることはなく、従来触媒活性金属として好ましく用いられている元素を使用することができる。また、前記貴金属元素が担持される担体としては、触媒の担体として一般的に用いられているものを好ましく用いることができる。ここで好ましくは、該担体は酸化物担体であり、より好ましくは該酸化物担体は熱に安定なものである。熱に不安定な成分を含有した場合には、触媒反応中に崩壊してしまい触媒として不適切であるためである。なお、前記熱に安定な酸化物担体としては、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化セリウム(CeO)、酸化ウラン(UO)、酸化トリウム(ThO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ベリリウム(BeO)、酸化ケイ素(SiO)、酸化ニオブ(NbO)、酸化鉄(III)(Fe)、酸化マンガン(MnO)五酸化二リン(P)および五酸化二バナジウム(V)等の酸化物や、これらの窒化物および複合酸化物等が例示される。ここで、これらのうち1種を単独で用いてもよいが、2種以上を併用することもできる。前記担体のBET比表面積は、好ましくは40m/g以上であり、より好ましくは60m/g以上であり、特に好ましくは80m/g以上である。 Here, the noble metal element contained in the catalytically active powder is not particularly limited, and an element conventionally used as a catalytically active metal can be used. In addition, as the carrier on which the noble metal element is supported, those generally used as a catalyst carrier can be preferably used. Preferably, the carrier is an oxide carrier, more preferably the oxide carrier is heat stable. This is because when a thermally unstable component is contained, it collapses during the catalytic reaction and is inappropriate as a catalyst. Examples of the heat-stable oxide carrier include zirconium oxide (ZrO 2 ), cerium oxide (CeO 2 ), uranium oxide (UO 2 ), thorium oxide (ThO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3). ), Calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), beryllium oxide (BeO), silicon oxide (SiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O), iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ), manganese oxide ( Examples thereof include oxides such as MnO 2 ) diphosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) and divanadium pentoxide (V 2 O 5 ), and nitrides and composite oxides thereof. Here, one of these may be used alone, but two or more may be used in combination. The BET specific surface area of the carrier is preferably 40 m 2 / g or more, more preferably 60 m 2 / g or more, and particularly preferably 80 m 2 / g or more.

本明細書中、触媒層および非触媒層中の各成分の含有量を算出する際には、各層を形成する金属元素、担体、および有機バインダー等の必要な添加剤の合計質量を100質量%として算出するものとする。   In this specification, when calculating the content of each component in the catalyst layer and the non-catalyst layer, the total mass of necessary additives such as metal elements, carriers, and organic binders forming each layer is 100% by mass. It shall be calculated as

ここで、前記触媒活性粉末は、貴金属元素に加えて、その他の種々の金属元素を含有していてもよいが、前記触媒活性粉末は、セリウム元素および/または周期律表で第4族もしくは第5族に属する元素(本明細書中、「第4族または第5族元素」とも称する。)を含むものであることが好ましい。より好ましくは、前記触媒活性粉末は、貴金属元素に加え、セリウム元素および第4族または第5族元素の双方を含む。後述するように、これらの元素を含有することによって、本発明のモノリス触媒をシフト触媒として用いる際の触媒性能に優れるためである。さらに、本発明において、前記触媒活性粉末に含まれる貴金属元素は、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウム元素からなる群から選択される1種または2種以上の元素であることが好ましい。また、前記第4族または第5族元素としては、例えばチタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブおよびタンタル元素が例示される。これらの元素のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。ここで、前記貴金属元素は白金元素であることが特に好ましく、前記第4族または第5族元素はニオブ元素であることが好ましい。これらの元素を含有することによって、本発明のモノリス触媒がシフト触媒として用いられる際の触媒活性に特に優れるためである。   Here, the catalytically active powder may contain various other metal elements in addition to the noble metal element. However, the catalytically active powder may be a cerium element and / or a group 4 or group in the periodic table. It preferably contains an element belonging to Group 5 (also referred to as “Group 4 or Group 5 element” in this specification). More preferably, the catalytically active powder contains both a cerium element and a Group 4 or Group 5 element in addition to the noble metal element. As will be described later, the inclusion of these elements results in excellent catalytic performance when the monolith catalyst of the present invention is used as a shift catalyst. Furthermore, in the present invention, the noble metal element contained in the catalytically active powder is preferably one or more elements selected from the group consisting of platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium and osmium elements. Examples of the Group 4 or Group 5 element include titanium, zirconium, vanadium, niobium and tantalum elements. Among these elements, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Here, the noble metal element is particularly preferably a platinum element, and the Group 4 or Group 5 element is preferably a niobium element. By containing these elements, the monolith catalyst of the present invention is particularly excellent in catalytic activity when used as a shift catalyst.

本発明のモノリス触媒において、前記機能層は貴金属元素を含有しない非触媒層であることが好ましい。かかる構成とすることによって、使用される貴金属元素量あたりの触媒活性が上昇し、貴金属元素を有効に利用することが可能となる。ここで、前記非触媒層としては、貴金属元素を含有しない組成物からなる層であればその組成等は特に限定されることはない。また、貴金属元素以外の金属元素を含有することも妨げられるものではない。さらに、前記非触媒層の機能についても、本発明の効果が得られる、すなわち、触媒中に使用される貴金属元素量あたりの活性を向上させることで、貴金属元素を有効に利用することが可能となるものであれば特に限定されない。   In the monolith catalyst of the present invention, the functional layer is preferably a non-catalytic layer that does not contain a noble metal element. By setting it as this structure, the catalyst activity per the amount of noble metal elements used increases, and it becomes possible to use a noble metal element effectively. Here, as the non-catalyst layer, the composition and the like are not particularly limited as long as it is a layer made of a composition containing no noble metal element. Moreover, it does not prevent containing a metal element other than a noble metal element. Furthermore, with respect to the function of the non-catalyst layer, the effect of the present invention can be obtained, that is, it is possible to effectively use the noble metal element by improving the activity per amount of the noble metal element used in the catalyst. If it becomes, it will not specifically limit.

ここで、本発明において上記の効果を得るための好ましい構成としては、上記のように例えば、前記非触媒層を断熱層とすること、およびガス流れを乱すための表面処理をすること等が例示される。なお、前記触媒層はこれらの機能を一つのみ有していてもよく、また複数有していても構わない。なかでも、前記非触媒層を断熱層とすることは、これによって従来モノリス触媒において問題となっていた被覆層表面からの熱の放散が抑制され、貴金属元素周辺の温度が安定に高温に維持される結果、触媒活性の低下が防止されることにより、貴金属元素の有効利用が図れるため特に好ましい。以下、非触媒層が特に断熱層である態様につき、詳細に説明する。   Here, as a preferable configuration for obtaining the above effect in the present invention, for example, as described above, the non-catalyst layer is a heat insulating layer, and a surface treatment for disturbing the gas flow is exemplified. Is done. The catalyst layer may have only one of these functions or a plurality of these functions. Among them, the non-catalytic layer as a heat insulating layer suppresses heat dissipation from the surface of the coating layer, which has been a problem in the conventional monolith catalyst, and the temperature around the noble metal element is stably maintained at a high temperature. As a result, the catalyst activity is prevented from being lowered, so that the precious metal element can be effectively used, which is particularly preferable. Hereinafter, an embodiment in which the non-catalytic layer is a heat insulating layer will be described in detail.

