JP2016059845A - Catalyst for hydrogen production, production process therefor, and fuel cell system - Google Patents

Catalyst for hydrogen production, production process therefor, and fuel cell system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a catalyst for hydrogen production that can exhibit a sufficient catalytic activity without the use of an expensive metal such as platinum, gold, palladium and rhodium, and also without preforming a reduction treatment as a pre-treatment; a production process for said catalyst; and a fuel cell system including a reformer comprising said catalyst.SOLUTION: Provided is a catalyst for hydrogen production containing: a carrier containing an oxide represented by the following composition formula (I); and a nickel. LaBaAlO(here, 0.05≤x≤0.5) (I).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水素製造用触媒、その製造方法及び燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a hydrogen production catalyst, a production method thereof, and a fuel cell system.

従来、炭化水素化合物類等の有機化合物を改質して合成ガスや水素に転換する方法として、水蒸気改質反応等の改質反応を利用する方法が知られている。このような改質反応に用いられる改質触媒としては、ニッケル系触媒やルテニウム系触媒が知られている(特許文献1及び2を参照)。   Conventionally, a method using a reforming reaction such as a steam reforming reaction is known as a method for reforming an organic compound such as a hydrocarbon compound to convert it into synthesis gas or hydrogen. As a reforming catalyst used for such a reforming reaction, a nickel-based catalyst and a ruthenium-based catalyst are known (see Patent Documents 1 and 2).

従来の改質触媒は、担体に活性金属を担持させるための焼成処理の後、改質反応に供する前の前処理として、還元処理を行う必要がある。これは、焼成処理の際に、活性金属(例えば、ニッケル)が酸化されて酸化物(例えば、NiO)となり、触媒活性が失われるためである。   The conventional reforming catalyst needs to be subjected to a reduction treatment as a pretreatment before being subjected to the reforming reaction after the calcination treatment for supporting the active metal on the carrier. This is because the active metal (for example, nickel) is oxidized into an oxide (for example, NiO) and the catalytic activity is lost during the firing process.

前処理を省略できる改質触媒の検討も行われており、例えば、組成式La1−xSrAlO[式中、xは0.05〜0.5を示す。]で表される酸化物を含有する担体に、Niと、白金、金、パラジウム及びロジウムからなる群より選ばれる金属元素と、を担持させた改質触媒が提案されている(特許文献3を参照)。 A reforming catalyst capable of omitting the pretreatment has also been studied. For example, a composition formula La 1-x Sr x AlO 3 [wherein x represents 0.05 to 0.5. A reforming catalyst is proposed in which Ni and a metal element selected from the group consisting of platinum, gold, palladium and rhodium are supported on a carrier containing an oxide represented by the formula (Patent Document 3). reference).

特開2000−084410号公報JP 2000-084410 A 特開2010−069434号公報JP 2010-066944 A 特開2012−110827号公報JP 2012-110828 A

しかしながら、白金、金、パラジウム及びロジウムのような金属は高価であるため、このような金属を用いた場合、製造コストが高くなる傾向にある。   However, since metals such as platinum, gold, palladium, and rhodium are expensive, the use of such metals tends to increase the manufacturing cost.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、白金、金、パラジウム及びロジウムのような高価な金属を用いずとも、また前処理として還元処理を行わずとも、十分な触媒活性を示すことができる水素製造用触媒、該触媒の製造方法及び該触媒を含む改質器を備える燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and exhibits a sufficient catalytic activity without using an expensive metal such as platinum, gold, palladium and rhodium and without performing a reduction treatment as a pretreatment. It is an object of the present invention to provide a hydrogen production catalyst, a method for producing the catalyst, and a fuel cell system including a reformer including the catalyst.

本発明は、下記組成式(I)で表される酸化物を含有する担体と、ニッケル(Ni)と、を含有する、水素製造用触媒を提供する。
La1−xBaAlO (但し、0.05≦x≦0.5) (I)
The present invention provides a hydrogen production catalyst comprising a support containing an oxide represented by the following composition formula (I) and nickel (Ni).
La 1-x Ba x AlO 3 (where 0.05 ≦ x ≦ 0.5) (I)

本発明に係る触媒は、高価な活性金属を用いずとも、また前処理として還元処理を行わずとも、十分な触媒活性を示すことができる。これにより、本発明に係る触媒は、高価な活性金属を必要とする従来の改質触媒と比較して、安価であり、また前処理を必要とする従来の触媒と比較して、より少ない工程で製造することができる或いはより少ない工程で水素の製造を開始することができる。   The catalyst according to the present invention can exhibit a sufficient catalytic activity without using an expensive active metal and without performing a reduction treatment as a pretreatment. As a result, the catalyst according to the present invention is cheaper compared to conventional reforming catalysts that require expensive active metals, and has fewer steps than conventional catalysts that require pretreatment. The production of hydrogen can be started with fewer steps.

