JP2010094664A - Catalyst for selectively removing carbon monoxide and method of selectively removing carbon monoxide - Google Patents

Catalyst for selectively removing carbon monoxide and method of selectively removing carbon monoxide Download PDF

Info

Publication number
JP2010094664A
JP2010094664A JP2009209001A JP2009209001A JP2010094664A JP 2010094664 A JP2010094664 A JP 2010094664A JP 2009209001 A JP2009209001 A JP 2009209001A JP 2009209001 A JP2009209001 A JP 2009209001A JP 2010094664 A JP2010094664 A JP 2010094664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon monoxide
catalyst
hydrogen
selectively removing
less
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
Application number
JP2009209001A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Tanaka
虔一 田中
Masashi Sho
将志 庄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawaken Fine Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Kawaken Fine Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawaken Fine Chemicals Co Ltd filed Critical Kawaken Fine Chemicals Co Ltd
Priority to JP2009209001A priority Critical patent/JP2010094664A/en
Publication of JP2010094664A publication Critical patent/JP2010094664A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of selectively removing carbon monoxide, in particular, selectively removing carbon monoxide at 100°C or less, from a gas containing hydrogen and carbon monoxide less than the hydrogen. <P>SOLUTION: The method of selectively removing carbon monoxide comprises a process of allowing a mixed gas obtained by mixing gas containing oxygen to the gas containing hydrogen and carbon monoxide less than the hydrogen to contact with a catalyst which carries three components of a noble metal (1), at least one kind (2) selected from a group consisting of nickel, cobalt and iron and at least one kind (3) selected from a group of magnesium, calcium, barium and rare earth metal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素及び一酸化炭素を含有するガスから一酸化炭素を選択的に除去する触媒及びその方法に関する。特に、各種の水素製造用燃料から水蒸気改質などによりに得られた水素を主成分としかつ一酸化炭素を含有する改質ガスから、一酸化炭素を選択的に除去する触媒及びその方法に関する。   The present invention relates to a catalyst for selectively removing carbon monoxide from a gas containing hydrogen and carbon monoxide and a method thereof. In particular, the present invention relates to a catalyst for selectively removing carbon monoxide from a reformed gas containing hydrogen monoxide as a main component obtained from various hydrogen production fuels by steam reforming and the like, and a method thereof.

燃料電池は、クリーンなエネルギーを得る次世代の発電システムとして期待されている。燃料電池は発電効率が高く、有害物質を発生せず騒音や振動が少なく、さらに、燃料となる水素は各種の原料から製造できるなど優れた特徴を持っている。   The fuel cell is expected as a next-generation power generation system that obtains clean energy. Fuel cells have excellent characteristics such as high power generation efficiency, no generation of harmful substances, low noise and vibration, and the ability to produce hydrogen as fuel from various raw materials.

燃料電池の中で、電解質として固体高分子膜を利用する固体高分子形燃料電池は100℃以下と低温で作動し、しかも比較的小型なので、分散型家庭用電源、燃料電池自動車や携帯機器の電源として、特に期待されている。   Among fuel cells, solid polymer fuel cells that use a solid polymer membrane as an electrolyte operate at a low temperature of 100 ° C. or lower and are relatively small, so that they can be used in distributed household power supplies, fuel cell vehicles, and portable devices. It is particularly expected as a power source.

燃料電池の燃料となる水素は、産業界から排出される水素含有副生ガスから分離する方法、メタン、天然ガス、液化天然ガス、ナフサ、灯油、軽油などの各種炭化水素類、メタノールなどのアルコール類から化学的に得る方法、水の分解による方法などで製造することができる。現状では、低コストで簡単に製造できることから、天然ガスを中心とした化石燃料を水蒸気改質する方法で水素を得ている場合が多い。   Hydrogen used as fuel for fuel cells is separated from the hydrogen-containing by-product gas discharged from the industry, various hydrocarbons such as methane, natural gas, liquefied natural gas, naphtha, kerosene and light oil, and alcohol such as methanol. It can be produced by a method that is chemically obtained from a kind, a method by decomposition of water, or the like. At present, hydrogen can be obtained by a method of steam reforming fossil fuels, mainly natural gas, because they can be easily manufactured at low cost.

固体高分子形燃料電池では、電極に白金含有触媒が使用されている。白金系電極触媒は一酸化炭素で被毒され易く、特に、低温では微量で、発電効率が大きく低下することが知られている。固体高分子形燃料電池の低温作動性という特徴を生かすためには、燃料である水素中の一酸化炭素濃度を100ppm以下、好ましくは10ppm以下に低減することが必要となる。   In the polymer electrolyte fuel cell, a platinum-containing catalyst is used for the electrode. It is known that the platinum-based electrode catalyst is easily poisoned with carbon monoxide, and in particular, it is very small at low temperatures and the power generation efficiency is greatly reduced. In order to take advantage of the low temperature operability of the polymer electrolyte fuel cell, it is necessary to reduce the concentration of carbon monoxide in hydrogen as a fuel to 100 ppm or less, preferably 10 ppm or less.

メタンなど天然ガスの水蒸気改質により、水素と伴に一酸化炭素が生成する。さらに、一酸化炭素は水蒸気と反応(水成シフト反応;平衡反応)して二酸化炭素と水素が生成する。得られる改質ガスには水素が高い比率で含まれているが、一酸化炭素も1〜10%程度含まれている。そこで、改質ガスを固体高分子形燃料電池の燃料として使えるようにするため、一酸化炭素濃度を更に低減するための技術が検討されてきた。その中で二酸化炭素への酸化(特に燃料となる水素をできるだけ消費しない一酸化炭素選択酸化)技術が有力となり、一部商用化されている固体高分子形燃料電池にも採用されている。   Steam reforming of natural gas such as methane produces carbon monoxide along with hydrogen. Furthermore, carbon monoxide reacts with water vapor (water shift reaction; equilibrium reaction) to generate carbon dioxide and hydrogen. The resulting reformed gas contains hydrogen at a high ratio, but also contains about 1 to 10% of carbon monoxide. Thus, in order to make the reformed gas usable as a fuel for the polymer electrolyte fuel cell, a technique for further reducing the carbon monoxide concentration has been studied. Among them, a technique for oxidation to carbon dioxide (particularly, carbon monoxide selective oxidation that consumes as little hydrogen as fuel) has become effective, and it has been adopted in some polymer electrolyte fuel cells that are commercially available.

一酸化炭素の酸化は発熱反応であり、温度を調節するため冷却装置が必要となる一方、十分な酸化反応速度を得るために高温(例えば120℃以上)が必要な場合は加熱装置を設けなければならない。従って、水素含有ガス中の一酸化炭素の選択酸化触媒は、酸化反応熱で自発的に選択酸化が進むような低温活性(例えば100℃以下)を有することが好ましい。   Oxidation of carbon monoxide is an exothermic reaction and requires a cooling device to adjust the temperature. On the other hand, if a high temperature (eg, 120 ° C or higher) is required to obtain a sufficient oxidation reaction rate, a heating device must be provided. I must. Therefore, it is preferable that the selective oxidation catalyst for carbon monoxide in the hydrogen-containing gas has a low-temperature activity (for example, 100 ° C. or less) such that selective oxidation proceeds spontaneously by the heat of oxidation reaction.

