JP2008144668A - Power system and ethanol conversion catalyst - Google Patents
Power system and ethanol conversion catalyst Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008144668A JP2008144668A JP2006332730A JP2006332730A JP2008144668A JP 2008144668 A JP2008144668 A JP 2008144668A JP 2006332730 A JP2006332730 A JP 2006332730A JP 2006332730 A JP2006332730 A JP 2006332730A JP 2008144668 A JP2008144668 A JP 2008144668A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ethanol
- fuel
- catalyst
- conversion catalyst
- ethanol conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 198
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 100
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 32
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 15
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- NUMQCACRALPSHD-UHFFFAOYSA-N tert-butyl ethyl ether Chemical compound CCOC(C)(C)C NUMQCACRALPSHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、動力システム及びエタノール変換触媒に係り、更に詳細には、内燃機関や燃料電池などのパワーソースからの排熱を利用して、エタノール含有燃料を変換する触媒装置を備えた動力システム、及びこれに用いられるエタノール変換触媒に関する。 The present invention relates to a power system and an ethanol conversion catalyst, and more specifically, a power system including a catalyst device that converts ethanol-containing fuel using exhaust heat from a power source such as an internal combustion engine or a fuel cell, And an ethanol conversion catalyst used therefor.
近年、地球環境に対する配慮から二酸化炭素(CO2)排出量の低減が叫ばれており、自動車等の内燃機関の燃費向上を目的として各種の試みがなされている。
例えば、ガソリンのリーンバーンエンジン、直噴エンジンやディーゼルエンジンにおける高圧噴射技術が知られており、また、燃料のオクタン価向上剤の添加など各種の施策が行われている。
In recent years, reduction of carbon dioxide (CO 2 ) emissions has been screamed in consideration of the global environment, and various attempts have been made for the purpose of improving the fuel consumption of internal combustion engines such as automobiles.
For example, high pressure injection technology for gasoline lean burn engines, direct injection engines, and diesel engines is known, and various measures such as addition of an octane number improver for fuel have been taken.
一方、燃料サイドからのアプローチとして、従来から使用されているガソリンや軽油の他に、水素、アルコール(メタノール、エタノールなど)、エーテル(ジメチルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテルなど)、バイオディーゼル、合成燃料(GTL)などの代替燃料も検討されてきた。 On the other hand, as a fuel side approach, hydrogen, alcohol (methanol, ethanol, etc.), ether (dimethyl ether, methyl tertiary butyl ether, etc.), biodiesel, synthetic fuel (GTL) as well as gasoline and light oil that have been used Alternative fuels such as) have also been considered.
例えば、エタノールは、バイオ起源にて製造することが可能であり、従って再生可能であり、大気中のCO2を増加させないカーボンニュートラル燃料として近年注目を集めている。既にブラジルやアメリカなどのいくつかの国においては、エタノール100%燃料、又はガソリンに一定量のエタノールを混合した燃料であるガスホールが、内燃機関用燃料として使用されている。 For example, ethanol has gained attention in recent years as a carbon neutral fuel that can be produced from bio origin and is therefore renewable and does not increase CO 2 in the atmosphere. In some countries, such as Brazil and the United States, a gas hole, which is 100% ethanol fuel or a fuel in which a certain amount of ethanol is mixed with gasoline, is used as a fuel for an internal combustion engine.
アルコール類は、分子内に酸素原子を含有する高オクタン価燃料であるため、ガソリンに混合すると、オクタン価を向上させ、燃料の燃焼性向上にも寄与することが期待される。
しかし、アルコール、例えばエタノールはガソリンの6割程度の熱量しか有さないことから、かかる混合燃料の燃焼においては、混合した分だけ単純に出力が低下することになる。これは燃費悪化の要因になり、CO2排出量は低減されるものの、燃料自体の節約に繋がるとは言い難い。
Alcohols are high-octane fuels that contain oxygen atoms in their molecules, so mixing with gasoline is expected to improve the octane number and contribute to improved fuel combustibility.
However, since alcohol, for example ethanol, has only about 60% of the heat of gasoline, the output of the mixed fuel is simply reduced by the amount of the mixed fuel. This becomes a cause of deterioration in fuel consumption, and although CO 2 emissions are reduced, it is difficult to say that it leads to saving of fuel itself.
このような背景の下、ガソリンや軽油などとアルコールとの混合燃料を内燃機関へ供給する際の各種の条件を最適化することを目的として、これらの混合燃料を内燃機関へ供給する際の供給方法や噴射方法などの種々の技術が提案されている。(例えば、特許文献1及び特許文献2を参照)。
具体的には、特許文献1に記載の発明は、アルコール混合ガソリン燃料をアルコールの改質温度以上に熱し、改質ガスを得ると同時にガソリンをガス化し、次いで、ガス化したガソリン燃料を冷却、凝縮して、改質ガスと分離し、それらを別系統でエンジンに供給するというものである。 Specifically, the invention described in Patent Document 1 heats an alcohol-mixed gasoline fuel to a temperature higher than the reforming temperature of alcohol, obtains reformed gas, gasifies the gasoline at the same time, and then cools the gasified gasoline fuel. It condenses and separates from the reformed gas and supplies them to the engine in a separate system.