本発明に係る触媒が還元処理を行わずとも十分な触媒活性を示すことの理由は、必ずしも明らかではないが、組成式(I)で表される酸化物に含まれるバリウム(Ba)により、Niの還元が促進されるためと考えられる。さらに、本発明に係る触媒は、Niの還元状態が維持されることにより、高い触媒活性を長期にわたって維持することができる。   The reason why the catalyst according to the present invention exhibits sufficient catalytic activity without performing a reduction treatment is not necessarily clear, but due to barium (Ba) contained in the oxide represented by the composition formula (I), Ni This is thought to be due to the promotion of reduction. Furthermore, the catalyst according to the present invention can maintain high catalytic activity over a long period of time by maintaining the reduced state of Ni.

上記組成式(I)で表される酸化物は、酸化物の粉末X線回折スペクトルにおいて、2θが33°以上34°以下の範囲に最大の回折ピークを示すものであることが好ましい。粉末X線回折スペクトルにおける最大の回折ピークが上記範囲に存在する酸化物は、ペロブスカイト構造を有しており、Niの還元性の点で優れる。   The oxide represented by the above composition formula (I) preferably exhibits a maximum diffraction peak in the range of 2θ of 33 ° to 34 ° in the powder X-ray diffraction spectrum of the oxide. An oxide having a maximum diffraction peak in the above range in the powder X-ray diffraction spectrum has a perovskite structure and is excellent in terms of reducing Ni.

本発明に係る触媒において、水素製造用触媒をICP発光分光分析法により分析して求められる、Niのモル数nNiに対する、Baのモル数nBaの比nBa/nNiは、0.01以上20以下であることが好ましい。モル比nBa/nNiが上記範囲にあることにより前処理として還元処理を行わずとも、十分な触媒活性が得られやすい。 In the catalyst according to the present invention, the hydrogen production catalyst obtained was analyzed by ICP emission spectrometry to moles n Ni of Ni, the ratio n Ba / n Ni molar number n Ba and Ba is 0.01 It is preferable that it is 20 or less. When the molar ratio nBa / nNi is in the above range, sufficient catalytic activity can be easily obtained without performing a reduction treatment as a pretreatment.

また、本発明は、炭化水素化合物類が含まれる改質原料を水素が含まれる改質ガスに改質する改質部、を備える燃料電池システムであって、改質部が、上記本発明に係る触媒を含む、燃料電池システムを提供する。   The present invention also provides a fuel cell system comprising a reforming unit that reforms a reforming raw material containing hydrocarbon compounds into a reformed gas containing hydrogen. A fuel cell system including the catalyst is provided.

本発明によれば、白金、金、パラジウム及びロジウムのような高価な金属を用いずとも、また前処理として還元処理を行わずとも、十分な触媒活性を示すことができる水素製造用触媒、該触媒の製造方法及び該触媒を含む改質部を備える燃料電池システムを提供することができる。   According to the present invention, a catalyst for hydrogen production that can exhibit sufficient catalytic activity without using an expensive metal such as platinum, gold, palladium, and rhodium and without performing a reduction treatment as a pretreatment, A method for producing a catalyst and a fuel cell system including a reforming unit including the catalyst can be provided.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the fuel cell system which concerns on embodiment of this invention. 触媒担体2の粉末X線回折パターンを示す図である。3 is a diagram showing a powder X-ray diffraction pattern of a catalyst carrier 2. FIG.

本発明に係る水素製造用触媒の好適な実施形態について以下に説明する。   Preferred embodiments of the catalyst for hydrogen production according to the present invention will be described below.

本実施形態に係る触媒は、下記組成式(I)で表される酸化物を含有する担体と、Niと、を含有する。
La1−xBaAlO (但し、0.05≦x≦0.5) (I)
The catalyst according to this embodiment contains a support containing an oxide represented by the following composition formula (I) and Ni.
La 1-x Ba x AlO 3 (where 0.05 ≦ x ≦ 0.5) (I)

本明細書において周期表とはIUPACにより規定された長周期型の元素周期表をいう。   In this specification, the periodic table refers to a long-period element periodic table defined by IUPAC.