上記の課題を達成するために、白金、ルテニウム、ロジウムなどの貴金属を、主として無機酸化物からなる担体に担持した触媒が検討されてきた。   In order to achieve the above-described problems, a catalyst in which a noble metal such as platinum, ruthenium, or rhodium is supported on a support mainly made of an inorganic oxide has been studied.

特許文献1には、水素が約20〜98容量%、一酸化炭素が約0.01〜2容量%、残部が窒素を含有するガスから、一酸化炭素を選択的に酸化するに際して、一酸化炭素に対するモル比が1〜3である酸素を供給し、約100〜200℃で、白金を担持した触媒と接触させることを特徴とする一酸化炭素の選択的除去方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses that when carbon monoxide is selectively oxidized from a gas containing about 20 to 98% by volume of hydrogen, about 0.01 to 2% by volume of carbon monoxide, and the balance containing nitrogen. A method for selectively removing carbon monoxide is disclosed, wherein oxygen having a molar ratio to carbon of 1 to 3 is supplied and contacted with a catalyst supporting platinum at about 100 to 200 ° C.

特許文献2には、一酸化炭素に比較し水素に富んでいるフィードガスを、ロジウム及びルテニウムから選ばれる少なくとも1種を担体に分散した触媒の存在下に、120℃以下、好ましくは100℃以下で、酸素と反応させることを特徴とする一酸化炭素の選択的除去方法が開示されている。一方、白金をアルミナに担持した触媒を使用した場合、ロジウムやルテニウムを担持した触媒と比較して、100℃以下での一酸化炭素の転化率が低く(比較例A、図3を参照)、更に、水素の酸化による水の生成が多く酸化反応の選択性が低いことが記載されている(比較例I、図5を参照)。   Patent Document 2 discloses that a feed gas rich in hydrogen compared to carbon monoxide is 120 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower in the presence of a catalyst in which at least one selected from rhodium and ruthenium is dispersed on a support. And a method for selectively removing carbon monoxide, characterized by reacting with oxygen. On the other hand, when a catalyst in which platinum is supported on alumina is used, the conversion rate of carbon monoxide at 100 ° C. or lower is low compared to a catalyst in which rhodium or ruthenium is supported (see Comparative Example A, FIG. 3). Furthermore, it is described that the production of water by oxidation of hydrogen is large and the selectivity of the oxidation reaction is low (see Comparative Example I, FIG. 5).

100℃以下で、白金担持触媒存在下に、水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有する混合ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化除去しようとする際に生じる前記問題点を解決するために、各種検討が為されてきた。   In order to solve the above-described problems caused when an attempt is made to selectively oxidize and remove carbon monoxide in a mixed gas containing hydrogen and carbon monoxide less than hydrogen in the presence of a platinum-supported catalyst at 100 ° C. or lower. Various studies have been made.

特許文献3には、白金と、白金以外の少なくとも1種の遷移金属とを含み、前記遷移金属が複数の酸化状態で存在するCO選択触媒が開示されている。   Patent Document 3 discloses a CO selective catalyst containing platinum and at least one transition metal other than platinum, wherein the transition metal exists in a plurality of oxidation states.

特許文献4には、貴金属と、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、希土類金属化合物などのCOを酸化可能な活性酸素供給材を含有する触媒層を被覆したCO選択酸化触媒が開示されている。   Patent Document 4 discloses a CO selective oxidation catalyst in which a catalyst layer containing an active oxygen supply material capable of oxidizing CO such as a noble metal and an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, or a rare earth metal compound is coated. .

特許文献5の請求項5には、白金及び、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルまたは銅から選ばれる少なくとも1種を無機担体に担持したCO選択酸化触媒が開示されている。   Claim 5 of Patent Document 5 includes a CO selective oxidation catalyst in which at least one selected from platinum and alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, manganese, iron, cobalt, nickel or copper is supported on an inorganic carrier. It is disclosed.

しかし、いずれも、100℃以下で使用する一酸化炭素の選択的除去用触媒としては不十分なものであった。   However, all of these were insufficient as catalysts for selective removal of carbon monoxide used at 100 ° C. or lower.

米国特許第3216783号明細書US Pat. No. 3,216,783 特開平5−201702号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-201702 特開2004−049961号公報JP 2004-049961 A 特開2003−154266号公報JP 2003-154266 A 特開2003−284948号公報JP 2003-284948 A

本発明が解決しようとする課題は、水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスから、一酸化炭素を選択的に酸化、除去する方法、特に、100℃以下で一酸化炭素を選択的に除去する触媒及びその方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is a method of selectively oxidizing and removing carbon monoxide from hydrogen and a gas containing less carbon monoxide than hydrogen, and in particular, selectively carbon monoxide at 100 ° C. or lower. It is to provide a catalyst for removal and a method thereof.

本発明者は、上記の課題を解決する為に鋭意研究を重ねた結果、炭素質担体に、(1)貴金属、(2)ニッケル、コバルト及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種、及び(3)マグネシウム、カルシウム、バリウム及び希土類金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の3成分を担持した触媒が極めて有用であることを見出し、この知見に基づき本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has, as a carbonaceous support, at least one selected from the group consisting of (1) noble metal, (2) nickel, cobalt and iron, and ( 3) The present inventors have found that a catalyst supporting at least one three component selected from the group consisting of magnesium, calcium, barium and rare earth metals is extremely useful, and based on this finding, the present invention has been completed.

すなわち、一酸化炭素の選択的除去触媒に関する第1の発明は、炭素質担体に、(1)貴金属、(2)ニッケル、コバルト及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種、及び(3)マグネシウム、カルシウム、バリウム及び希土類金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の3成分が担持されていることを特徴とするものである。   That is, the first invention related to the catalyst for selective removal of carbon monoxide includes: (1) a noble metal, (2) at least one selected from the group consisting of nickel, cobalt and iron, and (3) magnesium. Further, at least one three component selected from the group consisting of calcium, barium and rare earth metals is supported.

一酸化炭素の選択的除去触媒に関する第2の発明は、前記炭素質担体がカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー及びフラーレンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするものである。   A second invention relating to a catalyst for selectively removing carbon monoxide is characterized in that the carbonaceous carrier is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers and fullerenes.

一酸化炭素の選択的除去触媒に関する第3の発明は、前記炭素質担体がカーボンナノチューブであることを特徴とするものである。   A third invention relating to a catalyst for selective removal of carbon monoxide is characterized in that the carbonaceous support is a carbon nanotube.

一酸化炭素の選択的除去触媒に関する第4の発明は、前記貴金属が白金、ルテニウム、ロジウム及び金からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするものである。   A fourth invention relating to a catalyst for selectively removing carbon monoxide is characterized in that the noble metal is at least one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, rhodium and gold.

一酸化炭素の選択的除去触媒に関する第5の発明は、前記貴金属が白金であることを特徴とするものである。   A fifth invention relating to a catalyst for selective removal of carbon monoxide is characterized in that the noble metal is platinum.