しかし、この発明は、アルコールとして比較的改質が容易なメタノールを燃料に用いる場合には有効と思われるが、より高い改質温度を必要とするエタノールの場合には改質ガスへの転化が困難になる。また、内燃機関の運転条件と改質ガスの供給との関係も考慮されておらず、得られた改質ガスが内燃機関の効率向上に寄与できるかは不明である。 However, the present invention seems to be effective when methanol, which is relatively easy to reform as an alcohol, is used as a fuel. However, in the case of ethanol that requires a higher reforming temperature, it can be converted into a reformed gas. It becomes difficult. Further, the relationship between the operating conditions of the internal combustion engine and the supply of the reformed gas is not taken into consideration, and it is unclear whether the obtained reformed gas can contribute to improving the efficiency of the internal combustion engine.
一方、特許文献2は、例えばアルコール混合軽油を効果的に供給し、噴射するために、コンパクトな複燃料噴射弁を提案している。
この場合も、混合されたアルコール燃料からディーゼルエンジン燃焼に有利な燃料成分が得られれば、従来の噴射装置でも燃焼効率の向上効果が得られるものと考えられる。
しかし、特許文献2に記載の発明では、燃料噴射弁に主眼が置かれており、燃料の特性、即ち混合されるアルコール種などは考慮されていない。
On the other hand, Patent Document 2 proposes a compact double fuel injection valve in order to effectively supply and inject, for example, alcohol-mixed light oil.
In this case as well, if a fuel component advantageous for diesel engine combustion is obtained from the mixed alcohol fuel, it is considered that the conventional injection device can also improve the combustion efficiency.
However, the invention described in Patent Document 2 focuses on the fuel injection valve, and does not consider the characteristics of the fuel, that is, the alcohol species to be mixed.
このように、上記従来のアルコール燃料又はアルコール混合燃料の内燃機関への供給に関する提案は、アルコールとして比較的改質し易いメタノールに主眼を置いてなされており、また、内燃機関の運転条件との関係も十分に考慮しておらず、有効な活用がなされていない。 As described above, the proposals related to the supply of the conventional alcohol fuel or the alcohol-mixed fuel to the internal combustion engine have been made with a focus on methanol that is relatively easy to reform as alcohol, Relationships are not fully considered and are not being used effectively.
即ち、昨今、リニューアブルエネルギー燃料として注目されているバイオ起源のエタノールを燃料又は燃料の一部に用いた混合燃料に対しては、低温から効率よく作用する燃料変換供給用触媒は提案されておらず、有効な利用がなされていなかった。
特に、オンボードで燃料変換することを考慮すると、触媒装置の搭載性が重要な要素となるが、そのコンパクト化を考慮した提案はなされていなかった。
In other words, a fuel conversion supply catalyst that works efficiently from low temperatures has not been proposed for biofuel-derived ethanol, which has been attracting attention as a renewable energy fuel, as a fuel or a mixed fuel. The effective use was not made.
In particular, considering the on-board fuel conversion, the catalyst device mounting capability is an important factor, but no proposal has been made in consideration of its compactness.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排熱を効率的に利用でき燃費を向上し得る動力システム、及びこれに用いられ、エタノール含有燃料を効率的に変換し得るエタノール変換触媒を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is a power system that can efficiently use exhaust heat and improve fuel efficiency, and can be used for this. An object of the present invention is to provide an ethanol conversion catalyst capable of efficiently converting an ethanol-containing fuel.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、所定のエタノール変換触媒を用いることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a predetermined ethanol conversion catalyst, and have completed the present invention.
即ち、本発明の動力システムは、エタノール含有燃料を燃料とするパワーソースと、排熱を利用してエタノールを変換する触媒装置と、を備えた動力システムであって、
上記触媒装置は、白金と、セリウム、チタン及びニオブから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素の酸化物を含有するエタノール変換触媒を有し、
このエタノール変換触媒が、水(S)/エタノール含有燃料中の炭素(C)モル比が1.5以下、液空間速度(LHSV)が10h−1以上、反応温度が500℃以下の条件下で、上記エタノール含有燃料の変換を行う、ことを特徴とする。
That is, the power system of the present invention is a power system including a power source using ethanol-containing fuel as a fuel, and a catalyst device for converting ethanol using exhaust heat,
The catalyst device includes an ethanol conversion catalyst containing platinum and an oxide of at least one element selected from the group consisting of cerium, titanium, and niobium,
This ethanol conversion catalyst has a water (S) / ethanol-containing fuel carbon (C) molar ratio of 1.5 or less, a liquid space velocity (LHSV) of 10 h −1 or more, and a reaction temperature of 500 ° C. or less. The ethanol-containing fuel is converted.
また、本発明のエタノール変換触媒は、上述の如き動力システムの上記触媒装置に用いられるエタノール変換触媒であって、
白金と、セリウム、チタン及びニオブから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素の酸化物を含有し、水(S)/エタノール含有燃料中の炭素(C)モル比が1.5以下、液空間速度(LHSV)が10h−1以上、反応温度が500℃以下の条件下で、上記エタノール含有燃料の変換を行うことを特徴とする。
Moreover, the ethanol conversion catalyst of the present invention is an ethanol conversion catalyst used in the catalyst device of the power system as described above,
Containing an oxide of platinum and at least one element selected from the group consisting of cerium, titanium, and niobium, and a carbon (C) molar ratio in a water (S) / ethanol-containing fuel of 1.5 or less, a liquid The conversion of the ethanol-containing fuel is performed under conditions where the space velocity (LHSV) is 10 h −1 or more and the reaction temperature is 500 ° C. or less.