本実施形態に係る酸化物としては、ペロブスカイト型構造を有する酸化物が挙げられる。ここで、ペロブスカイト型構造とは、組成式ABOで表される酸化物が形成し得る結晶構造であり、上記組成式において、Aは希土類元素及び/又はアルカリ土類金属元素等を示し、Bは典型金属元素及び/又は遷移金属元素等を示す。 Examples of the oxide according to this embodiment include an oxide having a perovskite structure. Here, the perovskite structure is a crystal structure that can be formed by an oxide represented by the composition formula ABO 3. In the composition formula, A represents a rare earth element and / or an alkaline earth metal element, and the like. Represents a typical metal element and / or a transition metal element.

本実施形態に係る触媒は、上記の構造を有する酸化物を含む担体を含有することにより、活性金属としてNiを用いた場合でも、高い触媒活性及び耐コーキング性を示すことができる。   The catalyst according to this embodiment can exhibit high catalytic activity and coking resistance even when Ni is used as the active metal by including a support containing an oxide having the above structure.

本実施形態に係る酸化物は、LaAlOのAサイトがBaにより置換されている。Baの置換率(x)は、0.05〜0.5であり、0.05〜0.3であってよく、0.1〜0.3であってよい。なお、置換率(x)は、酸化物中のLaの原子数NLaとBaの原子数NBaとの総数に対する原子数NBaの比NBa/(NLa+NBa)ということもできる。置換率が0.5より大きいと、本発明の効果が十分に得られない。この原因は、置換率が0.5より大きくなることにより、ペロブスカイト型構造が崩れてしまうためと本発明者らは推察している。また、置換率が0.05以上であると、触媒活性が向上する傾向がある。 In the oxide according to this embodiment, the A site of LaAlO 3 is substituted with Ba. The substitution rate (x) of Ba is 0.05 to 0.5, may be 0.05 to 0.3, and may be 0.1 to 0.3. Note that substitution rate (x) can also be referred to as the ratio N Ba atomic number N Ba to the total number of atoms N Ba atomic number N La and Ba of La in the oxide / (N La + N Ba) . When the substitution rate is larger than 0.5, the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained. The present inventors speculate that this is because the perovskite structure collapses when the substitution rate exceeds 0.5. Moreover, there exists a tendency for a catalyst activity to improve that a substitution rate is 0.05 or more.

本実施形態に係る酸化物は、粉末X線回折スペクトルにおいて、2θが33°以上34°以下の範囲に最大の回折ピークを示すものであることが好ましい。本実施形態に係る酸化物は粉末X線回折スペクトルにおける最大の回折ピークが、LaAlOの粉末X線回折スペクトルにおける最大の回折ピークよりも低角度側にシフトするが、最大の回折ピークが上記範囲に存在するものであれば、ペロブスカイト構造を有しており、Niの還元性の点で優れる。なお、粉末X線回折スペクトルは、Rigaku社製RINT2500(線源:CuKα,モノクロメーター使用、電圧50KV、電源200mA))を用い、Cuターゲットでλ=1.5406ÅのX線照射により測定される。 In the powder X-ray diffraction spectrum, the oxide according to the present embodiment preferably exhibits a maximum diffraction peak in a range where 2θ is 33 ° or more and 34 ° or less. In the oxide according to this embodiment, the maximum diffraction peak in the powder X-ray diffraction spectrum is shifted to a lower angle side than the maximum diffraction peak in the powder X-ray diffraction spectrum of LaAlO 3 , but the maximum diffraction peak is in the above range. If present, it has a perovskite structure and is excellent in terms of reducing Ni. The powder X-ray diffraction spectrum is measured by X-ray irradiation of λ = 1.54061.5 with a Cu target using RINT2500 manufactured by Rigaku (radiation source: CuKα, using a monochromator, voltage 50 KV, power source 200 mA).

本実施形態に係る酸化物の製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、固相反応法、錯体重合法、加水分解法、ゾル−ゲル法、水熱法、噴霧熱分解法、共沈法等が挙げられる。これらは公知の方法を用いることができる。   The method for producing the oxide according to the present embodiment is not particularly limited. For example, the solid phase reaction method, the complex polymerization method, the hydrolysis method, the sol-gel method, the hydrothermal method, the spray pyrolysis method, the common method. For example, a sedimentation method. A known method can be used for these.