一酸化炭素の選択的除去触媒に関する第6の発明は、炭素質担体に、貴金属、ニッケル及びマグネシウムが担持されていることを特徴とするものである。   A sixth invention relating to a catalyst for selectively removing carbon monoxide is characterized in that a noble metal, nickel and magnesium are supported on a carbonaceous support.

一酸化炭素の選択的除去方法に関する第7の発明は、水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスに酸素含有ガスを混合して得られる混合ガスを、前記第1から第6の発明における一酸化炭素の選択除去用触媒と接触させることを特徴とするものである。   According to a seventh invention relating to a method for selectively removing carbon monoxide, in the first to sixth inventions, a mixed gas obtained by mixing oxygen and a gas containing hydrogen and a gas containing less carbon monoxide than hydrogen is used. It is made to contact with the catalyst for selective removal of carbon monoxide.

一酸化炭素の選択的除去方法に関する第8の発明は、前記の水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガス中の一酸化炭素の含有量が10容量%以下であることを特徴とするものである。   An eighth invention relating to a method for selectively removing carbon monoxide is characterized in that the content of carbon monoxide in the gas containing hydrogen and carbon monoxide less than hydrogen is 10% by volume or less. It is.

一酸化炭素の選択的除去方法に関する第9の発明は、前記混合ガスと触媒を接触させる温度が20〜100℃であることを特徴とするものである。   According to a ninth aspect of the method for selectively removing carbon monoxide, the temperature at which the mixed gas and the catalyst are brought into contact with each other is 20 to 100 ° C.

一酸化炭素の選択的除去方法に関する第10の発明は、前記混合ガス中の水蒸気含量を、触媒と接触させる温度おける飽和水蒸気圧未満とすることを特徴とするものである。   A tenth aspect of the method for selectively removing carbon monoxide is characterized in that the water vapor content in the mixed gas is less than a saturated water vapor pressure at a temperature at which the mixed gas is brought into contact with the catalyst.

一酸化炭素の選択的除去方法に関する第11の発明は、前記の水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスが燃料電池用燃料ガスであることを特徴とするものである。   An eleventh invention relating to a method for selectively removing carbon monoxide is characterized in that the gas containing hydrogen and carbon monoxide less than hydrogen is a fuel gas for a fuel cell.

本発明の一酸化炭素の選択的除去方法によれば、水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスから、100℃以下という低温で、水素をほぼ消費せずに、高選択的に一酸化炭素を酸化、除去することができる。   According to the method for selectively removing carbon monoxide of the present invention, a gas containing hydrogen and a gas containing less carbon monoxide than hydrogen is selectively oxidized at a low temperature of 100 ° C. or less and substantially without consuming hydrogen. Carbon can be oxidized and removed.

実施例1の転化率、選択率と温度の関係を示すグラフ。The graph which shows the conversion of Example 1, the relationship of a selectivity, and temperature. 実施例2の転化率、選択率と温度の関係を示すグラフ。The graph which shows the conversion of Example 2, the relationship of a selectivity, and temperature. 実施例3の転化率、選択率と温度の関係を示すグラフ。The graph which shows the conversion of Example 3, the relationship of a selectivity, and temperature. 比較例1の転化率、選択率と温度の関係を示すグラフ。The graph which shows the conversion of the comparative example 1, the relationship of a selectivity, and temperature. 比較例2の転化率、選択率と温度の関係を示すグラフ。The graph which shows the conversion of the comparative example 2, the relationship of a selectivity, and temperature. 比較例3の転化率、選択率と温度の関係を示すグラフ。The graph which shows the conversion of the comparative example 3, the relationship of a selectivity, and temperature. 比較例4の転化率、選択率と温度の関係を示すグラフ。The graph which shows the conversion of the comparative example 4, the relationship of a selectivity, and temperature.

以下に、本発明の一酸化炭素の選択的除去用触媒、及び一酸化炭素の選択的除去方法について説明する。   The catalyst for selective removal of carbon monoxide and the method for selective removal of carbon monoxide of the present invention will be described below.

まず、本発明のひとつである一酸化炭素の選択的除去用触媒について説明する。   First, the catalyst for selective removal of carbon monoxide which is one of the present invention will be described.

本発明の一酸化炭素の選択的除去用触媒は、炭素質担体に、(1)貴金属、(2)ニッケル、コバルト及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種、及び(3)マグネシウム、カルシウム、バリウム及び希土類金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の3成分を必須として担持した触媒である(以下、(1)、(2)、(3)の成分を合わせて触媒成分と称することがある)。   The catalyst for selective removal of carbon monoxide of the present invention comprises (1) a noble metal, (2) at least one selected from the group consisting of nickel, cobalt and iron, and (3) magnesium, calcium, It is a catalyst that carries at least one kind of three components selected from the group consisting of barium and rare earth metals as essential components (hereinafter, the components (1), (2), and (3) may be collectively referred to as catalyst components). ).

(1)の成分における貴金属としては、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、金、銀などが列挙でき、複数種の貴金属が担持されていてもよい。低温での活性優れていることから、白金、ルテニウム、ロジウム、金が好ましい。更に好ましくは、白金である。   As the noble metal in the component (1), platinum, ruthenium, rhodium, palladium, gold, silver and the like can be listed, and plural kinds of noble metals may be supported. Platinum, ruthenium, rhodium and gold are preferred because of their excellent activity at low temperatures. More preferably, it is platinum.

(2)の成分におけるニッケル、コバルト、鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種としては、ニッケルが好ましい。   As at least one selected from the group consisting of nickel, cobalt and iron in the component (2), nickel is preferable.

(3)の成分における希土類金属としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、サマリウムなどが例示できる。マグネシウム、カルシウム、バリウム、希土類金属からなる群より選ばれる少なくとも1種としては、マグネシウムを含有することが好ましい。   Examples of the rare earth metal in the component (3) include lanthanum, cerium, praseodymium, and samarium. As at least one selected from the group consisting of magnesium, calcium, barium and rare earth metals, it is preferable to contain magnesium.

炭素質担体としては、活性炭、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレンなどが例示できる。好ましくはカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレンであり、更に好ましくはカーボンナノチューブである。   Examples of the carbonaceous carrier include activated carbon, carbon black, graphite, carbon nanotube, carbon nanofiber, and fullerene. Preferred are carbon nanotubes, carbon nanofibers and fullerenes, and more preferred are carbon nanotubes.

本発明の触媒は、(1)貴金属化合物、(2)ニッケル、コバルト及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する化合物、(3)マグネシウム、カルシウム、バリウム及び希土類金属からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する化合物を担体に担持し、洗浄、乾燥、還元などを経る一般的な担持触媒の製造方法により得ることができる。前記(1)から(3)の金属は、同時に担持しても、個別に担持してもよい。また、個別に担持する場合、その順序は問わない。   The catalyst of the present invention is selected from the group consisting of (1) a noble metal compound, (2) a compound containing at least one selected from the group consisting of nickel, cobalt and iron, and (3) a group consisting of magnesium, calcium, barium and rare earth metals. The compound containing at least one selected from the above is supported on a carrier and can be obtained by a general method for producing a supported catalyst through washing, drying, reduction and the like. The metals (1) to (3) may be supported simultaneously or individually. Moreover, when carrying individually, the order is not ask | required.