本発明によれば、所定のエタノール変換触媒を用いることなどとしたため、排熱を効率的に利用でき燃費を向上し得る動力システム、及びこれに用いられ、エタノール含有燃料を効率的に変換し得るエタノール変換触媒を提供することができる。 According to the present invention, since a predetermined ethanol conversion catalyst is used, etc., a power system that can efficiently use exhaust heat and improve fuel efficiency, and an ethanol-containing fuel that can be efficiently converted can be used in this system. An ethanol conversion catalyst can be provided.
以下、本発明の動力システムにつき詳細に説明する。なお、本明細書において、濃度、配合量及び担持量などについての「%」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。 Hereinafter, the power system of the present invention will be described in detail. In the present specification, “%” for the concentration, the blending amount, the loading amount, and the like represents a mass percentage unless otherwise specified.
図1は、本発明の動力システムの一実施形態を示す構成図である。
同図において、この動力システムは、パワーソースの一例として、燃焼室10と燃料タンク11を有する内燃機関を備えるとともに、後述する本発明のエタノール変換触媒を有する触媒装置20を備えている。
また、燃料タンク11には、エタノール含有燃料が貯留されており、燃料供給流路12には、燃焼室10に燃料を直接噴射する直噴手段30が設置されている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a power system of the present invention.
In this figure, this power system includes an internal combustion engine having a
The
本実施形態では、エタノール含有燃料の供給系が大まかには2系統設けられている。
その一系統は、エタノール含有燃料を燃料タンク11から燃料供給流路12を介して燃焼室10に吸気させるものであり、他の系統は、排熱を利用するもので、エタノール含有燃料が燃料供給流路13を介して排気流路14に設置された触媒装置20を通り、必要に応じて保管タンク22で一時的に保管され、燃焼室10に供給されるものである。
In the present embodiment, roughly two ethanol-containing fuel supply systems are provided.
One of the systems is a system in which ethanol-containing fuel is sucked into the
例えば、この動力システムの始動時には、まず、エタノール混合燃料を燃料供給流路12aを介して直噴手段30によって燃焼室10に直接噴射供給し燃焼させる。次いで、排気ガス温度が上昇した時点で、燃料供給系を燃料供給流路13を介する供給系に切り替え、エタノール含有燃料を触媒装置20に供給し、動力システムの運転を続行する。
For example, when the power system is started, first, ethanol mixed fuel is directly injected and supplied to the
上記の触媒装置20には、本発明のエタノール変換触媒が設置されており、後述するように、排気ガス熱を利用して燃料変換できるようになっている。燃料の変換反応に必要な熱が不足する場合には、触媒装置20にヒーターを組み込むことで、加熱することが可能である。
The above-described
エタノール変換触媒を有する触媒装置20を通過した燃料成分は気体となっており、これを燃焼室10に直接噴射することもできるが、本実施形態では、燃料供給系の途中、具体的には、保管タンク22で熱交換や冷却を行い、ガス成分と液体成分に気液分離して噴射することも可能である。そのため、直噴手段としては、気体用の直噴手段32と液体用の直噴手段30が設けられており、本実施形態では両者を併用できる構成となっている。
The fuel component that has passed through the
即ち、触媒装置20で改質・排出され、保管タンク22で気液分離された液体成分は、供給流路13bを介して直噴手段30によって燃焼室10に供給される。なお、供給流路13bは燃料供給流路12aと合流していてもよく、これにより、液体成分を燃料タンク11からのエタノール含有燃料と一緒に直接噴射することも可能である。
一方、気液分離されたガス成分は、上述のような液体成分と直噴と同時に又は別個に、供給流路13aを介して直噴手段32によって燃焼室10に直接噴射される。
That is, the liquid component reformed and discharged by the
On the other hand, the gas component that has been gas-liquid separated is directly injected into the
本実施形態の動力システムにおいて、触媒装置20は、好ましくは燃料室10の排気ガスからの排熱を活用できる位置に設置される。
通常、この排熱は、熱交換器などを介して、触媒装置20におけるエタノール変換触媒の触媒層に付与されるが、触媒装置20自体を熱交換器として排気流路14内又は排気流路14の周囲に設置することができる。
In the power system of the present embodiment, the
Normally, this exhaust heat is applied to the catalyst layer of the ethanol conversion catalyst in the
なお、触媒装置20における燃料変換反応の効率を高めるために、排気ガスの一部をバイパス14aを介して上記触媒層に供給することができ、これにより、圧力と酸素の制御を行うことができるが(これについては後述する)、この際、排気流路14及びバイパス14aの少なくとも一方を適当に保温すれば、かかる排熱も触媒層に同時に付与して加熱に供することができる。
In order to increase the efficiency of the fuel conversion reaction in the
本実施形態の動力システムにおいては、本発明のエタノール変換触媒が使用されるので、内燃機関の負荷の低い低速運転時の低排気条件でも、含有アルコールから効率良く水素が生成でき、同時に一酸化炭素(CO)やメタン(CH4)などを生成できる。更には、アルコール以外の一部のガソリンからも、水素やエチレンなどが生成でき、内燃機関のリーンバーン領域拡大に寄与できる。
また、これらの反応は、吸熱反応であるため、結果的に排気ガスの排熱を回収でき、燃費向上効果が増大することになる。
In the power system of this embodiment, since the ethanol conversion catalyst of the present invention is used, hydrogen can be efficiently generated from the contained alcohol even at low exhaust conditions during low speed operation with a low load on the internal combustion engine, and at the same time carbon monoxide. (CO), methane (CH 4 ) and the like can be generated. Furthermore, hydrogen, ethylene, etc. can be generated from some gasoline other than alcohol, which can contribute to the expansion of the lean burn area of the internal combustion engine.