前記断熱層を形成する粉末の組成としては、断熱作用を有する単体もしくは化合物またはこれらの混合物(本明細書中、「断熱性物質」とも称する。)を含んでいれば特に限定されることはない。前記断熱性物質として、好ましくは、例えば酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化セリウム(CeO)、酸化ウラン(UO)、酸化トリウム(ThO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ベリリウム(BeO)、酸化ケイ素(SiO)、酸化ニオブ(NbO)、酸化鉄(III)(Fe)および酸化マンガン(MnO)等の酸化物や、これらの窒化物または複合酸化物等が例示される。これら断熱性物質には、前記担体としても例示されている化合物が含まれるが、該断熱性物質は前記担体として用いられる化合物と同一であると、調製が簡便となるためより好ましい。これらのなかでも熱伝導度が低く断熱効果が大きい点で、酸化ジルコニウムや酸化セリウムおよびこれらの複合酸化物が前記断熱性物質として特に好ましい。ここで、前記断熱層中の前記断熱性物質の含有量は、好ましくは50〜100質量%である。 The composition of the powder forming the heat insulating layer is not particularly limited as long as it contains a simple substance or a compound having a heat insulating action or a mixture thereof (also referred to as “heat insulating material” in the present specification). . As the heat insulating material, for example, zirconium oxide (ZrO 2 ), cerium oxide (CeO 2 ), uranium oxide (UO 2 ), thorium oxide (ThO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide ( CaO), magnesium oxide (MgO), beryllium oxide (BeO), silicon oxide (SiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O), iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ), manganese oxide (MnO 2 ), etc. Examples thereof include oxides, nitrides or composite oxides thereof. These heat insulating materials include compounds exemplified as the carrier, but it is more preferable that the heat insulating material is the same as the compound used as the carrier because preparation is simple. Among these, zirconium oxide, cerium oxide, and composite oxides thereof are particularly preferable as the heat insulating material in that the thermal conductivity is low and the heat insulating effect is large. Here, the content of the heat insulating material in the heat insulating layer is preferably 50 to 100% by mass.

なお、前記断熱層を形成する粉末は、前記断熱性物質以外の成分を含んでいてもよく、例えば、貴金属元素以外の、触媒活性を有する金属成分を含んでいてもよい。また、前記断熱層は、水蒸気吸着能のある単体もしくは化合物またはこれらの混合物(本明細書中、「水蒸気吸着性物質」とも称する。)を含有していることが好ましい。前述のように従来のシフト触媒においては、例えばシフト反応に供される水素リッチガス量が急激に増加した場合などには、増加した該水素リッチガス中のCOをシフト反応により低減させるのに必要な水蒸気量も同時に増加するため、反応に必要な水蒸気を充分に供給することができず、シフト反応が充分に進行しなくなる場合があった。よって本発明において前記断熱層が水蒸気吸着性物質を含有すると、シフト反応に必要な水蒸気量が急激に増加したような場合にも、触媒金属に対して水蒸気を安定して供給することが可能となる。ここで、前記水蒸気吸着性物質としては特に限定されることはないが、例えば、ゼオライト等が例示される。なお、これらのうち1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   The powder forming the heat insulating layer may contain a component other than the heat insulating material, for example, may contain a metal component having catalytic activity other than the noble metal element. The heat insulating layer preferably contains a simple substance or a compound capable of adsorbing water vapor or a mixture thereof (also referred to as “water vapor adsorbing substance” in the present specification). As described above, in the conventional shift catalyst, for example, when the amount of hydrogen-rich gas supplied to the shift reaction increases rapidly, the water vapor necessary for reducing the increased CO in the hydrogen-rich gas by the shift reaction. Since the amount also increases at the same time, water vapor necessary for the reaction cannot be sufficiently supplied, and the shift reaction may not sufficiently proceed. Therefore, in the present invention, when the heat insulating layer contains a water vapor adsorbing substance, it is possible to stably supply water vapor to the catalyst metal even when the amount of water vapor necessary for the shift reaction increases rapidly. Become. Here, the water vapor adsorbing substance is not particularly limited, and examples thereof include zeolite. In addition, only 1 type may be used independently among these, and 2 or more types may be used together.

以上より、本発明の好ましい態様の一は、モノリス担体に被覆により形成される被覆層を2層以上有し、少なくとも、貴金属元素および担体を含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層と、熱に安定な酸化物を含有する粉末を被覆してなる被覆層(本明細書中、「酸化物層」とも称する。)とを有するモノリス触媒であるともいえる。また前記態様において、より好ましくは、前記熱に安定な酸化物は前記断熱性物質であり、かつ、該酸化物層は前記水蒸気吸着性物質を含有するものである。前述したように、かかる態様において特に好ましくは、前記熱に安定な酸化物は酸化セリウム、酸化ジルコニウム、セリウムジルコニウム複合酸化物から選ばれる1種または2種以上である。また、本発明においてさらにより好ましい態様は、前記酸化物層に含有される前記熱に安定な酸化物を、同時に触媒層における担体としても使用するものである。   From the above, one of the preferred embodiments of the present invention is a catalyst layer having at least two coating layers formed by coating on a monolithic carrier and coated with a catalytically active powder containing at least a noble metal element and a carrier, It can also be said to be a monolith catalyst having a coating layer (also referred to as “oxide layer” in this specification) formed by coating a powder containing a heat-stable oxide. In the above aspect, more preferably, the heat-stable oxide is the heat insulating substance, and the oxide layer contains the water vapor adsorbing substance. As described above, particularly preferably in this embodiment, the heat-stable oxide is one or more selected from cerium oxide, zirconium oxide, and cerium-zirconium composite oxide. In the present invention, an even more preferred embodiment is one in which the heat-stable oxide contained in the oxide layer is used as a carrier in the catalyst layer at the same time.

前記モノリス担体としては、特に限定されず従来公知のものを用いることができ、例えば、メタルハニカム、セラハニカム、メタルフォームおよびセラフォーム等が例示される。   The monolith carrier is not particularly limited and conventionally known ones can be used. Examples thereof include metal honeycombs, ceramic honeycombs, metal foams, ceramic foams, and the like.