固相反応法の場合、例えば、目的とする酸化物に含まれる金属元素(La、Ba及びAl)を含む化合物(例えば、酸化物、炭酸塩、有機物など)を出発原料として用い、目的とする酸化物と同様の金属元素比となるように混合し、焼成することによって目的とする酸化物を得ることができる。具体的な焼成温度及び焼成時間については、目的とする酸化物が形成される条件とすればよく、例えば、1200〜1500℃程度の温度範囲において、10〜40時間程度焼成する条件が挙げられる。なお、原料物質として炭酸塩や有機化合物等を用いる場合には、焼成する前に予め仮焼きして原料物質を分解させた後、焼成して目的の酸化物を形成することが好ましい。原料物質として炭酸塩を用いる場合には、例えば、1000〜1200℃程度で10時間程度仮焼きした後、上記した条件で焼成することができる。焼成手段は特に限定されず、電気加熱炉、ガス加熱炉等任意の手段を採用できる。焼成雰囲気は、通常、酸素気流中、空気中等の酸化性雰囲気中とすればよいが、原料物質が十分量の酸素を含む場合には、例えば、不活性雰囲気中で焼成することも可能である。   In the case of the solid phase reaction method, for example, a compound containing a metal element (La, Ba and Al) contained in the target oxide (for example, oxide, carbonate, organic substance, etc.) is used as a starting material, and the target is used. The target oxide can be obtained by mixing and firing so that the metal element ratio is the same as that of the oxide. The specific firing temperature and firing time may be the conditions under which the target oxide is formed. Examples of the firing temperature and firing time include conditions for firing for about 10 to 40 hours in a temperature range of about 1200 to 1500 ° C. In the case of using a carbonate, an organic compound, or the like as a raw material, it is preferable to pre-fire before firing to decompose the raw material, and then fire to form the target oxide. When carbonate is used as a raw material, for example, after calcining at about 1000 to 1200 ° C. for about 10 hours, it can be fired under the above-described conditions. The firing means is not particularly limited, and any means such as an electric heating furnace or a gas heating furnace can be adopted. The firing atmosphere may normally be an oxidizing atmosphere such as in an oxygen stream or in the air. However, when the source material contains a sufficient amount of oxygen, for example, firing may be performed in an inert atmosphere. .

共沈法の場合、例えば、目的とする酸化物が得られるにように、Laの塩、Baの塩及びAlの塩を所定の化学量論比で含む混合塩水溶液を調製し、この混合塩水溶液に中和剤を加えて共沈させた後、得られた共沈物を乾燥後、熱処理することにより目的とする酸化物の紛体を得ることができる。   In the case of the coprecipitation method, for example, a mixed salt aqueous solution containing La salt, Ba salt and Al salt in a predetermined stoichiometric ratio is prepared so as to obtain a target oxide. A neutralizing agent is added to the aqueous solution for coprecipitation, and the obtained coprecipitate is dried and then heat-treated to obtain a desired oxide powder.

Laの塩、Baの塩及びAlの塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩などの無機塩、例えば、酢酸塩、しゅう酸塩などの有機酸塩などが挙げられる。また、混合塩水溶液は、例えば、各元素の塩を、所定の化学量論比となるような割合で水に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。   Examples of the salt of La, the salt of Ba, and the salt of Al include inorganic salts such as sulfate, nitrate, chloride, and phosphate, and organic acid salts such as acetate and oxalate. Further, the mixed salt aqueous solution can be prepared, for example, by adding the salt of each element to water at a ratio that gives a predetermined stoichiometric ratio and stirring and mixing.

その後、この混合塩水溶液に、中和剤を加えて共沈させる。中和剤としては、例えば、アンモニア、例えば、トリエチルアミン、ピリジンなどのアミン類などの有機塩基、例えば、カセイソーダ、カセイカリ、炭酸カリ、炭酸アンモンなどの無機塩基が挙げられる。なお、中和剤は、その中和剤を加えた後の溶液のpHが6〜10程度となるように加えることが好ましい。   Thereafter, a neutralizing agent is added to the mixed salt aqueous solution to cause coprecipitation. Examples of the neutralizing agent include ammonia, for example, organic bases such as amines such as triethylamine and pyridine, and inorganic bases such as caustic soda, caustic potash, potassium carbonate, and ammonium carbonate. The neutralizing agent is preferably added so that the pH of the solution after adding the neutralizing agent is about 6 to 10.