Moreover, since these reactions are endothermic reactions, the exhaust heat of the exhaust gas can be recovered as a result, and the fuel efficiency improvement effect is increased.
本実施形態の動力システムにおいては、触媒装置20のエタノール変換触媒が、水(S)/エタノール含有燃料中の炭素(C)モル比が1.5以下、液空間速度が10h−1以上、反応温度が500℃以下の条件下で、エタノール含有燃料の変換を行うようにすることが肝要である。
かかる条件を確保すべく、水分センサー、フローメーター及び温度センサーを付加し、エタノール変換触媒に供給される水量、燃料量及び反応温度を制御してもよい。
In the power system of this embodiment, the ethanol conversion catalyst of the
In order to ensure such conditions, a water sensor, a flow meter, and a temperature sensor may be added to control the amount of water, the amount of fuel, and the reaction temperature supplied to the ethanol conversion catalyst.
次に、本発明のエタノール変換触媒について説明する。
本発明のエタノール変換触媒は、上述のような動力システムの触媒装置に用いられるエタノール変換触媒である。
このエタノール変換触媒は、セリウム(Ce)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)又はこれらの任意の混合物に係る酸化物と、白金(Pt)を含有し、水(S)/エタノール含有燃料中の炭素(C)モル比(S/C)が1.5以下、液空間速度が10h−1以上、反応温度が500℃以下の条件下で、上記エタノール含有燃料の変換を行う。
Next, the ethanol conversion catalyst of the present invention will be described.
The ethanol conversion catalyst of the present invention is an ethanol conversion catalyst used in the catalyst device of the power system as described above.
The ethanol conversion catalyst contains cerium (Ce), titanium (Ti), niobium (Nb) or an oxide of any mixture thereof, platinum (Pt), and water (S) / ethanol-containing fuel. The ethanol-containing fuel is converted under the conditions of a carbon (C) molar ratio (S / C) of 1.5 or less, a liquid space velocity of 10 h −1 or more, and a reaction temperature of 500 ° C. or less.
ここで、上記のモル比(S/C)が1.5を超えても変換効率は高まらず、更に水分を蒸発させるためにより多くのエネルギーを要するので、効率を低下させてしまう。従って、上記のモル比(S/C)は1.5以下とする必要がある。
また、液空間速度が10h−1未満では、反応器が大きくなって熱交換が不十分となり変換効率を低下させるため、液空間速度は10h−1以上とすることが肝要である。
更に、反応温度が500℃を超えると、触媒が劣化し始めること、及びメタン生成反応が優勢となって水素とCOの生成量が低減してしまう等の問題が起こり、効率を低下させてしまう。
Here, even if the above molar ratio (S / C) exceeds 1.5, the conversion efficiency does not increase, and more energy is required to evaporate the water, and the efficiency is lowered. Therefore, the molar ratio (S / C) needs to be 1.5 or less.
Further, if the liquid space velocity is less than 10 h −1 , the reactor becomes large and heat exchange becomes insufficient and the conversion efficiency is lowered. Therefore, it is important that the liquid space velocity is 10 h −1 or more.
Furthermore, when the reaction temperature exceeds 500 ° C., problems such as the catalyst starting to deteriorate and the methane production reaction predominate and the production amounts of hydrogen and CO are reduced, resulting in a decrease in efficiency. .
このエタノール変換触媒を用いれば、コンパクトな装置で、200℃程度の低温度条件からでも混合燃料中のエタノールを高効率で水素やCOなどの燃焼速度の速い燃料に変換することができる。
この触媒を用いるに当たっては、触媒反応に必要な熱を内燃機関などのパワーソースからの排熱で賄うことができ、これにより、熱回収が可能になるため燃費向上効果が増大する。
By using this ethanol conversion catalyst, it is possible to convert ethanol in the mixed fuel into a fuel having a high combustion rate such as hydrogen and CO with high efficiency even from a low temperature condition of about 200 ° C. with a compact device.
When this catalyst is used, the heat required for the catalytic reaction can be covered by exhaust heat from a power source such as an internal combustion engine. This makes it possible to recover heat, thereby increasing the fuel efficiency improvement effect.
エタノールを出発物質とする各改質反応の熱回収効率を以下に示す。
なお、この熱回収効率は、以下に示す低位発熱量基準で計算した値である。
熱回収効率η=[LHV(改質ガス)−LHV(エタノール)]/LHV(エタノール)×100%
ここで、LHVは、低位発熱量であり、燃料の持つ発熱量から燃焼で生成する水蒸気の凝縮熱(蒸発潜熱)を差し引いた値を意味する。
The heat recovery efficiency of each reforming reaction starting from ethanol is shown below.
The heat recovery efficiency is a value calculated on the basis of the lower heating value standard shown below.