本発明において、前記モノリス担体に形成される被覆層の数は2層以上であれば特に制限されず、例えば触媒層および機能層合わせて3層以上としてもよい。本発明において、好ましくは被覆層は2〜5層である。なお、本発明において被覆層は、該被覆層を形成する際に同一の組成物を複数回に分けてコーティングすることにより形成されたものであってもよい。この場合には組成が全く同一である層は合わせて1層と数えるものとする。   In the present invention, the number of coating layers formed on the monolith carrier is not particularly limited as long as it is 2 or more, and for example, the catalyst layer and the functional layer may be 3 or more in total. In this invention, Preferably a coating layer is 2-5 layers. In the present invention, the coating layer may be formed by coating the same composition a plurality of times when the coating layer is formed. In this case, the layers having exactly the same composition are counted as one layer.

本発明において、前記触媒層と非触媒層とをモノリス担体に被覆する順序、すなわちいずれが上層であり下層であるか、は特に制限されない。以下、本発明における触媒層と非触媒層との好ましい配置について、特に断熱層を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。   In the present invention, the order in which the monolithic carrier is coated with the catalyst layer and the non-catalyst layer, that is, which is the upper layer and the lower layer, is not particularly limited. Hereinafter, preferred arrangements of the catalyst layer and the non-catalyst layer in the present invention will be described by taking a heat insulating layer as an example, but the present invention is not limited to this.

例えば、本発明において、前記非触媒層、特に断熱層が前記触媒層の下層にコーティングされるものである場合には以下の利点がある。すなわち、一般にモノリス触媒においては、コーティングの際にモノリス担体の隅角部分に触媒活性粉末が厚く被覆されやすく、当該隅角部分の被覆層の深部に存在する触媒金属元素、特に貴金属元素が有効に利用されず、使用される貴金属元素量あたりの触媒活性が低下し、コストも上昇するという問題点がある。しかし上記の態様によれば、下層に貴金属を含有しない非触媒層を配置することで、モノリス担体の隅角部分への触媒活性粉末の被覆が回避され、上記の問題点を解決することができるのである。   For example, in the present invention, when the non-catalytic layer, particularly the heat insulating layer, is coated on the lower layer of the catalytic layer, the following advantages are obtained. That is, in general, in a monolith catalyst, the catalytically active powder is easily thickly coated on the corner portion of the monolith support during coating, and a catalytic metal element, particularly a noble metal element, existing deep in the coating layer of the corner portion is effective. There is a problem that the catalytic activity per amount of noble metal element used is lowered and the cost is increased. However, according to the above aspect, by disposing the non-catalytic layer containing no precious metal in the lower layer, the coating of the catalytically active powder on the corner portion of the monolith support can be avoided, and the above problems can be solved. It is.

一方、前記非触媒層、特に断熱層が前記触媒層の上層にコーティングされるものである場合には以下の利点がある。すなわち、一般にモノリス触媒を用いた場合には、モノリス中を原料ガスが通過することによって、モノリス担体に形成された被覆層の表面から熱が放散しやすく、これに伴って貴金属元素周辺の温度が低下し、触媒活性が低下する場合がある。これに対し上記の態様のように上層に貴金属を含有しない非触媒層を配置すると、該非触媒層により触媒層からの放熱が抑制され、貴金属元素の周辺が高温に維持される結果、触媒活性の低下を防止することが可能となるのである。   On the other hand, when the non-catalyst layer, particularly the heat insulating layer, is coated on the upper layer of the catalyst layer, there are the following advantages. That is, in general, when a monolith catalyst is used, heat is easily dissipated from the surface of the coating layer formed on the monolith support by passing the raw material gas through the monolith, and accordingly, the temperature around the noble metal element is increased. In some cases, the catalytic activity may decrease. On the other hand, when a non-catalytic layer that does not contain a noble metal is disposed in the upper layer as in the above embodiment, the non-catalytic layer suppresses heat release from the catalyst layer, and the periphery of the noble metal element is maintained at a high temperature. It is possible to prevent the decrease.

ここで例えば、本発明のモノリス触媒が被覆層をn層有しているとした場合には、以下の態様がより好ましい。すなわちこの場合には、前記各被覆層中の貴金属元素濃度は、下層から上層へ向かうにつれて常に増加しているかまたは常に減少していることが好ましいのである。なお、この際には、モノリス担体表面に近い方から第1層〜第n層と称し、また、第1層を最下層とするものとし、さらに、隣接する被覆層において、貴金属元素濃度以外の組成は異なるが貴金属元素濃度が等しい場合は、前記「増加」または「減少」に含まれるものとする。   Here, for example, when the monolith catalyst of the present invention has n coating layers, the following embodiments are more preferable. That is, in this case, it is preferable that the concentration of the noble metal element in each of the coating layers is constantly increasing or constantly decreasing from the lower layer to the upper layer. In this case, the first layer to the n-th layer are referred to from the side closer to the surface of the monolith carrier, the first layer is the bottom layer, and in the adjacent coating layer, other than the noble metal element concentration When the composition is different but the concentration of the noble metal element is equal, it is included in the “increase” or “decrease”.

言い換えると、本発明の一の好ましい態様によれば、本発明のモノリス触媒が前記被覆層をn層有し(n≧2)、かつ、第k層中の貴金属元素濃度をC質量%としたとき、常に、 In other words, according to one preferable aspect of the present invention, the monolith catalyst of the present invention has n coating layers (n ≧ 2), and the noble metal element concentration in the k-th layer is C k mass%. Always

Figure 2005034778
Figure 2005034778

となることが好ましい。このように下層から上層へ向かうにつれて被覆層中の貴金属元素濃度が常に増加している場合には、上記で説明したように、下層に含有される貴金属元素量をより少なくすることで、モノリス担体の隅角の深部に存在する貴金属元素が有効に利用されないという問題を解決することができるのである。なお、この際にはC=0、すなわち最下層は非触媒層である。 It is preferable that In this way, when the concentration of the noble metal element in the coating layer is constantly increasing from the lower layer to the upper layer, as described above, by reducing the amount of the noble metal element contained in the lower layer, the monolith support It is possible to solve the problem that the noble metal element existing in the deep part of the corner is not effectively used. In this case, C 1 = 0, that is, the lowermost layer is a non-catalytic layer.

一方、本発明の他の好ましい態様によれば、本発明のモノリス触媒が前記被覆層をn層有し(n≧2)、かつ、第k層中の貴金属元素濃度をC質量%としたとき、常に、 On the other hand, according to another preferred embodiment of the present invention, the monolith catalyst of the present invention has n coating layers (n ≧ 2), and the noble metal element concentration in the k-th layer is C k mass%. Always when

Figure 2005034778
Figure 2005034778

となることが好ましい。このように下層から上層へ向かうにつれて被覆層中の貴金属元素濃度が常に減少している場合には上記で説明したように、上層に含有される貴金属元素量をより少なくすることで、上層の被覆層により被覆層からの放熱が抑制される結果、貴金属元素の周辺が高温に維持され、触媒活性の低下を防止することが可能となる。なお、この際にはC=0、すなわち最上層は非触媒層である。 It is preferable that In this way, when the concentration of the noble metal element in the coating layer is constantly decreasing from the lower layer to the upper layer, as described above, by reducing the amount of the noble metal element contained in the upper layer, it is possible to cover the upper layer. As a result of the heat radiation from the coating layer being suppressed by the layer, the periphery of the noble metal element is maintained at a high temperature, and it is possible to prevent a decrease in the catalytic activity. In this case, C n = 0, that is, the uppermost layer is a non-catalytic layer.