(1)の成分における貴金属を担持させるには以下のような貴金属化合物を用いればよい。貴金属化合物としては、例えばPtCl、PtCl、[Pt(NO(NH]、[PtCl(NH]、[Pt(acac)](acac:アセチルアセトナト配位子)、H[PtCl]、H[Pt(OH)]、K[PtCl]、(NH[PtCl]、K[PtCl]、(NH[PtCl]、[Pt(NH]Cl、[Pt(NH]Cl、[Pt(NH](OH)などの白金化合物、H[AuCl]・4HOなどの金化合物、RuCl・nHO、Ru(OH)Cl・7NH・3HO、[Ru(acac)]、K[RuCl(HO)]、(NH[RuCl(HO)]、[Ru(NH]Clなどのルテニウム化合物、RhCl・3HO、Rh(OH)・3HO、[Rh(acac)]などのロジウム化合物が例示できる。これらの貴金属化合物のなかでも、白金化合物が好ましく、特に、[Pt(NO(NH]、H[PtCl]が好ましい。 In order to support the noble metal in the component (1), the following noble metal compounds may be used. Examples of the noble metal compound include PtCl 4 , PtCl 2 , [Pt (NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 ], [PtCl 2 (NH 3 ) 2 ], [Pt (acac) 2 ] (acac: acetylacetonato Ligand), H 2 [PtCl 6 ], H 2 [Pt (OH) 6 ], K 2 [PtCl 6 ], (NH 4 ) 2 [PtCl 6 ], K 2 [PtCl 4 ], (NH 4 ) 2 [PtCl 4], [Pt ( NH 3) 6] Cl 4, [Pt (NH 3) 4] Cl 2, [Pt (NH 3) 4] (OH) a platinum compound, such as 2, H [AuCl 4] · Gold compounds such as 4H 2 O, RuCl 3 .nH 2 O, Ru 2 (OH) 2 Cl 4 .7NH 3 .3H 2 O, [Ru (acac) 3 ], K 2 [RuCl 5 (H 2 O)] , (NH 4) 2 [RuCl (H 2 O)], [ Ru (NH 3) 4] ruthenium compound such as Cl 3, RhCl 3 · 3H 2 O, Rh (OH) 3 · 3H 2 O, rhodium compounds such as [Rh (acac) 3] Can be illustrated. Among these noble metal compounds, platinum compounds are preferable, and [Pt (NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 ] and H 2 [PtCl 6 ] are particularly preferable.

担持に用いるニッケル化合物、コバルト化合物、鉄化合物としては、各金属の硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、酸化物などが挙げられる。具体的には、硝酸ニッケル(II)、硝酸コバルト(II)、硝酸鉄(II)、酢酸ニッケル(II)、酢酸コバルト(II)、炭酸ニッケル(II)、酸化ニッケル(II)、酸化コバルト(II)などが例示できる。水への溶解性が高いこと、酸根を比較的除去し易いことなどから硝酸塩が好ましい。   Examples of the nickel compound, cobalt compound, and iron compound used for loading include nitrates, acetates, carbonates, and oxides of each metal. Specifically, nickel nitrate (II), cobalt nitrate (II), iron nitrate (II), nickel acetate (II), cobalt acetate (II), nickel carbonate (II), nickel oxide (II), cobalt oxide ( II). Nitrate is preferred because of its high solubility in water and relatively easy removal of acid radicals.

担持に用いるマグネシウム化合物、カルシウム化合物、バリウム化合物、希土類金属化合物としては、各金属の硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、酸化物などが挙げられる。具体的には、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸バリウム、硝酸ランタン(III)、硝酸セリウム(III)、硝酸プラセオジム(III)、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸バリウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウムなどが例示できる。水への溶解性が高いこと、酸根を比較的除去し易いことなどから硝酸塩が好ましい。   Examples of magnesium compounds, calcium compounds, barium compounds, and rare earth metal compounds used for loading include nitrates, acetates, carbonates, and oxides of each metal. Specific examples include magnesium nitrate, calcium nitrate, barium nitrate, lanthanum nitrate (III), cerium nitrate (III), praseodymium nitrate (III), magnesium acetate, calcium acetate, barium acetate, magnesium carbonate, magnesium oxide and the like. . Nitrate is preferred because of its high solubility in water and relatively easy removal of acid radicals.

貴金属化合物、ニッケル化合物、コバルト化合物、鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、バリウム化合物、希土類金属化合物を担体に担持する方法は特に限定されないが、一般的な含浸法などにより担持することができる。   The method for supporting the noble metal compound, nickel compound, cobalt compound, iron compound, magnesium compound, calcium compound, barium compound, and rare earth metal compound on the carrier is not particularly limited, but can be supported by a general impregnation method or the like.

貴金属の担持量は特に限定されないが、通常、担体に対して貴金属として0.1〜20重量%が好ましく、特に好ましくは0.3〜10重量%が好適である。貴金属の担持量が0.1重量%未満の場合は、一酸化炭素の転化率が低く、20重量%を超える量を担持しても、一酸化炭素の転化率、酸化反応の選択性に有意差はなく、触媒費用が増大するだけなので好ましくない。   Although the amount of the noble metal supported is not particularly limited, it is usually preferably 0.1 to 20% by weight, particularly preferably 0.3 to 10% by weight as the noble metal with respect to the support. When the amount of noble metal supported is less than 0.1% by weight, the conversion rate of carbon monoxide is low, and even when an amount exceeding 20% by weight is supported, the conversion rate of carbon monoxide and the selectivity of the oxidation reaction are significant. There is no difference and it is not preferable because the catalyst cost only increases.

ニッケル、コバルト、鉄の担持量は特に限定されないが、通常、担体に対して、ニッケル、コバルト、鉄を合わせて0.1〜20重量%が好ましく、特に0.3〜10重量%が好適である。ニッケル、コバルト、鉄を合わせた担持量が0.1重量%未満の場合は、100℃以下での一酸化炭素の転化率が低く、20重量%を超える量を担持しても、一酸化炭素の転化率、酸化反応の選択性に有意差はない。   The supported amount of nickel, cobalt, and iron is not particularly limited, but usually 0.1 to 20% by weight, preferably 0.3 to 10% by weight, is preferable in combination with nickel, cobalt, and iron with respect to the support. is there. When the combined amount of nickel, cobalt, and iron is less than 0.1% by weight, the conversion rate of carbon monoxide at 100 ° C. or lower is low, and even if an amount exceeding 20% by weight is supported, carbon monoxide There is no significant difference in the conversion rate and selectivity of the oxidation reaction.