Heat recovery efficiency η = [LHV (reformed gas) −LHV (ethanol)] / LHV (ethanol) × 100%
Here, LHV is a low calorific value, and means a value obtained by subtracting the heat of condensation of the water vapor generated by combustion (latent heat of vaporization) from the calorific value of the fuel.
C2H5OH+3H2O→6H2+2CO2…(1);η=118%
C2H5OH+H2O→4H2+2CO…(2) ;η=125%
C2H5OH→H2+CH4+CO…(3) ;η=108%
C2H5OH→H2+CH3CHO…(4) ;η=109%
C 2 H 5 OH + 3H 2 O → 6H 2 + 2CO 2 (1); η = 118%
C 2 H 5 OH + H 2 O → 4H 2 + 2CO (2); η = 125%
C 2 H 5 OH → H 2 + CH 4 + CO (3); η = 108%
C 2 H 5 OH → H 2 + CH 3 CHO (4); η = 109%
反応式(1)は、所謂通常の水蒸気改質反応であり、S/C=3/2=1.5の条件になる。この反応では、水素の収率は高いが、比較的多くの水添加が必要であり、水の蒸発にエネルギーを要するため、総括的な熱回収効率は低下する懸念がある。
それに対して、反応式(2)は、S/C=1/2=0.5の条件であり、水添加のより少ない条件で比較的高い熱回収効率を実現できる反応である。
Reaction formula (1) is a so-called normal steam reforming reaction, and the condition is S / C = 3/2 = 1.5. In this reaction, although the yield of hydrogen is high, a relatively large amount of water needs to be added, and energy is required to evaporate the water. Therefore, there is a concern that the overall heat recovery efficiency is lowered.
On the other hand, the reaction formula (2) is a condition of S / C = 1/2 = 0.5, and is a reaction that can realize a relatively high heat recovery efficiency under a condition of less water addition.
反応式(3)は、S/C=0の条件であり、所謂エタノールの分解反応である。これは水が不要であり、水の蒸発熱を考慮しなくて済むため好ましいが、メタン(CH4)が多く生成してしまう。しかし、CH4の燃焼熱も使えれば、熱回収効率は108%となるため、内燃機関の効率向上には有用である。 Reaction formula (3) is a condition of S / C = 0, which is a so-called ethanol decomposition reaction. This is preferable because water is unnecessary and it is not necessary to consider the heat of vaporization of water, but a large amount of methane (CH 4 ) is generated. However, if the combustion heat of CH 4 can also be used, the heat recovery efficiency becomes 108%, which is useful for improving the efficiency of the internal combustion engine.
反応式(4)は、脱水素反応であり、水素と共にアセトアルデヒド(CH3CHO)を生成するもので、CH3CHOが分解すると反応式(3)となり、CH3CHOに水を加えて水蒸気改質反応を起こさせると、反応式(2)となる。すなわち、反応(2)、(3)の第1段階ともいえる反応である。この段階で反応を止めても熱回収効率は109%となるため、内燃機関の効率向上には有用である。 Reaction formula (4) is a dehydrogenation reaction, which generates acetaldehyde (CH 3 CHO) together with hydrogen. When CH 3 CHO is decomposed, reaction formula (3) is obtained, and water is added to CH 3 CHO to improve steam. When a quality reaction is caused, the reaction formula (2) is obtained. That is, the reaction can be said to be the first stage of the reactions (2) and (3). Even if the reaction is stopped at this stage, the heat recovery efficiency is 109%, which is useful for improving the efficiency of the internal combustion engine.
本発明のエタノール変換触媒は、反応式(4)に対して有効で、200℃程度の低温条件でも反応を起こすことができる。しかし、反応式(4)で生成したCH3CHOは触媒上で分解し易く、容易にCH4とCOになる。また、水を添加すると、反応(1)及び(2)となるので、条件を選ぶことにより、結局、上記(1)〜(3)の各種の反応を起こすことが可能となる。 The ethanol conversion catalyst of the present invention is effective for the reaction formula (4) and can cause a reaction even at a low temperature of about 200 ° C. However, CH 3 CHO generated in the reaction formula (4) is easily decomposed on the catalyst and easily becomes CH 4 and CO. Further, when water is added, the reactions (1) and (2) are obtained. Therefore, by selecting the conditions, it is possible to eventually cause the various reactions (1) to (3).
上記反応を起こす際、内燃機関などからの排気ガスの少なくとも一部をエタノール含有燃料と混合させて触媒層に供給することで、排気ガス中の水分、窒素酸化物、CO及びHC(炭化水素)などの成分も活用でき、熱量の回収に役立つとともに、排気ガスのクリーン化にも貢献できる。
更に、該排気ガスの一部を該エタノール含有燃料と混合させる場合に、酸素濃度を制御することでより有効に燃料変換反応を行わせることができる。また、触媒層内の反応場の圧力も同様に制御することで、変換反応の制御性が高められる。
When the above reaction takes place, at least a part of exhaust gas from an internal combustion engine or the like is mixed with ethanol-containing fuel and supplied to the catalyst layer, so that moisture, nitrogen oxides, CO and HC (hydrocarbon) in the exhaust gas are mixed. In addition to being useful for heat recovery, it can also contribute to cleaner exhaust gas.