本発明のモノリス触媒を製造する方法としては、特に限定されず従来公知の方法を用いることができる。例えば、予め貴金属元素、担体およびその他の必要な添加物を含む組成物を焼成および粉砕して触媒活性粉末を調製し、これに水および必要な添加剤を添加後、攪拌および粉砕して触媒活性粉末スラリーとし、これをモノリス担体にコーティングして被覆層を形成し、該モノリス担体を乾燥および焼成することにより製造することができる。   It does not specifically limit as a method to manufacture the monolith catalyst of this invention, A conventionally well-known method can be used. For example, a composition containing a precious metal element, a carrier and other necessary additives is calcined and pulverized in advance to prepare a catalytically active powder. After adding water and necessary additives to this, stirring and pulverizing are performed to obtain catalytic activity. It can be produced by preparing a powder slurry, coating this onto a monolith carrier to form a coating layer, and drying and firing the monolith carrier.

本発明において、前記機能層が非触媒層である場合、該非触媒層のコーティング量の、前記触媒層のコーティング量に対する比の値は、好ましくは0.5〜2である。この値が0.5以上で非触媒層の量が充分確保され、非触媒層を配置したことによる効果が充分に得られる。一方、この値が2以下で触媒層の量が充分確保され、優れた触媒性能が得られる。ここで、「コーティング量」とは、モノリス担体に被覆された各被覆層を形成する粉末の被覆量を、モノリス担体1Lあたりの質量で表すものとする。   In the present invention, when the functional layer is a non-catalytic layer, the ratio of the coating amount of the non-catalytic layer to the coating amount of the catalyst layer is preferably 0.5 to 2. When this value is 0.5 or more, the amount of the non-catalytic layer is sufficiently secured, and the effect obtained by arranging the non-catalytic layer is sufficiently obtained. On the other hand, when this value is 2 or less, a sufficient amount of the catalyst layer is secured, and excellent catalyst performance is obtained. Here, the “coating amount” represents the coating amount of the powder forming each coating layer coated on the monolithic carrier in terms of the mass per liter of the monolithic carrier.

また、前記非触媒層のコーティング厚さの、前記触媒層のコーティング厚さに対する比の値は、好ましくは0.5〜2である。この範囲が好ましいのは、上記と同様の理由による。   Moreover, the value of the ratio of the coating thickness of the non-catalyst layer to the coating thickness of the catalyst layer is preferably 0.5-2. This range is preferable for the same reason as described above.

本発明の第二は、下記式(1)で示されるシフト反応を促進する活性を有するシフト触媒であって、   The second of the present invention is a shift catalyst having an activity of promoting the shift reaction represented by the following formula (1),

Figure 2005034778
Figure 2005034778

本発明のモノリス触媒を用いたシフト触媒である。以下、本発明のモノリス触媒をシフト触媒に適用する場合の実施態様について詳細に説明するが、本発明は以下の態様のみに限定されるものではない。 This is a shift catalyst using the monolith catalyst of the present invention. Hereinafter, embodiments in which the monolith catalyst of the present invention is applied to a shift catalyst will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.

まず、一酸化炭素および水蒸気から水素および二酸化炭素を生成するシフト反応は、下記式(i)および(ii)に分解して理解することができる。   First, the shift reaction for producing hydrogen and carbon dioxide from carbon monoxide and water vapor can be understood by being decomposed into the following formulas (i) and (ii).

Figure 2005034778
Figure 2005034778

ここで、上記式(i)で示す反応によりHOからHが生成する際に同時に生成した活性酸素(O)が、COを酸化する触媒金属上の酸化活性点に移動すれば、上記式(ii)で示す酸化反応も効率的に進行する。よって、本発明のシフト触媒において上記式(1)で示すシフト反応を効率よく進行させるためには、前記触媒層中にHOからHを取り出すことのできる活性種(A)、COの酸化能を有する活性種(B)および酸素運搬能に優れる活性種(C)が存在することが好ましい。前記3種の活性種が存在することで、低温でもシフト反応性に優れる触媒が得られるのである。ここで、上記活性種(A)、(B)および(C)は触媒中に存在すれば、気体状態のHOからHを生成することができ、触媒中でのこれらの成分の分散性などは問わない。活性種(A)および(B)が隣接しない場合でも、活性種(C)を介して活性酸素(O)が運搬され、円滑な反応の進行が確保できるからである。また、活性種(A)が存在することで、従来の触媒と相違して温度300℃という低温でも優れたCO転化率を発揮し、かつ上記機構により水やCOの吸着が促進される。 Here, if the active oxygen (O) generated simultaneously when H 2 is generated from H 2 O by the reaction represented by the above formula (i) moves to the oxidation active point on the catalyst metal that oxidizes CO, The oxidation reaction represented by formula (ii) also proceeds efficiently. Therefore, in order in the shift catalyst of the present invention to proceed efficiently shift reaction represented by the formula (1), the active species which can be taken out of H 2 from the H 2 O in the catalyst layer (A), the CO It is preferable that an active species (B) having an oxidizing ability and an active species (C) having an excellent oxygen carrying ability are present. Due to the presence of the three active species, a catalyst having excellent shift reactivity can be obtained even at low temperatures. Here, if the active species (A), (B) and (C) are present in the catalyst, H 2 can be produced from gaseous H 2 O, and the dispersion of these components in the catalyst It doesn't matter about sex. This is because even when the active species (A) and (B) are not adjacent to each other, the active oxygen (O) is transported through the active species (C), and a smooth reaction can be ensured. In addition, the presence of the active species (A) exhibits excellent CO conversion even at a low temperature of 300 ° C. unlike conventional catalysts, and the above mechanism promotes water and CO adsorption.