マグネシウム、カルシウム、バリウム、希土類金属の担持量は特に限定されないが、通常、担体に対して、マグネシウム、カルシウム、バリウム、希土類金属を合わせて0.1〜20重量%が好ましく、特に好ましくは0.3〜10重量%が好適である。マグネシウム、カルシウム、バリウム、希土類金属を合わせた担持量が0.1重量%未満の場合は、100℃以下での一酸化炭素の転化率が低く、20重量%を超える量を担持しても、一酸化炭素の転化率、酸化反応の選択性に有意差はない。   The amount of magnesium, calcium, barium, and rare earth metal supported is not particularly limited, but usually 0.1 to 20% by weight of magnesium, calcium, barium, and rare earth metal is preferably added to the support, and particularly preferably 0.8. 3 to 10% by weight is preferred. In the case where the supported amount of magnesium, calcium, barium, and rare earth metal is less than 0.1% by weight, the conversion rate of carbon monoxide at 100 ° C. or lower is low, and even when an amount exceeding 20% by weight is supported, There is no significant difference in carbon monoxide conversion and oxidation reaction selectivity.

担持条件は特に限定されないが、通常、室温〜90℃で1分〜10時間、炭素質担体と、触媒成分を含有する金属化合物を溶解させた水溶液を接触させればよい。   There are no particular restrictions on the loading conditions, but usually the carbonaceous support and an aqueous solution in which the metal compound containing the catalyst component is dissolved may be brought into contact at room temperature to 90 ° C. for 1 minute to 10 hours.

触媒成分を含有する金属化合物を担体に担持後、自然乾燥、回転式蒸発器、送風乾燥機などで、室温から95℃にて、30分〜12時間乾燥する。   After the metal compound containing the catalyst component is supported on the carrier, it is dried at room temperature to 95 ° C. for 30 minutes to 12 hours by natural drying, a rotary evaporator, a blast dryer or the like.

触媒の還元方法は特に限定されないが、通常、水素気流下、室温〜400℃にて0.5〜5時間行う。   The method for reducing the catalyst is not particularly limited, but it is usually carried out in a hydrogen stream at room temperature to 400 ° C. for 0.5 to 5 hours.

以上のようにして得られる触媒に、水素を主成分としかつ一酸化炭素を含有するガスに、酸素含有ガスを混合して得られる混合ガスを接触させ、一酸化炭素の選択的酸化反応を行う。   The catalyst obtained as described above is brought into contact with a mixed gas obtained by mixing an oxygen-containing gas with a gas containing hydrogen as a main component and containing carbon monoxide to perform a selective oxidation reaction of carbon monoxide. .

水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスとしては、メタン、天然ガス、液化天然ガス、ナフサ、灯油、軽油などの各種炭化水素類、メタノールなどのアルコール類から得られる改質ガス、アンモニア合成ガスなどが例示できる。本発明方法を用いて一酸化炭素を10ppm以下に低減しようとする場合は、供給する水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガス中の一酸化炭素濃度は10容量%以下であることが好ましい。   Gases containing hydrogen and less carbon monoxide than hydrogen include methane, natural gas, liquefied natural gas, various hydrocarbons such as naphtha, kerosene and light oil, reformed gas obtained from alcohols such as methanol, ammonia synthesis A gas etc. can be illustrated. When carbon monoxide is to be reduced to 10 ppm or less using the method of the present invention, the concentration of carbon monoxide in the gas to be supplied and the gas containing less carbon monoxide than hydrogen is preferably 10% by volume or less. .

酸素含有ガスとしては、純酸素、空気あるいは酸素富化空気が好適に使用される。酸素/一酸化炭素(モル比)が好ましくは、0.5〜5、更に好ましくは1〜3となるように、酸素含有ガスの添加量を調整するのが適当である。酸素/一酸化炭素(モル比)が0.5未満の場合は一酸化炭素の転化率が低く、5を超える場合は水素の酸化が増大するため好ましくない。   As the oxygen-containing gas, pure oxygen, air, or oxygen-enriched air is preferably used. It is appropriate to adjust the amount of oxygen-containing gas added so that oxygen / carbon monoxide (molar ratio) is preferably 0.5 to 5, more preferably 1 to 3. When the oxygen / carbon monoxide (molar ratio) is less than 0.5, the conversion rate of carbon monoxide is low, and when it exceeds 5, the oxidation of hydrogen increases, which is not preferable.

水素を主成分としかつ一酸化炭素を含有するガスに、酸素含有ガスを混合して得られる混合ガス中の水蒸気含有量は触媒の活性、及び耐久性に影響する。混合ガス中の水蒸気含量は、触媒と接触させる温度における飽和蒸気圧未満であることが好ましい。飽和蒸気圧を超える水蒸気を含有する場合は、水が触媒表面に凝縮して一酸化炭素の転化率が低下するので好ましくない。具体的には、混合ガスを脱水剤と接触させる、混合ガスと触媒が接触する出口の温度を混合ガス中の水蒸気含量の露点より高くするなどにより達成できる。   The water vapor content in a mixed gas obtained by mixing an oxygen-containing gas with a gas containing hydrogen as a main component and containing carbon monoxide affects the activity and durability of the catalyst. The water vapor content in the mixed gas is preferably less than the saturated vapor pressure at the temperature in contact with the catalyst. When water vapor exceeding the saturated vapor pressure is contained, water is condensed on the catalyst surface and the conversion of carbon monoxide is lowered, which is not preferable. Specifically, it can be achieved by bringing the mixed gas into contact with the dehydrating agent, or setting the temperature of the outlet where the mixed gas and the catalyst are in contact with each other to be higher than the dew point of the water vapor content in the mixed gas.

前記混合ガスと触媒との接触温度としては、20〜100℃が好ましい。特に好ましくは、40〜90℃である。20℃未満では一酸化炭素の転化率が低く、100℃を超えると水素の酸化が増大するため好ましくない。   The contact temperature between the mixed gas and the catalyst is preferably 20 to 100 ° C. Most preferably, it is 40-90 degreeC. If it is less than 20 ° C., the conversion rate of carbon monoxide is low, and if it exceeds 100 ° C., oxidation of hydrogen increases, which is not preferable.

反応圧は、通常、常圧〜1MPa、好ましくは常圧〜0.4MPaの範囲で行う。1MPaを超えて設定しても反応結果に有意差はなく、設備面で経済的に不利になり、更に爆発限界が広がり安全性が低下するので好ましくない。   The reaction pressure is usually from normal pressure to 1 MPa, preferably from normal pressure to 0.4 MPa. Even if it is set to exceed 1 MPa, there is no significant difference in the reaction result, which is economically disadvantageous in terms of equipment, and further, the explosion limit is widened and the safety is lowered.

GHSV(供給する前記混合ガスの標準状態における供給体積速度及び使用する触媒層の見かけの体積基準の空間速度)としては、1000〜50000h−1の範囲が好ましい。1000h−1未満では大型の反応装置が必要となり経済的に不利であり、50000h−1を超えると一酸化炭素の転化率が低下するので好ましくない。 As GHSV (supply volume velocity in the standard state of the mixed gas to be supplied and apparent volume-based space velocity of the catalyst layer to be used), a range of 1000 to 50000 h −1 is preferable. In less than 1000h -1 is economically disadvantageous requires large reactor, because the conversion of carbon monoxide is reduced if it exceeds 50000h -1 undesirable.