Furthermore, when a part of the exhaust gas is mixed with the ethanol-containing fuel, the fuel conversion reaction can be performed more effectively by controlling the oxygen concentration. Further, the controllability of the conversion reaction can be improved by controlling the pressure of the reaction field in the catalyst layer in the same manner.
本発明のエタノール変換触媒は、Ptと上記所定の酸化物を含むが、これらの酸化物は典型的にはPtの担持基材として機能する。かかる酸化物を用いることが本発明の特徴の1つでもある。
なお、Ceの酸化物を用いる場合、単独で用いるよりもTiの酸化物及び/又はNbの酸化物と組み合わせて用いることで大きな効果が発揮される。これらの酸化物が有効である理由は、不明であるが、酸素空孔を作り易い特性が重要と思われる。
また、Tiの酸化物に関しては、ルチル型のものが効果的で、しかも60m2/gを超える高比表面積のものが好ましい。
The ethanol conversion catalyst of the present invention contains Pt and the above-mentioned predetermined oxide, and these oxides typically function as a Pt supporting substrate. The use of such an oxide is one of the features of the present invention.
In the case where Ce oxide is used, a great effect is exhibited by using it in combination with Ti oxide and / or Nb oxide rather than using it alone. The reason why these oxides are effective is unknown, but it seems to be important to have a characteristic that oxygen vacancies are easily formed.
Regarding the Ti oxide, a rutile type is effective, and a high specific surface area exceeding 60 m 2 / g is preferable.
上記の酸化物に担持する有効なPtの質量濃度は、0.5〜4%の範囲である。0.5%未満では触媒作用が発揮できず、4%を超えるとエタノールの分解活性が高すぎて、炭素析出が起こり失活し易くなる。 The effective mass concentration of Pt supported on the oxide is in the range of 0.5 to 4%. If it is less than 0.5%, the catalytic action cannot be exerted, and if it exceeds 4%, the decomposition activity of ethanol is too high, and carbon deposition occurs and it becomes easy to deactivate.
なお、本発明のエタノール変換触媒には、更に、ロジウム(Rh)及びパラジウム(Pd)の少なくとも一方を添加することができ、これにより、反応(1)、(2)を促進できるので、排熱回収の観点から好ましい。 It should be noted that at least one of rhodium (Rh) and palladium (Pd) can be further added to the ethanol conversion catalyst of the present invention, whereby the reactions (1) and (2) can be promoted. It is preferable from the viewpoint of recovery.
上述のRh及び/又はPdの添加については、そのもの単体で添加してもよいが、Pt含有触媒及び/又はRh含有触媒の形式で添加してもよい。
かかるPd含有触媒については、上述のようなCe酸化物の他にアルミナ(Al2O3)なども担持基材として用いられ、Rh、Pdの担持濃度(%)に関してもPtの場合と同様に0.5〜4%の範囲とすることが好ましい。
As for the above-mentioned addition of Rh and / or Pd, they may be added by themselves, but may be added in the form of a Pt-containing catalyst and / or an Rh-containing catalyst.
For such a Pd-containing catalyst, alumina (Al 2 O 3 ) or the like is used as a supporting substrate in addition to the Ce oxide as described above, and the supporting concentration (%) of Rh and Pd is the same as in the case of Pt. It is preferable to set it as 0.5 to 4% of range.
なお、貴金属成分、即ちPt、Rh及びPdの配置については、それぞれを単体又は貴金属含有触媒の形式で行うことができ、また、これら2種又は3種の貴金属成分が同一の触媒層に存在するようにしてもよいし、各貴金属触媒を別体で又は別の触媒層として配置することも可能である。 In addition, about arrangement | positioning of a noble metal component, ie, Pt, Rh, and Pd, each can be performed with the form of a single-piece | unit or a noble metal containing catalyst, and these 2 types or 3 types of noble metal components exist in the same catalyst layer. It is also possible to arrange each noble metal catalyst separately or as a separate catalyst layer.
本発明のエタノール変換触媒は、特に、エタノールを含有する燃料に有効であるが、勿論、従来のメタノール、MTBE(メチル−ターシャリー−ブチルエーテル)、及びETBE(エチル−ターシャリー−ブチルエーテル)などの含酸素化合物がガソリン燃料に添加された混合燃料にも有効である。 The ethanol conversion catalyst of the present invention is particularly effective for a fuel containing ethanol, but of course, it contains conventional methanol, MTBE (methyl-tertiary-butyl ether), ETBE (ethyl-tertiary-butyl ether) and the like. It is also effective for mixed fuels in which oxygen compounds are added to gasoline fuel.
上述のエタノール変換触媒は、セラミックス製又はメタル製の3次元連続細孔を有する触媒支持体、例えば30ppiの細孔を有するNi合金製メタルフォームなどに塗布することで、ライトオフ特性や応答性が高まり、触媒利用率が向上する。
このような触媒支持体としては、例えば、ニッケル合金などメタル製の発泡担体、即ち3次元連続細孔を有し、気孔率が80%以上のモノリス担体を挙げることができ、かかる担体を用いれば、少ない触媒量で十分な変換機能が得られ、またライトオフ特性や応答性が高まるため好ましい。
The above-mentioned ethanol conversion catalyst is applied to a catalyst support having ceramic or metal three-dimensional continuous pores, for example, a metal foam made of Ni alloy having pores of 30 ppi. The catalyst utilization rate is improved.