本発明において、貴金属元素は前記(B)の活性種である。したがって、本発明のモノリス触媒がシフト触媒として用いられる場合には、貴金属元素に加えて前記(A)および(C)の活性種がさらに被覆層中に存在することが好ましい。ここで、前記(A)の活性種としては前記第4族または第5族元素が挙げられる。また、前記(C)の活性種としてはセリウム元素が例示される。なお、上述のように、本発明のシフト触媒においては、被覆層を形成する触媒活性粉末中に含有される貴金属元素としては白金元素が特に好ましく、第4族または第5族元素としては、ニオブ元素が特に好ましい。これらが触媒層中に存在することにより高いCO転化率が得られ、さらに白金元素が存在する場合には副反応であるメタン生成反応を抑制する効果も併せて得られるためである。   In the present invention, the noble metal element is the active species (B). Therefore, when the monolith catalyst of the present invention is used as a shift catalyst, it is preferable that the active species (A) and (C) are further present in the coating layer in addition to the noble metal element. Here, examples of the active species of (A) include the Group 4 or Group 5 elements. Moreover, a cerium element is illustrated as an active species of (C). As described above, in the shift catalyst of the present invention, platinum element is particularly preferable as the noble metal element contained in the catalytically active powder forming the coating layer, and niobium as the Group 4 or Group 5 element. Elements are particularly preferred. This is because when these elements are present in the catalyst layer, a high CO conversion rate is obtained, and when a platinum element is present, an effect of suppressing a methane formation reaction as a side reaction is also obtained.

また、本発明のモノリス触媒において、触媒活性粉末がセリウム元素を含有する場合、該触媒活性粉末中のセリウム元素の含有量は、金属換算で好ましくは5〜95モル%、より好ましくは30〜90モル%である。セリウム元素の含有量が5モル%以上で充分な触媒活性が得られる。一方、95モル%以下で他の成分とのバランスが良好で優れた触媒活性が得られる。   In the monolith catalyst of the present invention, when the catalytically active powder contains a cerium element, the content of the cerium element in the catalytically active powder is preferably 5 to 95 mol%, more preferably 30 to 90, in terms of metal. Mol%. Sufficient catalytic activity is obtained when the content of the cerium element is 5 mol% or more. On the other hand, when it is 95 mol% or less, the balance with other components is good and excellent catalytic activity is obtained.

さらに、本発明のモノリス触媒において、触媒活性粉末が第4族または第5族元素を含有する場合、該触媒活性粉末中の第4族または第5族元素の含有量は、金属換算で好ましくは5〜50モル%である。第4族または第5族元素の含有量が5モル%以上で充分な触媒活性が得られる。一方、50モル%以下で、他の成分とのバランスが良好で優れた触媒活性が得られる。なお、2種類以上の元素を併用する場合にはその合計量で算出する。   Furthermore, in the monolith catalyst of the present invention, when the catalytically active powder contains a Group 4 or Group 5 element, the content of the Group 4 or Group 5 element in the catalytically active powder is preferably in terms of metal. 5 to 50 mol%. Sufficient catalytic activity can be obtained when the content of the Group 4 or Group 5 element is 5 mol% or more. On the other hand, at 50 mol% or less, a good balance with other components and excellent catalytic activity can be obtained. In addition, when using together 2 or more types of elements, it calculates with the total amount.

ここで従来、前記(A)、(B)および(C)の活性種を有する、モノリス担持シフト触媒としては、例えば活性種(A)の原料である酸化ジルコニウムと、活性種(C)の原料である酸化セリウムとを混合してスラリーとし、モノリス基材を該スラリーでコーティングして乾燥および焼成した後、該コーティング層上に活性種(B)である白金元素を担持させたシフト触媒が知られている。しかしながら、該シフト触媒では、前記活性種(A)、(B)および(C)が近接して存在し、協働して作用することができるのは白金元素が担持された前記コーティング層表面付近に限られてしまうため、高空間速度条件下においては、シフト活性が低下するものと推測される。これに対し、本発明のシフト触媒においては、被覆層を形成する触媒活性粉末中に前記活性種(A)、(B)および(C)が均一に存在する。このため、被覆層表面に限らず被覆層全体において前記活性種が協働して作用することができ、高空間速度条件下においても高いシフト活性を維持することができるものと考えられる。   Here, conventionally, as the monolith-supported shift catalyst having the active species (A), (B) and (C), for example, zirconium oxide which is a raw material of the active species (A), and a raw material of the active species (C) A shift catalyst is known in which a cerium oxide is mixed to form a slurry, a monolith substrate is coated with the slurry, dried and fired, and then a platinum element as an active species (B) is supported on the coating layer. It has been. However, in the shift catalyst, the active species (A), (B) and (C) are close to each other and can act in cooperation in the vicinity of the surface of the coating layer on which platinum element is supported. Therefore, it is presumed that shift activity decreases under high space velocity conditions. On the other hand, in the shift catalyst of the present invention, the active species (A), (B) and (C) are uniformly present in the catalytically active powder forming the coating layer. For this reason, it is considered that the active species can work in cooperation not only on the surface of the coating layer but also on the entire coating layer, and a high shift activity can be maintained even under high space velocity conditions.

本発明のモノリス触媒がシフト触媒に適用される場合、該モノリス触媒の被覆層には、シフト活性を高める目的で上記の他にも種々の成分を含むことができる。例えば、特開2002−273227号公報に記載されているように、モリブデンおよびレニウム元素等の、貴金属元素と一酸化炭素とが結合する力を弱める働きを有する物質をさらに含んでいてもよい。これらの金属を含有することで、シフト活性のより一層の向上を図ることが可能となる。   When the monolith catalyst of the present invention is applied to a shift catalyst, the coating layer of the monolith catalyst can contain various components in addition to the above for the purpose of enhancing the shift activity. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-273227, a substance having a function of weakening the bonding force between a noble metal element and carbon monoxide, such as molybdenum and a rhenium element, may be further included. By containing these metals, the shift activity can be further improved.

本発明において、被覆層を形成する触媒活性粉末は、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウム元素等の貴金属元素を含有する。該貴金属元素を含有させるために使用する原料化合物としては、例えば白金元素の原料化合物としてはジニトロジアミン白金、塩化白金などが例示されるが、特にジニトロジアミン白金が好ましい。触媒活性粉末中での分散性に優れるからである。また、塩化物を使用するには大規模工業的に触媒を製造するに際して、その焼成排ガスによる大気汚染等を考えなければならないほか、排気配管の塩素腐食は多大な悪影響を与える。同様に、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムおよびオスミウム元素等の原料化合物としては、硝酸塩、アンモニウム塩等を使用することが好ましい。また、前記セリウム元素の原料化合物としては、酸化セリウムやセリウムジルコニウム複合酸化物が好ましい。これらの化合物は、結晶内の酸素原子が移動できる酸化還元能のある化合物であることから、これらの使用によってシフト反応で生成したHを消費するいわゆるメタネーション反応を抑制し得るためである。さらに、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブおよびタンタル元素等の第4族または第5族元素の原料化合物としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブおよび五酸化二バナジウム、並びにこれらの窒化物および複合酸化物等の本発明において担体として用いられる化合物が例示される。なかでも製造が簡便になる点で、本発明において担体として用いられる化合物が好ましく用いられ、特に好ましくは、上記の理由からセリウムジルコニウム複合酸化物が用いられる。 In the present invention, the catalytically active powder forming the coating layer contains a noble metal element such as platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium and osmium elements. Examples of the raw material compound used for containing the noble metal element include dinitrodiamine platinum and platinum chloride as the raw material compound of platinum element, and dinitrodiamine platinum is particularly preferable. This is because the dispersibility in the catalytically active powder is excellent. In addition, in order to use chloride, when manufacturing a catalyst industrially on a large scale, air pollution caused by the calcined exhaust gas must be considered, and chlorine corrosion of the exhaust pipe has a great adverse effect. Similarly, as a raw material compound such as rhodium, palladium, ruthenium, iridium and osmium, nitrates, ammonium salts and the like are preferably used. The cerium element material compound is preferably cerium oxide or a cerium-zirconium composite oxide. This is because these compounds are compounds having a redox ability capable of moving oxygen atoms in the crystal, so that the use of these compounds can suppress the so-called methanation reaction that consumes H 2 generated in the shift reaction. Further, as a raw material compound of Group 4 or Group 5 elements such as titanium, zirconium, vanadium, niobium and tantalum elements, cerium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, niobium oxide and divanadium pentoxide, and nitrides thereof Examples of the compound used as a carrier in the present invention, such as composite oxides. Among them, a compound used as a carrier in the present invention is preferably used in terms of easy production, and cerium-zirconium composite oxide is particularly preferably used for the above reasons.