本発明の方法によって一酸化炭素を十分に除去された水素含有ガスは、燃料電池の燃料として好適に使用することができ、特に、固体高分子形燃料電池の燃料として有利に利用できる。   The hydrogen-containing gas from which carbon monoxide has been sufficiently removed by the method of the present invention can be suitably used as a fuel for a fuel cell, and can be advantageously used particularly as a fuel for a polymer electrolyte fuel cell.

次に、実施例を示し、更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Next, examples will be shown and described in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

Ni−Mg−Pt/CNT(カーボンナノチューブ)触媒
担体である多層カーボンナノチューブ(Xiamen大学製)を室温で脱気した。担持量が5重量%に相当する白金を含有するジニトロジアミノ白金(II)硝酸水溶液にカーボンナノチューブを添加し、室温で約0.5時間攪拌した。このカーボンナノチューブ分散液に、担持量が3重量%に相当するニッケルを含有する硝酸ニッケル(II)水溶液、担持量が2重量%に相当するマグネシウムを含有する硝酸マグネシウム水溶液を添加し、さらに室温で約10時間攪拌した。40℃で窒素気流により溶媒を蒸発除去し、窒素気流中、200℃まで昇温することにより乾燥した。
Multi-walled carbon nanotubes (manufactured by Xiamen University) that are Ni-Mg-Pt / CNT (carbon nanotubes) catalyst supports were degassed at room temperature. Carbon nanotubes were added to a dinitrodiaminoplatinum (II) nitric acid aqueous solution containing platinum corresponding to a supported amount of 5% by weight, and stirred at room temperature for about 0.5 hour. To this carbon nanotube dispersion, a nickel nitrate (II) aqueous solution containing nickel corresponding to a supported amount of 3% by weight, and a magnesium nitrate aqueous solution containing magnesium corresponding to a supported amount of 2% by weight are further added at room temperature. Stir for about 10 hours. The solvent was removed by evaporation with a nitrogen stream at 40 ° C., and the mixture was dried by raising the temperature to 200 ° C. in a nitrogen stream.

調製した触媒0.8gを反応管に充填した後、水素気流中、200℃で1時間還元した。次いで、その触媒層に下記の組成の混合ガスをGHSV約1600h−1で流通させ、50〜120℃で触媒と接触させて酸化反応を行った。 After 0.8 g of the prepared catalyst was filled in the reaction tube, it was reduced at 200 ° C. for 1 hour in a hydrogen stream. Next, a mixed gas having the following composition was passed through the catalyst layer at a GHSV of about 1600 h −1 and contacted with the catalyst at 50 to 120 ° C. to carry out an oxidation reaction.

混合ガス組成
CO:3.0、H:20、O:1.95、N:バランス(容量%)
酸素の転化率、一酸化炭素の転化率、一酸化炭素の酸化反応選択率(一酸化炭素の転化率を酸素の転化率で除して算出)を図1に示した。
Mixed gas composition CO: 3.0, H 2 : 20, O 2 : 1.95, N 2 : balance (volume%)
The oxygen conversion rate, the carbon monoxide conversion rate, and the carbon monoxide oxidation reaction selectivity (calculated by dividing the carbon monoxide conversion rate by the oxygen conversion rate) are shown in FIG.

Ni−Mg−Pt/グラファイト触媒
担体をグラファイトとした以外は、実施例1と同様にして触媒を調製した。
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the Ni—Mg—Pt / graphite catalyst support was graphite.

調製した触媒0.8gを反応管に充填した後、水素気流中、200℃で1時間還元した。次いで、その触媒層に下記の組成の混合ガスをGHSV約1600h−1で流通させ、45〜120℃で触媒と接触させて酸化反応を行った。 After 0.8 g of the prepared catalyst was filled in the reaction tube, it was reduced at 200 ° C. for 1 hour in a hydrogen stream. Next, a mixed gas having the following composition was passed through the catalyst layer at a GHSV of about 1600 h −1 and contacted with the catalyst at 45 to 120 ° C. to carry out an oxidation reaction.

混合ガス組成
CO:3.0、H:20、O:1.5、N:バランス(容量%)
酸素の転化率、一酸化炭素の転化率、一酸化炭素の酸化反応選択率を図2に示した。
Mixed gas composition CO: 3.0, H 2 : 20, O 2 : 1.5, N 2 : balance (volume%)
FIG. 2 shows the oxygen conversion rate, the carbon monoxide conversion rate, and the carbon monoxide oxidation reaction selectivity.

Ni−Mg−Pt/活性炭
活性炭を炭酸ナトリウム水溶液に懸濁後、担持量が1重量%に相当するニッケルを含有する塩化ニッケル六水和物、同様に1重量%に相当するマグネシウムを含有する塩化マグネシウム六水和物を添加後、さらに担持量が5重量%に相当する塩化白金(VI)酸六水和物を添加し、室温で終夜攪拌した。90℃に加熱し、冷却後蟻酸ナトリウムを加え、再度90℃まで加熱して還元後、ろ過水洗した。窒素気流中、200℃まで昇温することにより乾燥した。
After suspending Ni-Mg-Pt / activated carbon activated carbon in an aqueous solution of sodium carbonate, nickel chloride hexahydrate containing nickel corresponding to 1% by weight of support, and similarly containing chloride corresponding to 1% by weight of magnesium After the magnesium hexahydrate was added, chloroplatinic acid (VI) acid hexahydrate corresponding to a supported amount of 5% by weight was further added and stirred overnight at room temperature. After heating to 90 ° C. and cooling, sodium formate was added, and the mixture was again heated to 90 ° C. and reduced, followed by washing with filtered water. It dried by heating up to 200 degreeC in nitrogen stream.

調製した触媒8.0gを反応管に充填した後、水素気流中、200℃で1時間還元した。次いで、その触媒層に下記の組成の混合ガスをGHSV約1600h−1で流通させ、50〜120℃で触媒と接触させて酸化反応を行った。 After 8.0 g of the prepared catalyst was charged into the reaction tube, it was reduced in a hydrogen stream at 200 ° C. for 1 hour. Next, a mixed gas having the following composition was passed through the catalyst layer at a GHSV of about 1600 h −1 and contacted with the catalyst at 50 to 120 ° C. to carry out an oxidation reaction.

混合ガス組成
CO:3.0、H:20、O:1.5、N:バランス(容量%)
酸素の転化率、一酸化炭素の転化率、一酸化炭素の酸化反応選択率を図3に示した。
Mixed gas composition CO: 3.0, H 2 : 20, O 2 : 1.5, N 2 : balance (volume%)
FIG. 3 shows the oxygen conversion rate, the carbon monoxide conversion rate, and the carbon monoxide oxidation reaction selectivity.

(比較例1)
Pt/CNT触媒
ニッケル及びマグネシウムをカーボンナノチューブ(Xiamen大学製)に担持しない以外は、実施例1と同様にして触媒を調製した。
(Comparative Example 1)
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that Pt / CNT catalyst nickel and magnesium were not supported on carbon nanotubes (Xiamen University).