Examples of such a catalyst support include a metal foam support such as a nickel alloy, that is, a monolith support having three-dimensional continuous pores and a porosity of 80% or more. A sufficient conversion function can be obtained with a small amount of catalyst, and light-off characteristics and responsiveness are enhanced.
上記反応(1)〜(4)は、反応条件によって制御することができる。特に、水の量、反応温度、圧力、及び触媒への燃料供給量が重要であり、運転条件に応じて制御することで所望の反応を選定できる。
例えば、水のない条件では、反応(3)が優勢であり、更に温度が低いと反応(4)が優勢になる。排気ガスの水分を触媒に供給することで(1)乃至は(2)の反応を促進できるが、特に、燃料供給速度を高めると反応(2)が優勢になる。
The reactions (1) to (4) can be controlled by reaction conditions. In particular, the amount of water, the reaction temperature, the pressure, and the amount of fuel supplied to the catalyst are important, and a desired reaction can be selected by controlling according to operating conditions.
For example, reaction (3) predominates in the absence of water, and reaction (4) predominates at lower temperatures. Although the reaction of (1) or (2) can be promoted by supplying the moisture of the exhaust gas to the catalyst, the reaction (2) becomes dominant particularly when the fuel supply rate is increased.
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1〜7、比較例1)
図1に示したような動力システムを作製し、その触媒装置に、下記の表1に示す仕様のエタノール変換触媒を設置して各例の動力システムを構築した。
なお、表1に示すように、各例の動力システムに用いた触媒の粉末としては、CeとNb、Tiの酸化物の組み合わせを変えたもの、Pt担持量を変えたもの、及びRh、Pd触媒を組み合わせたものを用意し、30ppiの細孔を有するNi合金製のモノリス担体に約120g/L塗布して供試触媒とした。
(Examples 1-7, Comparative Example 1)
A power system as shown in FIG. 1 was produced, and an ethanol conversion catalyst having the specifications shown in Table 1 below was installed in the catalyst device to construct a power system of each example.
As shown in Table 1, the catalyst powder used in the power system of each example includes a combination of Ce, Nb, and Ti oxides, a change in Pt loading, and Rh, Pd. A combination of catalysts was prepared, and about 120 g / L was applied to a monolithic carrier made of Ni alloy having pores of 30 ppi to prepare a test catalyst.
モノリス担体への触媒粉の塗布に当たっては、触媒粉末を水及びアルミナバインダーと混合し、ポットミル粉砕機にかけてスラリー化したものを該モノリス担体に噴霧し、余分なスラリーを吹き飛ばし除去した後、乾燥、焼成の工程を経て触媒と成した。上記アルミナバインダーの添加量は3%とした。 In applying the catalyst powder to the monolith support, the catalyst powder is mixed with water and an alumina binder, and the slurry obtained by applying a pot mill grinder is sprayed onto the monolith support, and the excess slurry is blown off and removed, followed by drying and firing. Through this process, the catalyst was formed. The amount of the alumina binder added was 3%.
各例で用いた触媒については、性能評価に先立って予め10%の水素を含む窒素バランスガス中で450℃で1時間処理した。
触媒の評価については、常圧流通式反応装置を用い、S(水)/C(エタノール中C)モル比=0.5の条件で水を添加し、エタノールはモノリス触媒の体積基準でLHSV=25h−1で供給し、キャリヤーガスに窒素を用い、触媒入口温度250℃、340℃の条件にて反応を行った。
Prior to the performance evaluation, the catalyst used in each example was treated in a nitrogen balance gas containing 10% hydrogen at 450 ° C. for 1 hour.
For the evaluation of the catalyst, water was added under the condition of S (water) / C (C in ethanol) molar ratio = 0.5 using an atmospheric pressure flow type reactor, and ethanol was LHSV = on the volume basis of the monolith catalyst. The reaction was conducted at 25 h −1 , using nitrogen as the carrier gas, and the catalyst inlet temperature of 250 ° C. and 340 ° C.
表1に、各温度条件におけるエタノールの転化率及び水素の生成量を併記した。水素生成量は、水、窒素を除いたガス体積組成で示した。
比較例として、同様に調製して得られたPt/アルミナ触媒、及びPt/Ce酸化物の性能を示したが、本発明の触媒は、水素生成能が高く、低温でも効果的に水素供給できるため、比較的低品位の排熱を回収して効率向上を図ることができる。
Table 1 also shows the ethanol conversion rate and hydrogen generation amount under each temperature condition. The amount of hydrogen produced was shown by the gas volume composition excluding water and nitrogen.
As a comparative example, the performance of Pt / alumina catalyst and Pt / Ce oxide obtained in the same manner was shown. However, the catalyst of the present invention has a high hydrogen generating ability and can effectively supply hydrogen even at a low temperature. Therefore, it is possible to improve efficiency by recovering relatively low quality exhaust heat.
以上、本発明を好適実施形態及び実施例により詳細に説明したが、本発明はこれら実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
例えば、パワーソースとしては、内燃機関のみならず燃料電池も適用可能である。また、直噴手段やEGRバイパスなどは必須の部材ではない。
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail by suitable embodiment and an Example, this invention is not limited to these embodiment and an Example, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention. .
For example, as a power source, not only an internal combustion engine but also a fuel cell can be applied. Further, the direct injection means and the EGR bypass are not essential members.