本発明のシフト触媒を反応容器に収納し、該容器に改質ガスを流入させることにより、改質ガスに含まれるCOを効率的にCOに変換することができる。すなわち、シフト反応器として使用することができる。また、このような反応容器を使用せずに、モノリス触媒である本発明のシフト触媒を直接用いることによってもシフト反応器とすることができる。すなわち本発明の第三は、下記式(1)で示されるシフト反応を行う反応器であって、 By storing the shift catalyst of the present invention in a reaction vessel and allowing the reformed gas to flow into the vessel, CO contained in the reformed gas can be efficiently converted to CO 2 . That is, it can be used as a shift reactor. Moreover, it can be set as a shift reactor also by using directly the shift catalyst of this invention which is a monolith catalyst, without using such a reaction container. That is, the third of the present invention is a reactor for performing a shift reaction represented by the following formula (1),

Figure 2005034778
Figure 2005034778

本発明のシフト触媒が配置されているシフト反応器である。上記のように、本発明のシフト触媒は空間速度10,000h−1以上で使用する場合にもCO転化率に優れるため、シフト反応器を小型化でき特に有利である。 It is the shift reactor by which the shift catalyst of this invention is arrange | positioned. As described above, since the shift catalyst of the present invention is excellent in CO conversion even when used at a space velocity of 10,000 h −1 or more, the shift reactor can be miniaturized and is particularly advantageous.

本発明のシフト触媒やシフト反応器を搭載して、燃料改質式水素発生システム、燃料電池システム、または燃料改質式燃料電池自動車などに利用することができる。図1に、車両に搭載された燃料改質式水素発生システムのシステムフロー図を示す。図面を参照しながら説明すると、まず、燃料タンクにメタノール、ガソリン、炭化水素などの燃料が供給される。該燃料は気化器内において気化し、必要により脱硫器によって含まれる硫黄分が除去される。改質部では、通常は水蒸気を用いた水蒸気改質によって、該燃料は水素リッチな改質ガスへと改質される。また、水蒸気に加え、酸素を含むガスを同時に供給し、部分酸化反応を併発したオートサーマル改質によっても、水素リッチな改質ガスを得ることができる。次に、改質ガスをシフト部に送り、改質ガス中に含まれるCOをCOに変換してCO濃度を1体積%程度にまで低減する。CO濃度が1体積%程度にまで低減された改質ガスを、続いてCO選択酸化部に移送し、CO濃度をppmオーダーに低減する。このCO濃度をppmオーダーにまで低減した改質ガスおよび酸化剤(通常は空気)を燃料電池に供給し、発電反応を進行させる。なお、燃料電池からは使用済み燃料および酸化剤が排出される。なお、前記燃料改質式水素発生システムはさらに水素分離膜等を有する水素抽出器を有していることが好ましい。これにより、発生した水素ガスを容易に分離および精製することが可能となるためである。 The shift catalyst and shift reactor of the present invention can be mounted and used in a fuel reforming hydrogen generation system, a fuel cell system, or a fuel reforming fuel cell vehicle. FIG. 1 shows a system flow diagram of a fuel reforming hydrogen generation system mounted on a vehicle. Referring to the drawings, first, fuel such as methanol, gasoline, hydrocarbons, etc. is supplied to the fuel tank. The fuel is vaporized in the vaporizer, and if necessary, sulfur contained in the desulfurizer is removed. In the reforming section, the fuel is reformed into a hydrogen-rich reformed gas, usually by steam reforming using steam. Also, a hydrogen-rich reformed gas can be obtained by autothermal reforming in which a gas containing oxygen is simultaneously supplied in addition to water vapor and a partial oxidation reaction is also performed. Next, the reformed gas is sent to the shift unit, and CO contained in the reformed gas is converted to CO 2 to reduce the CO concentration to about 1% by volume. The reformed gas with the CO concentration reduced to about 1% by volume is subsequently transferred to the CO selective oxidation unit, and the CO concentration is reduced to the ppm order. A reformed gas and an oxidant (usually air) whose CO concentration is reduced to the order of ppm are supplied to the fuel cell, and the power generation reaction proceeds. Note that spent fuel and oxidant are discharged from the fuel cell. The fuel reforming hydrogen generation system preferably further includes a hydrogen extractor having a hydrogen separation membrane or the like. This is because the generated hydrogen gas can be easily separated and purified.

本発明のモノリス触媒は、上述の通りシフト触媒に適用されると優れたCO転化率を発現しうる。このような特性を有するシフト触媒を燃料改質ガス中のCO転化に用いることによって、燃料電池に供給される燃料ガス中のCO濃度を効率よく低下させることが可能である。特に、空間速度が高くてもCO濃度を極めて低濃度にまで低減させることができるため、搭載範囲の制限される自動車等の移動体などでも有効に使用することができる。   The monolith catalyst of the present invention can exhibit an excellent CO conversion rate when applied to a shift catalyst as described above. By using the shift catalyst having such characteristics for CO conversion in the fuel reformed gas, it is possible to efficiently reduce the CO concentration in the fuel gas supplied to the fuel cell. In particular, since the CO concentration can be reduced to a very low concentration even when the space velocity is high, it can be used effectively even in a moving body such as an automobile in which the mounting range is limited.

以上、シフト触媒を例に挙げて本発明のモノリス触媒の実施の形態について説明したが、本発明のモノリス触媒はこれに限定されることなく種々の触媒に適用されうる。   The embodiment of the monolith catalyst of the present invention has been described above by taking the shift catalyst as an example, but the monolith catalyst of the present invention is not limited to this and can be applied to various catalysts.