得られた共沈物は、必要により水洗し、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、約500〜1000℃、好ましくは、約600〜950℃で熱処理することができる。   The obtained coprecipitate can be washed with water if necessary, and dried by, for example, vacuum drying or ventilation drying, and then heat-treated at, for example, about 500 to 1000 ° C, preferably about 600 to 950 ° C.

ゾル−ゲル法の場合、例えば、以下の方法により目的とする酸化物を調製することができる。すなわち、目的とする酸化物と同様の金属元素比となるように、Laの塩、Baの塩及びAlの塩、クエン酸、エチレングリコール及び純水を混合してよく撹拌し、加熱して水分を除去する。その後、300℃〜500℃程度で約1〜5時間程度保持して硝酸塩を分解させた後、700℃〜900℃程度で5〜20時間程度保持してクエン酸、エチレングリコールを燃焼除去することにより、目的とする酸化物を得ることができる。Laの塩、Baの塩及びAlの塩としては、上述の無機塩、有機酸塩等が挙げられる。   In the case of the sol-gel method, for example, the target oxide can be prepared by the following method. That is, La salt, Ba salt and Al salt, citric acid, ethylene glycol, and pure water are mixed and stirred well, and heated to moisture so that the same metal element ratio as the target oxide is obtained. Remove. Thereafter, the nitrate is decomposed by holding at about 300 ° C. to 500 ° C. for about 1 to 5 hours, and then held at 700 ° C. to 900 ° C. for about 5 to 20 hours to burn and remove citric acid and ethylene glycol. Thus, the target oxide can be obtained. Examples of the La salt, Ba salt, and Al salt include the inorganic salts and organic acid salts described above.

本実施形態においては、Niを担持する前に、担体を空気雰囲気下や酸素雰囲気下で焼成処理してもよい。このときの焼成温度は、通常500℃〜1500℃であり、好ましくは700℃〜1200℃である。   In the present embodiment, the carrier may be fired in an air atmosphere or an oxygen atmosphere before supporting Ni. The firing temperature at this time is usually 500 ° C. to 1500 ° C., preferably 700 ° C. to 1200 ° C.

本実施形態に係る担体は、組成式(I)で表される酸化物をそのまま用いてもよく、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライトなどを含む無機バインダー、炭化系、炭化水素系、高分子系の化合物を含む有機バインダーと混合することもできる。   The carrier according to the present embodiment may use the oxide represented by the composition formula (I) as it is, an inorganic binder containing alumina, silica, zirconia, zeolite, etc., carbonized, hydrocarbon-based, polymer-based It can also be mixed with an organic binder containing the compound.

本実施形態に係る触媒は、上記担体と、Niと、を含有する。   The catalyst according to this embodiment contains the carrier and Ni.

本実施形態に係る触媒は、例えば、上述した本実施形態に係る担体に、Niを担持させることにより得ることができる。   The catalyst according to this embodiment can be obtained, for example, by supporting Ni on the carrier according to this embodiment described above.

Niの担体への担持方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を適用することにより容易に行うことができる。担持方法としては、例えば、含浸法、沈着法、共沈法、混練法、イオン交換法、ポアフィリング法等が挙げられ、これらのうち含浸法、ポアフィリング法が好ましい。上記担持金属の出発物質としては、適宜選択することができるが、通常、担持金属の塩化物や硝酸塩が用いられる。   The method for supporting Ni on the carrier is not particularly limited, and can be easily performed by applying a known method. Examples of the supporting method include an impregnation method, a deposition method, a coprecipitation method, a kneading method, an ion exchange method, and a pore filling method, and among these, the impregnation method and the pore filling method are preferable. The starting material of the supported metal can be selected as appropriate, but usually a supported metal chloride or nitrate is used.

例えば、含浸法を適用する場合、Niの塩の溶液(通常は水溶液)を調製し、目的とする担持量となるように、調製した溶液を担体に含浸させる。その後、担体を、乾燥し、必要に応じて焼成することにより、Niが担持された触媒を得ることができる。焼成は、通常、空気雰囲気下や酸素雰囲気下等で行われる。焼成温度は、Niの塩の分解温度以上であれば特に限定されないが、通常200℃〜1000℃、好ましくは300〜800℃程度である。また、焼成処理時間は、焼成温度によっても異なるが、通常30分〜30時間、好ましくは1〜20時間程度である。   For example, when an impregnation method is applied, a solution of a salt of Ni (usually an aqueous solution) is prepared, and the carrier is impregnated with the prepared solution so as to obtain a target loading amount. Then, the support | carrier is dried and the catalyst by which Ni was carry | supported can be obtained by baking as needed. Firing is usually performed in an air atmosphere or an oxygen atmosphere. The firing temperature is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the decomposition temperature of the Ni salt, but is usually about 200 ° C to 1000 ° C, preferably about 300 to 800 ° C. The firing time varies depending on the firing temperature, but is usually 30 minutes to 30 hours, preferably about 1 to 20 hours.