10 燃焼室
11 燃料タンク
12 燃料供給流路
14 排気流路
20 触媒装置
22 保管タンク
30、32 直噴手段
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記触媒装置は、白金と、セリウム、チタン及びニオブから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素の酸化物を含有するエタノール変換触媒を有し、
このエタノール変換触媒が、水(S)/エタノール含有燃料中の炭素(C)モル比が1.5以下、液空間速度が10h−1以上、反応温度が500℃以下の条件下で、上記エタノール含有燃料の変換を行う、ことを特徴とする動力システム。 A power system comprising a power source that uses ethanol-containing fuel as a fuel, and a catalyst device that converts ethanol using exhaust heat,
The catalyst device includes an ethanol conversion catalyst containing platinum and an oxide of at least one element selected from the group consisting of cerium, titanium, and niobium,
This ethanol conversion catalyst is obtained under the conditions that the molar ratio of carbon (C) in the water (S) / ethanol-containing fuel is 1.5 or less, the liquid space velocity is 10 h −1 or more, and the reaction temperature is 500 ° C. or less. A power system characterized by converting the contained fuel.
上記エタノール燃料変換触媒が、上記内燃機関又は燃料電池装置からの排気を処理する触媒と熱交換可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の動力システム。 The power source is an internal combustion engine or a fuel cell device;
2. The power system according to claim 1, wherein the ethanol fuel conversion catalyst is disposed at a position where heat exchange can be performed with a catalyst that processes exhaust gas from the internal combustion engine or the fuel cell device.
白金と、更にセリウム、チタン及びニオブから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素の酸化物を含有し、水(S)/エタノール含有燃料中の炭素(C)モル比が1.5以下、液空間速度が10h−1以上、反応温度が500℃以下の条件下で、上記エタノール含有燃料の変換を行うことを特徴とするエタノール変換触媒。 An ethanol conversion catalyst used in the catalyst device of the power system according to claim 1 or 2,
Containing an oxide of platinum and at least one element selected from the group consisting of cerium, titanium and niobium, and a carbon (C) molar ratio in the water (S) / ethanol-containing fuel is 1.5 or less, An ethanol conversion catalyst characterized in that the ethanol-containing fuel is converted under conditions of a liquid space velocity of 10 h -1 or more and a reaction temperature of 500 ° C or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006332730A JP2008144668A (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Power system and ethanol conversion catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006332730A JP2008144668A (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Power system and ethanol conversion catalyst |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008144668A true JP2008144668A (en) | 2008-06-26 |
Family
ID=39605111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006332730A Pending JP2008144668A (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Power system and ethanol conversion catalyst |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008144668A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010184202A (en) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Nissan Motor Co Ltd | Catalyst for generating hydrogen and method for producing the catalyst |
JP2013133253A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Nissan Motor Co Ltd | Method for reforming fuel |
-
2006
- 2006-12-11 JP JP2006332730A patent/JP2008144668A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010184202A (en) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Nissan Motor Co Ltd | Catalyst for generating hydrogen and method for producing the catalyst |
JP2013133253A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Nissan Motor Co Ltd | Method for reforming fuel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8061120B2 (en) | Catalytic EGR oxidizer for IC engines and gas turbines | |
JP6263256B2 (en) | Flex fuel hydrogen generator | |
US8397509B2 (en) | Catalytic engine | |
Morgenstern et al. | Low-temperature reforming of ethanol over copper-plated raney nickel: a new route to sustainable hydrogen for transportation | |
CN101460437B (en) | Thermo-neutral reforming of petroleum-based liquid hydrocarbons | |
US7131264B2 (en) | Method of operating a reformer and a vehicle | |
RU2010127266A (en) | CELL ANALYSIS KIT AND METHOD | |
US10865709B2 (en) | Flex-fuel hydrogen reformer for IC engines and gas turbines | |
JP2008261330A (en) | Octane number-increasing catalyst, fuel reformer of internal combustion engine and internal combustion engine | |
CN101457715A (en) | Mobile hydrogen making engine fuel system and device thereof | |
JP5567850B2 (en) | Hydrogen production system | |
JP2013130179A (en) | Internal combustion engine control device | |
US7435275B2 (en) | System and method of heating an exhaust treatment device | |
JP2008298000A (en) | Fuel reforming system and fuel reforming method | |
JP2008144668A (en) | Power system and ethanol conversion catalyst | |
CN102791973B (en) | The exhaust apparatus of internal combustion engine | |
JP4853773B2 (en) | Fuel supply apparatus and fuel supply method | |
RU2010127226A (en) | DEVICE FOR PREPARATION OF ASSOCIATED OIL GASES FOR USE IN POWER PLANTS AND METHOD OF ITS OPERATION | |
JP2004251196A (en) | Apparatus for producing reformed gas, method for producing reformed gas employing this apparatus and exhaust emission control system | |
JP6997948B2 (en) | Combustion catalyst | |
JP2014058412A (en) | Fuel modifying/feeding system | |
JP2007244996A (en) | Catalyst for converting/supplying fuel, apparatus for converting/supplying fuel, and method for converting/supplying fuel by using the apparatus | |
JP2014058434A (en) | Mesoporous metal oxide, fuel reforming catalyst and fuel reforming system | |
JP2008144730A (en) | System and method for feeding fuel to power source | |
Tsolakis et al. | Exhaust gas fuel reforming for IC Engines using diesel type fuels |