次に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in detail using examples.

比較例1
Ce/Zr=68/32(モル比)のセリウムジルコニウム複合酸化物(BET比表面積70m/g)を担体として用い、金属換算で白金元素を8.451質量%含有するジニトロジアミン白金錯塩13.2gを総液量1.0Lの水溶液にした後、該担体を投入し、白金元素を含浸させ、充分に攪拌した後に一日乾燥させて、その後400℃で1時間焼成することにより触媒活性粉末を得た。
Comparative Example 1
12. Dinitrodiamine platinum complex salt containing 8.451% by mass of platinum element in terms of metal, using cerium-zirconium composite oxide (BET specific surface area 70 m 2 / g) of Ce / Zr = 68/32 (molar ratio) as a carrier. After making 2 g into an aqueous solution having a total liquid volume of 1.0 L, the carrier is added, impregnated with platinum element, sufficiently stirred, dried for one day, and then calcined at 400 ° C. for 1 hour to obtain a catalytically active powder. Got.

前記触媒活性粉末200gに塗布助剤としてアルミナゾル(アルミナに換算して4g相当量)を添加し、さらに水1.0Lを添加して、湿式粉砕することにより触媒活性粉末スラリーを調製した。なお、粉砕は、市販のボール式振動ミルを用いて1時間行い、この際、ボール径、粉砕時間、振幅、振動周波数を調整することにより、平均粒子径を1.0〜5.0μmに調整した。なお、前記触媒活性粉末中の白金元素含有量は0.5質量%であった。   A catalytically active powder slurry was prepared by adding alumina sol (equivalent to 4 g in terms of alumina) as a coating aid to 200 g of the catalytically active powder, and further adding 1.0 L of water and wet grinding. The pulverization is performed for 1 hour using a commercially available ball-type vibration mill. At this time, the average particle diameter is adjusted to 1.0 to 5.0 μm by adjusting the ball diameter, pulverization time, amplitude, and vibration frequency. did. The platinum element content in the catalytically active powder was 0.5% by mass.

0.12Lのコージェライト製ハニカムモノリス担体(400セル/インチ)に、上記で調製した触媒活性粉末スラリーをコーティングし、200℃で乾燥し、空気中で500℃で焼成し、シフト触媒を得た。ここで、該モノリス担体への触媒活性粉末の被覆量は24g(200g/L)であり、該シフト触媒全体積に占める白金元素の含有量は1.0g/Lであった。   A 0.12 L cordierite honeycomb monolith support (400 cells / inch) was coated with the catalyst active powder slurry prepared above, dried at 200 ° C., and fired at 500 ° C. in air to obtain a shift catalyst. . Here, the coating amount of the catalytically active powder on the monolith support was 24 g (200 g / L), and the content of platinum element in the total volume of the shift catalyst was 1.0 g / L.

比較例2
比較例1で調製した触媒活性粉末100gに、比較例1で使用したセリウムジルコニウム複合酸化物を同量添加し、比較例1と同様の方法により触媒活性粉末スラリーを調製した。
Comparative Example 2
The same amount of the cerium-zirconium composite oxide used in Comparative Example 1 was added to 100 g of the catalytically active powder prepared in Comparative Example 1, and a catalytically active powder slurry was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.

さらに、コーティングされた触媒活性粉末の量を24gとしたこと以外は、比較例1と同様の方法により、シフト触媒を得た。ここで、該シフト触媒全体積に占める白金元素の含有量は1.0g/Lであった。   Furthermore, a shift catalyst was obtained by the same method as in Comparative Example 1 except that the amount of the coated catalytically active powder was 24 g. Here, the content of platinum element in the total volume of the shift catalyst was 1.0 g / L.

実施例1
比較例1で使用したセリウムジルコニウム複合酸化物12gを、比較例1と同様の方法によりハニカムモノリスにコーティングし、乾燥および焼成することにより非触媒層を形成した。
Example 1
A non-catalytic layer was formed by coating 12 g of the cerium-zirconium composite oxide used in Comparative Example 1 on a honeycomb monolith by the same method as in Comparative Example 1, drying and firing.

その後、比較例1で調製された触媒活性粉末スラリーを比較例1と同様の方法により上層にコーティングし、乾燥および焼成することにより触媒層を形成し、シフト触媒を得た。ここで、コーティングされた触媒層の触媒活性粉末量は12gであり、該シフト触媒全体積に占める白金元素の含有量は1.0g/Lであった。   Then, the catalyst active powder slurry prepared in Comparative Example 1 was coated on the upper layer by the same method as in Comparative Example 1, dried and calcined to form a catalyst layer, and a shift catalyst was obtained. Here, the amount of catalytically active powder in the coated catalyst layer was 12 g, and the content of platinum element in the total volume of the shift catalyst was 1.0 g / L.

実施例2
上記実施例1の触媒層および非触媒層を逆にコーティングしたこと以外は、実施例1と同様の方法により、シフト触媒を得た。該シフト触媒全体積に占める白金元素の含有量は1.0g/Lであった。
Example 2
A shift catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that the catalyst layer and non-catalyst layer in Example 1 were coated in reverse. The platinum element content in the total volume of the shift catalyst was 1.0 g / L.

活性試験
上記比較例1および2、並びに実施例1および2において調製したシフト触媒についてシフト活性試験を行った。
Activity Test A shift activity test was performed on the shift catalysts prepared in Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2.

まず、前記触媒各40mLに対し、空間速度(GHSV)30,000h−1で2%水素含有窒素雰囲気を流し、400℃で1時間活性化処理を行った。次いで、窒素雰囲気下で該触媒を200℃に冷却し、昇温しながらガスクロマトグラフィーにより出口ガスを分析した。この際空間速度は30,000h−1であった。なお、全てのシフト触媒の活性試験において、投入ガス組成は、CO/HO/H/CO/Nが、2.5/24/35/15/23.5体積%とし、反応ガスの流速は20L/分とした。 First, for each 40 mL of the catalyst, a 2% hydrogen-containing nitrogen atmosphere was passed at a space velocity (GHSV) of 30,000 h −1 , and an activation treatment was performed at 400 ° C. for 1 hour. Next, the catalyst was cooled to 200 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the outlet gas was analyzed by gas chromatography while raising the temperature. At this time, the space velocity was 30,000 h −1 . In all shift catalyst activity tests, the input gas composition was 2.5 / 24/35/15 / 23.5% by volume of CO / H 2 O / H 2 / CO 2 / N 2 and the reaction The gas flow rate was 20 L / min.

出口ガスの分析により得た出口CO濃度を用いて、下記式によりCO転化率を算出した。上記の結果を表1に示す。   Using the outlet CO concentration obtained by analyzing the outlet gas, the CO conversion rate was calculated by the following formula. The results are shown in Table 1.