調製した触媒0.8gを反応管に充填した後、水素気流中、200℃で1時間還元した。次いで、その触媒層に下記の組成の混合ガスをGHSV約1600h−1で流通させ、30〜120℃で触媒と接触させて酸化反応を行った。 After 0.8 g of the prepared catalyst was filled in the reaction tube, it was reduced at 200 ° C. for 1 hour in a hydrogen stream. Next, a mixed gas having the following composition was passed through the catalyst layer at a GHSV of about 1600 h −1 and contacted with the catalyst at 30 to 120 ° C. to carry out an oxidation reaction.

混合ガス組成
CO:3.0、H:20、O:1.5、N:バランス(容量%)
酸素の転化率、一酸化炭素の転化率、一酸化炭素の酸化反応選択率を図4に示した。
Mixed gas composition CO: 3.0, H 2 : 20, O 2 : 1.5, N 2 : balance (volume%)
FIG. 4 shows the oxygen conversion rate, the carbon monoxide conversion rate, and the carbon monoxide oxidation reaction selectivity.

(比較例2)
Mg−Pt/CNT触媒
ニッケルをカーボンナノチューブ(Xiamen大学製)に担持しない以外は、実施例1と同様にして触媒を調製した。
(Comparative Example 2)
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mg—Pt / CNT catalyst nickel was not supported on carbon nanotubes (Xiamen University).

調製した触媒0.8gを反応管に充填した後、水素気流中、200℃で1時間還元した。次いで、その触媒層に下記の組成の混合ガスをGHSV約1600h−1で流通させ、40〜200℃で触媒と接触させて酸化反応を行った。 After 0.8 g of the prepared catalyst was filled in the reaction tube, it was reduced at 200 ° C. for 1 hour in a hydrogen stream. Next, a mixed gas having the following composition was passed through the catalyst layer at a GHSV of about 1600 h −1 and contacted with the catalyst at 40 to 200 ° C. to carry out an oxidation reaction.

混合ガス組成
CO:3.0、H:20、O:1.5、N:バランス(容量%)
酸素の転化率、一酸化炭素の転化率、一酸化炭素の酸化反応選択率を図5に示した。
Mixed gas composition CO: 3.0, H 2 : 20, O 2 : 1.5, N 2 : balance (volume%)
FIG. 5 shows the oxygen conversion rate, the carbon monoxide conversion rate, and the carbon monoxide oxidation reaction selectivity.

(比較例3)
Pt/グラファイト触媒
ニッケル及びマグネシウムをグラファイトに担持せず、白金の担持量を15重量%とした以外は、実施例2と同様にして触媒を調製した。
(Comparative Example 3)
Pt / graphite catalyst A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2 except that nickel and magnesium were not supported on graphite, and the supported amount of platinum was 15% by weight.

調製した触媒0.8gを反応管に充填した後、水素気流中、200℃で1時間還元した。次いで、その触媒層に下記の組成の混合ガスをGHSV約1600h−1で流通させ、25〜200℃で触媒と接触させて酸化反応を行った。 After 0.8 g of the prepared catalyst was filled in the reaction tube, it was reduced at 200 ° C. for 1 hour in a hydrogen stream. Next, a mixed gas having the following composition was passed through the catalyst layer at a GHSV of about 1600 h −1 and contacted with the catalyst at 25 to 200 ° C. to carry out an oxidation reaction.

混合ガス組成
CO:3.0、H:20、O:1.5、N:バランス(容量%)
酸素の転化率、一酸化炭素の転化率、一酸化炭素の酸化反応選択率を図6に示した。
Mixed gas composition CO: 3.0, H 2 : 20, O 2 : 1.5, N 2 : balance (volume%)
FIG. 6 shows the oxygen conversion rate, the carbon monoxide conversion rate, and the carbon monoxide oxidation reaction selectivity.

(比較例4)
担体を酸化チタン(アナターゼ型)とし、白金の担持量を1重量%とした以外は、実施例1と同様にして触媒を調製した。
(Comparative Example 4)
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the support was titanium oxide (anatase type) and the supported amount of platinum was 1% by weight.

調製した触媒1.0gを反応管に充填した後、水素気流中、200℃で1時間還元した。次いで、その触媒層に下記の組成の混合ガスをGHSV約4200h−1で流通させ、30〜120℃で触媒と接触させて酸化反応を行った。 After charging 1.0 g of the prepared catalyst into a reaction tube, it was reduced in a hydrogen stream at 200 ° C. for 1 hour. Next, a mixed gas having the following composition was passed through the catalyst layer at about GHSV of about 4200 h −1 and contacted with the catalyst at 30 to 120 ° C. to carry out an oxidation reaction.

混合ガス組成
CO:3.0、H:20、O:1.5、N:バランス(容量%)
酸素の転化率、一酸化炭素の転化率、一酸化炭素の酸化反応選択率を図7に示した。
Mixed gas composition CO: 3.0, H 2 : 20, O 2 : 1.5, N 2 : balance (volume%)
FIG. 7 shows the oxygen conversion rate, the carbon monoxide conversion rate, and the carbon monoxide oxidation reaction selectivity.

実施例1、2、及び3から、水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスに、酸素含有ガスを混合して得られる混合ガスを、炭素質担体に、白金、ニッケル、及びマグネシウムを担持した触媒と接触させると、40℃という低温から一酸化炭素の酸化活性が高く、100℃以下では高い選択率で一酸化炭素を酸化し水素は、ほとんど消費されないことがわかる。   From Examples 1, 2, and 3, a mixed gas obtained by mixing oxygen and a gas containing hydrogen and carbon monoxide less than hydrogen is supported, and a carbonaceous support is loaded with platinum, nickel, and magnesium. It can be seen that when contacting with the catalyst, the oxidation activity of carbon monoxide is high from a low temperature of 40 ° C., and at 100 ° C. or less, carbon monoxide is oxidized with a high selectivity and hydrogen is hardly consumed.

比較例1、2、及び3から、白金、ニッケル、及びマグネシウムを担持しなかった触媒を使用した場合には、100℃を超える温度にならないと、一酸化炭素の転化率が向上しないことがわかる。   From Comparative Examples 1, 2, and 3, it can be seen that when a catalyst that does not support platinum, nickel, and magnesium is used, the conversion rate of carbon monoxide is not improved unless the temperature exceeds 100 ° C. .

比較例4から、炭素質ではない酸化チタンに、白金、ニッケル、及びマグネシウムを担持した触媒を使用した場合には、100℃を超える温度にならないと、一酸化炭素の転化率が向上しないことがわかる。   From Comparative Example 4, when a catalyst supporting platinum, nickel, and magnesium is used for titanium oxide that is not carbonaceous, the conversion rate of carbon monoxide is not improved unless the temperature exceeds 100 ° C. Recognize.

本発明の方法に基づく一酸化炭素の選択的除去装置は、燃料電池、特に低温で作動する固体高分子形燃料電池に有用である。   An apparatus for selectively removing carbon monoxide based on the method of the present invention is useful for a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell operating at a low temperature.