本実施形態に係る触媒において、触媒に含まれるNiの含有量は、触媒の全質量を基準として、金属原子換算で、0.05〜20質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましい。Niの含有量が20質量%以下であれば、金属の凝集が生じにくいため、金属の凝集により触媒表面に出現するNiの割合が減少することを抑制できるまた、Niの含有量が0.05質量%以上であることにより、より高い触媒活性が得られる。これにより、触媒を多量に用いる必要がなく、反応器の大型化を避けることができる。   In the catalyst according to the present embodiment, the content of Ni contained in the catalyst is preferably 0.05 to 20% by mass, in terms of metal atoms, based on the total mass of the catalyst, and is 1 to 15% by mass. More preferably. If the Ni content is 20% by mass or less, metal aggregation is unlikely to occur. Therefore, it is possible to suppress a reduction in the proportion of Ni appearing on the catalyst surface due to metal aggregation. Further, the Ni content is 0.05%. A higher catalytic activity can be obtained when the content is at least mass%. Thereby, it is not necessary to use a large amount of catalyst, and the enlargement of the reactor can be avoided.

また、本実施形態に係る触媒は、さらに、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、白金、金、パラジウム及びロジウムからなる群より選択される一種以上の金属(以下、「特定の金属元素」という。)を含んでいてもよい。   Further, the catalyst according to the present embodiment further includes one or more metals selected from the group consisting of barium, calcium, strontium, platinum, gold, palladium, and rhodium (hereinafter referred to as “specific metal element”). You may go out.

本実施形態に係る触媒が上記特定の金属元素を更に含む場合、上記特定の金属元素は、本実施形態に係る担体に担持されていてよい。上記特定の金属元素を本実施形態に係る担体へ担持する方法は、Niの担体への担持と、上記特定の金属元素の担体への担持とを別々に行う方法であってもよいし、同時に行う方法であってもよい。Niの担体への担持と、上記特定の金属元素の担体への担持とを別々に行う場合、担体にNiを担持した後、Niが担持された担体に上記特定の金属元素を担持することが好ましい。   When the catalyst according to the present embodiment further includes the specific metal element, the specific metal element may be supported on the carrier according to the present embodiment. The method of supporting the specific metal element on the carrier according to the present embodiment may be a method of separately supporting Ni on the carrier and supporting the specific metal element on the carrier. The method of performing may be sufficient. When supporting Ni on the carrier and supporting the specific metal element on the carrier separately, after the Ni is supported on the carrier, the specific metal element may be supported on the Ni-supported carrier. preferable.

本実施形態に係る触媒においては、水素製造用触媒を誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP発光分光分析法)により分析して求められる、Niのモル数nNiに対する、Baのモル数nBaの比nBa/nNiは、0.01以上20以下であってよく、0.05以上20以下であってよく、0.01以上15以下であってよい。モル比nBa/nNiが上記範囲にあることにより前処理として還元処理を行うことなく、十分な触媒活性を示すことができる。測定装置は、例えば、パーキンエルマー社のOptima4300DVなどが使用できる。 In the catalyst according to the present embodiment, the hydrogen production catalyst inductively coupled plasma emission spectrometry determined by analyzing the (ICP emission spectral analysis) to moles n Ni of Ni, the number of moles n Ba and Ba The ratio n Ba / n Ni may be 0.01 or more and 20 or less, may be 0.05 or more and 20 or less, and may be 0.01 or more and 15 or less. When the molar ratio nBa / nNi is in the above range, sufficient catalytic activity can be exhibited without performing reduction treatment as pretreatment. As the measuring device, for example, Optima4300DV manufactured by PerkinElmer, Inc. can be used.

本実施形態において、モル比nBa/nNiは、触媒中に含まれるNiのモル数nNiに対する酸化物中に含まれるBaのモル数の比とすることができる。その場合、モル比nBa/nNiは0.01以上20以下であってよい。 In this embodiment, the molar ratio n Ba / n Ni may be the number of moles of Ba contained in the oxide to moles n Ni of Ni contained in the catalyst. In that case, the molar ratio nBa / nNi may be 0.01 or more and 20 or less.