Figure 2005034778
Figure 2005034778

Figure 2005034778
Figure 2005034778

表1よりわかるように、実施例1および2においては、いずれも28%のCO転化率を示し、比較例1および2の25%と比較して高い活性を示した。これは、実施例1および2においては、触媒層に加えて非触媒層を有しており、さらに該非触媒層は断熱性物質を含有しているため、モノリス触媒の被覆層表面からの熱の放散が抑制され、その結果触媒活性の低下が抑制されたものと考えられる。また、実施例1および2において、いずれも同等の活性を示したことから、本発明のモノリス触媒においては、モノリス担体に形成される被覆層を2層以上とすれば、触媒層と非触媒層との配置がどのようなものであるかにかかわらず、30,000h−1という高空間速度条件下においても高い触媒活性を得ることができることが示された。さらにこれにより、触媒中に使用される貴金属元素量あたりの活性に優れ、貴金属元素を有効に利用可能なモノリス触媒を得ることが可能となる。 As can be seen from Table 1, in Examples 1 and 2, both showed a CO conversion rate of 28%, which was higher than the 25% of Comparative Examples 1 and 2. In Examples 1 and 2, this has a non-catalyst layer in addition to the catalyst layer. Further, since the non-catalyst layer contains a heat insulating material, heat from the coating layer surface of the monolith catalyst is reduced. It is considered that the emission was suppressed, and as a result, the decrease in catalytic activity was suppressed. In Examples 1 and 2, since both showed the same activity, in the monolith catalyst of the present invention, the catalyst layer and the non-catalyst layer can be obtained if the number of coating layers formed on the monolith support is two or more. It was shown that a high catalytic activity can be obtained even under a high space velocity condition of 30,000 h −1 regardless of the arrangement of. Furthermore, this makes it possible to obtain a monolith catalyst that has excellent activity per amount of noble metal element used in the catalyst and can effectively use the noble metal element.

図1は、車両に搭載された燃料改質式水素発生システムのシステムフロー図を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a system flow diagram of a fuel reforming hydrogen generation system mounted on a vehicle.

Claims (16)

モノリス担体に被覆により形成される被覆層を2層以上有し、少なくとも、貴金属元素および担体を含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層と、該触媒層と機能が異なる被覆層とを有する、モノリス触媒。   It has two or more coating layers formed by coating on a monolithic carrier, and has at least a catalyst layer formed by coating a catalytically active powder containing a noble metal element and a carrier, and a coating layer having a function different from that of the catalyst layer. Monolith catalyst. 前記触媒層と機能が異なる被覆層は、貴金属元素を含有しない非触媒層である、請求項1に記載のモノリス触媒。   The monolithic catalyst according to claim 1, wherein the coating layer having a function different from that of the catalyst layer is a non-catalytic layer not containing a noble metal element. 前記非触媒層は断熱層として機能するものである、請求項2に記載のモノリス触媒。   The monolith catalyst according to claim 2, wherein the non-catalytic layer functions as a heat insulating layer. 前記非触媒層は、前記触媒層の下層にコーティングされるものである、請求項2または3に記載のモノリス触媒。   The monolith catalyst according to claim 2 or 3, wherein the non-catalytic layer is coated on a lower layer of the catalyst layer. 前記非触媒層は、前記触媒層の上層にコーティングされるものである、請求項2または3に記載のモノリス触媒。   The monolith catalyst according to claim 2 or 3, wherein the non-catalytic layer is coated on an upper layer of the catalyst layer. 前記触媒層のコーティング量に対する前記非触媒層のコーティング量の比の値が0.5〜2である、請求項2〜5のいずれか1項に記載のモノリス触媒。   The monolith catalyst according to any one of claims 2 to 5, wherein a value of a ratio of a coating amount of the non-catalyst layer to a coating amount of the catalyst layer is 0.5 to 2. 前記触媒層のコーティング厚さに対する前記非触媒層のコーティング厚さの比の値が0.5〜2である、請求項2〜5のいずれか1項に記載のモノリス触媒。   The monolith catalyst according to any one of claims 2 to 5, wherein a value of a ratio of the coating thickness of the non-catalyst layer to the coating thickness of the catalyst layer is 0.5 to 2. 前記非触媒層は、水蒸気吸着能を有する物質を含有する、請求項2〜7のいずれか1項に記載のモノリス触媒。   The monolithic catalyst according to any one of claims 2 to 7, wherein the non-catalytic layer contains a substance having water vapor adsorption ability. 前記触媒活性粉末は、さらに、セリウム元素および第4族または第5族元素を含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のモノリス触媒。   The monolithic catalyst according to any one of claims 1 to 8, wherein the catalytically active powder further contains a cerium element and a Group 4 or Group 5 element. 前記貴金属元素は白金元素である、請求項9に記載のモノリス触媒。   The monolith catalyst according to claim 9, wherein the noble metal element is a platinum element. 前記第4族または第5族元素はニオブ元素である、請求項9または10に記載のモノリス触媒。   The monolith catalyst according to claim 9 or 10, wherein the Group 4 or Group 5 element is a niobium element. モノリス担体に被覆により形成される被覆層を2層以上有し、少なくとも、貴金属元素および担体を含有する触媒活性粉末を被覆してなる触媒層と、熱に安定な酸化物を含有する組成物を被覆してなる被覆層とを有する、モノリス触媒。   A composition comprising at least two coating layers formed by coating on a monolithic carrier, coated with a catalytically active powder containing at least a noble metal element and a carrier, and a composition containing a heat-stable oxide A monolithic catalyst having a coating layer formed by coating. 下記式(1)で示されるシフト反応を促進する活性を有するシフト触媒であって、
Figure 2005034778
請求項1〜12のいずれか1項に記載のモノリス触媒を用いたシフト触媒。
A shift catalyst having an activity of promoting a shift reaction represented by the following formula (1),
Figure 2005034778
The shift catalyst using the monolith catalyst of any one of Claims 1-12.
下記式(1)で示されるシフト反応を行う反応器であって、
Figure 2005034778
請求項13に記載のシフト触媒が配置されている、シフト反応器。
A reactor for performing a shift reaction represented by the following formula (1),
Figure 2005034778
A shift reactor in which the shift catalyst according to claim 13 is arranged.
請求項13に記載のシフト触媒または請求項14に記載のシフト反応器を搭載した、燃料改質式水素発生システム、燃料電池システム、または燃料改質式燃料電池移動体。   A fuel reforming type hydrogen generation system, a fuel cell system, or a fuel reforming type fuel cell moving body equipped with the shift catalyst according to claim 13 or the shift reactor according to claim 14. 水素抽出器を搭載したことを特徴とする、請求項15に記載の燃料改質式水素発生システム、燃料電池システム、または燃料改質式燃料電池移動体。   16. The fuel reforming hydrogen generation system, fuel cell system, or fuel reforming fuel cell moving body according to claim 15, wherein a hydrogen extractor is mounted.
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