Claims (11)

炭素質担体に、(1)貴金属、(2)ニッケル、コバルト及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種、及び(3)マグネシウム、カルシウム、バリウム及び希土類金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の3成分が担持されていることを特徴とする一酸化炭素の選択的除去用触媒。   The carbonaceous support includes (1) at least one selected from the group consisting of noble metals, (2) nickel, cobalt and iron, and (3) at least one selected from the group consisting of magnesium, calcium, barium and rare earth metals. A catalyst for selective removal of carbon monoxide, wherein three components are supported. 炭素質担体がカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー及びフラーレンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の一酸化炭素の選択的除去用触媒。   The catalyst for selective removal of carbon monoxide according to claim 1, wherein the carbonaceous support is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, and fullerenes. 炭素質担体がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項2に記載の一酸化炭素の選択的除去用触媒。   The catalyst for selective removal of carbon monoxide according to claim 2, wherein the carbonaceous support is a carbon nanotube. 貴金属が白金、ルテニウム、ロジウム及び金からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の一酸化炭素の選択的除去用触媒。   The catalyst for selective removal of carbon monoxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the noble metal is at least one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, rhodium and gold. 貴金属が白金であることを特徴とする請求項4に記載の一酸化炭素の選択的除去用触媒。   The catalyst for selective removal of carbon monoxide according to claim 4, wherein the noble metal is platinum. 炭素質担体に、貴金属、ニッケル及びマグネシウムが担持されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の一酸化炭素の選択的除去用触媒。   6. The catalyst for selective removal of carbon monoxide according to any one of claims 1 to 5, wherein a noble metal, nickel and magnesium are supported on a carbonaceous support. 水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスに酸素含有ガスを混合して得られる混合ガスを触媒と接触させて選択的に一酸化炭素を二酸化炭素に酸化して除去する方法において、触媒が請求項1〜6のいずれか1項に記載された一酸化炭素の選択的除去用触媒であることを特徴とする一酸化炭素の選択的除去方法。   In a method in which hydrogen and a gas containing carbon monoxide less than hydrogen are mixed with an oxygen-containing gas and brought into contact with the catalyst to selectively oxidize and remove carbon monoxide to carbon dioxide. A selective removal method of carbon monoxide, which is the catalyst for selective removal of carbon monoxide according to any one of claims 1 to 6. 水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスにおいて、一酸化炭素の含有量が10容量%以下であることを特徴とする請求項7に記載の一酸化炭素の選択的除去方法。   The method for selectively removing carbon monoxide according to claim 7, wherein the content of carbon monoxide in hydrogen and a gas containing less carbon monoxide than hydrogen is 10% by volume or less. 混合ガスと触媒を接触させる温度が20〜100℃であることを特徴とする請求項7または8に記載の一酸化炭素の選択的除去方法。   The method for selectively removing carbon monoxide according to claim 7 or 8, wherein the temperature at which the mixed gas and the catalyst are brought into contact is 20 to 100 ° C. 混合ガス中の水蒸気含量を、触媒と接触させる温度における飽和水蒸気圧未満とすることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の一酸化炭素の選択的除去方法。   The method for selectively removing carbon monoxide according to any one of claims 7 to 9, wherein the water vapor content in the mixed gas is less than a saturated water vapor pressure at a temperature at which the mixed gas is brought into contact with the catalyst. 水素及び水素より少ない一酸化炭素を含有するガスが、燃料電池用燃料ガスであることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の一酸化炭素の選択的除去方法。   The method for selectively removing carbon monoxide according to any one of claims 7 to 10, wherein the gas containing hydrogen and carbon monoxide less than hydrogen is a fuel gas for a fuel cell.
JP2009209001A 2008-09-16 2009-09-10 Catalyst for selectively removing carbon monoxide and method of selectively removing carbon monoxide Pending JP2010094664A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009209001A JP2010094664A (en) 2008-09-16 2009-09-10 Catalyst for selectively removing carbon monoxide and method of selectively removing carbon monoxide

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008236200 2008-09-16
JP2009209001A JP2010094664A (en) 2008-09-16 2009-09-10 Catalyst for selectively removing carbon monoxide and method of selectively removing carbon monoxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010094664A true JP2010094664A (en) 2010-04-30

Family

ID=42256728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009209001A Pending JP2010094664A (en) 2008-09-16 2009-09-10 Catalyst for selectively removing carbon monoxide and method of selectively removing carbon monoxide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010094664A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453366C1 (en) * 2010-11-29 2012-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Catalyst and method of producing synthetic gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453366C1 (en) * 2010-11-29 2012-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Catalyst and method of producing synthetic gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1138383B1 (en) Method for oxidising carbon monoxide contained in hydrogen
WO2000048261A1 (en) Carbon monoxide converting apparatus for fuel cell and generating system of fuel cell
JP2007000703A (en) Reforming catalyst, method of manufacturing reforming catalyst and fuel cell system
JP4398670B2 (en) Oxygen-containing hydrocarbon reforming catalyst, hydrogen or synthesis gas production method using the same, and fuel cell system
JP2006239551A (en) Co methanizing catalyst, co removing catalyst device and fuel cell system
JP3756565B2 (en) Method for removing CO in hydrogen gas
JP3943902B2 (en) Hydrocarbon desulfurization catalyst, desulfurization method, and fuel cell system
JP2009022919A (en) Catalyst and method for selectively removing carbon monoxide
JP3756229B2 (en) Catalyst for removing CO in hydrogen-containing gas and method for removing CO in hydrogen-containing gas using the same
JP2004196646A (en) Fuel reforming apparatus
JP4227777B2 (en) Water gas shift reaction method, hydrogen production apparatus and fuel cell system using the method
JP3574469B2 (en) Method for oxidizing CO to CO2 and method for producing hydrogen-containing gas for fuel cell
JP2010094664A (en) Catalyst for selectively removing carbon monoxide and method of selectively removing carbon monoxide
JP2005238025A (en) Fuel reforming catalyst and fuel reforming system using the same
JP2003268386A (en) Method of desulfurization of hydrocarbon, and fuel cell system
JP2006341206A (en) Carbon monoxide selective oxidation catalyst and its manufacturing method
JP3796745B2 (en) CO selective oxidation catalyst in hydrogen gas, method for producing the same, and method for removing CO in hydrogen gas
KR100460433B1 (en) Catalyst for Purifying Reformate Gas and Process for Selectively Removing Carbon Monoxide Contained in Hydrogen-enriched Reformate Gas Using the Same
JP2016153368A (en) Method for producing hydrogen by reforming hydrocarbon, apparatus for producing hydrogen, operation method for fuel battery, and operation device for fuel battery
US20050119119A1 (en) Water gas shift catalyst on a lanthanum-doped anatase titanium dioxide support for fuel cells application
JP3943606B2 (en) Method for selective removal of carbon monoxide
JP2002273223A (en) Method for manufacturing co removing catalyst
JP4463914B2 (en) Method for producing hydrogen-containing gas for fuel cell
KR100440907B1 (en) Process for Selectively Removing Carbon Monoxide Contained in Hydrogen-enriched Reformate Gas Using Natural Manganese Ore
US20050119118A1 (en) Water gas shift catalyst for fuel cells application