本実施形態において、モル比nBa/nNiを目的の範囲に調整するためには、例えば、担体に含浸させるNi化合物の量から算出されるNiのモル数nNiと、担体に用いる酸化物を調製する際に用いるBaの塩の量から算出されるBaのモル数nBaを調整し、上記範囲になるようにすればよい。 In the present embodiment, in order to adjust the molar ratio n Ba / n Ni within a range of purposes, for example, the number of moles n Ni of Ni calculated from the amount of Ni compounds to be impregnated into the carrier, an oxide used in the carrier The number of Ba moles nBa calculated from the amount of Ba salt used in preparing the solution may be adjusted so as to fall within the above range.

本実施形態に係る触媒の表面積は、特に限定されるものではないが、5〜200m/gであることが好ましく、10〜150m/gであることがより好ましい。 Surface area of the catalyst according to the present embodiment is not particularly limited, is preferably from 5 to 200 m 2 / g, and more preferably 10 to 150 m 2 / g.

本実施形態に係る触媒の形状は、特に限定されるものではなく、触媒を使用する形態により適宜選択することができる。該形状としては、例えば、ペレット状、顆粒状、ハニカム状、スポンジ状等の任意の形状が採用される。   The shape of the catalyst according to the present embodiment is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the form in which the catalyst is used. As the shape, for example, an arbitrary shape such as a pellet shape, a granule shape, a honeycomb shape, or a sponge shape is adopted.

本実施形態に係る触媒は、水素の製造に用いられる。例えば、炭化水素化合物類が含まれる原料を水素が含まれる改質ガスに改質するために用いることができる。以下、本実施形態に係る触媒を用いて水素が含まれる改質ガスを製造する方法について説明する。   The catalyst according to this embodiment is used for production of hydrogen. For example, it can be used to reform a raw material containing hydrocarbon compounds into a reformed gas containing hydrogen. Hereinafter, a method for producing a reformed gas containing hydrogen using the catalyst according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る改質ガスの製造方法は、炭化水素化合物類が含まれる改質原料を、本実施形態に係る触媒と接触させて、水素が含まれる改質ガスに改質する工程を備える。   The method for producing a reformed gas according to the present embodiment includes a step of bringing a reforming raw material containing hydrocarbon compounds into contact with the catalyst according to the present embodiment to reform the reformed gas containing hydrogen. .

具体的には、例えば、本実施形態に係る触媒の存在下に、炭化水素化合物類を含有する原料と、水(スチーム)、酸素及び二酸化炭素から選択される少なくとも1種を含むガスと、を混合した改質原料を供給して、公知の水素製造反応、例えば、水蒸気改質反応、部分酸化反応、自己熱改質反応及び二酸化炭素改質反応から選択される少なくとも1つの水素製造反応により改質ガスを製造する方法が挙げられる。   Specifically, for example, in the presence of the catalyst according to the present embodiment, a raw material containing hydrocarbon compounds and a gas containing at least one selected from water (steam), oxygen and carbon dioxide, The mixed reforming raw material is supplied and modified by a known hydrogen production reaction, for example, at least one hydrogen production reaction selected from a steam reforming reaction, a partial oxidation reaction, an autothermal reforming reaction, and a carbon dioxide reforming reaction. A method for producing a quality gas is mentioned.

改質原料は、水蒸気改質反応による改質を行う場合、スチームと炭化水素化合物類とを含めばよく、部分酸化反応による改質を行う場合、酸素と炭化水素化合物類とを含めばよく、自己熱改質反応による改質を行う場合、水と酸素と炭化水素化合物類とを含めばよく、二酸化炭素改質反応による改質を行う場合、二酸化炭素と炭化水素化合物類とを含めばよい。改質原料は、さらに水素、一酸化炭素又は窒素を含んでもよい。   The reforming raw material may include steam and hydrocarbon compounds when reforming by a steam reforming reaction, and may include oxygen and hydrocarbon compounds when reforming by a partial oxidation reaction. When reforming by autothermal reforming reaction, water, oxygen and hydrocarbon compounds may be included, and when reforming by carbon dioxide reforming reaction, carbon dioxide and hydrocarbon compounds may be included. . The reforming raw material may further contain hydrogen, carbon monoxide, or nitrogen.

本実施形態に係る触媒を用いる反応の反応形式としては、固定床式、移動床式、流動床式等が挙げられ、特に制約を受けるものではない。   Examples of the reaction mode of the reaction using the catalyst according to the present embodiment include a fixed bed type, a moving bed type, and a fluidized bed type, and are not particularly limited.

本実施形態において、本実施形態に係る触媒は、前処理を行わずとも十分な触媒活性を発揮し得るが、前処理として触媒の還元処理を行ったものを用いてもよい。還元処理は、例えば、水素雰囲気下等の還元雰囲気下、400〜1000℃、好ましくは400〜800℃で保持することで行うことができる。   In the present embodiment, the catalyst according to the present embodiment can exhibit a sufficient catalytic activity without performing a pretreatment, but a catalyst that has been subjected to a reduction treatment of the catalyst may be used as the pretreatment. The reduction treatment can be performed, for example, by holding at 400 to 1000 ° C., preferably 400 to 800 ° C. in a reducing atmosphere such as a hydrogen atmosphere.

本実施形態において、触媒に導入される改質原料の空間速度は、ガス空間速度(以下GHSVと記す)が、好ましくは1〜10,000h−1、より好ましくは10〜5,000h−1、さらに好ましくは50〜3,000h−1の範囲である。GHSVが10,000h−1以下である場合、改質原料と触媒の接触時間が十分に確保でき、反応が進みやすくなるため好ましい。一方、GHSVが10h−1以上である場合、触媒量に対して十分な量の水素を製造でき、高い水素製造効率が得られるため好ましい。また液空間速度(以下LHSVと記す)では、好ましくは0.05〜5.0h−1、より好ましくは0.1〜2.0h−1、さらに好ましくは0.2〜1.0h−1の範囲である。LHSVが5.0h−1以下である場合、改質原料と触媒の接触時間が十分に確保でき、反応が進みやすくなるため好ましい。一方、LHSVが0.05h−1以上である場合、触媒量に対して十分な量の水素を製造でき、高い水素製造効率が得られるため好ましい。 In the present embodiment, the space velocity of the reforming raw material introduced into the catalyst is preferably a gas space velocity (hereinafter referred to as GHSV), preferably 1 to 10,000 h −1 , more preferably 10 to 5,000 h −1 , More preferably, it is the range of 50-3,000h- 1 . When GHSV is 10,000 h −1 or less, it is preferable because the contact time between the reforming raw material and the catalyst can be sufficiently secured and the reaction can easily proceed. On the other hand, when GHSV is 10 h −1 or more, a sufficient amount of hydrogen can be produced with respect to the catalyst amount, and high hydrogen production efficiency is obtained, which is preferable. The liquid space velocity (hereinafter referred to as LHSV) is preferably 0.05 to 5.0 h −1 , more preferably 0.1 to 2.0 h −1 , and still more preferably 0.2 to 1.0 h −1 . It is a range. When the LHSV is 5.0 h −1 or less, it is preferable because the contact time between the reforming raw material and the catalyst can be sufficiently secured and the reaction easily proceeds. On the other hand, when LHSV is 0.05 h −1 or more, a sufficient amount of hydrogen can be produced with respect to the amount of catalyst, and high hydrogen production efficiency is obtained, which is preferable.

本実施形態に係る改質ガスの製造方法における反応温度は、特に限定されるものではないが、200℃〜800℃であることが好ましく、300〜700℃であることがより好ましい。なお、ここでいう反応温度とは、触媒層全体の平均温度を指す。反応温度が、800℃以下である場合、触媒に含有される金属の凝集が進みにくく、触媒の性能が長期にわたって維持されるため好ましい。一方、反応温度が、200℃以上である場合、水素製造に十分な反応速度が得られるため好ましい。   Although the reaction temperature in the manufacturing method of the reformed gas which concerns on this embodiment is not specifically limited, It is preferable that it is 200 to 800 degreeC, and it is more preferable that it is 300 to 700 degreeC. In addition, the reaction temperature here refers to the average temperature of the whole catalyst layer. When the reaction temperature is 800 ° C. or lower, it is preferable that the metal contained in the catalyst hardly aggregates and the performance of the catalyst is maintained over a long period of time. On the other hand, it is preferable that the reaction temperature is 200 ° C. or higher because a reaction rate sufficient for hydrogen production can be obtained.

本実施形態に係る改質ガスの製造方法における反応圧力は、特に限定されるものではないが、常圧〜5MPaであることが好ましく、常圧〜1MPaであることがより好ましい。大気圧よりも低い圧力や、20MPaよりも高い圧力でも実施することは可能であるが、その場合は製造設備が減圧および高圧に対応する必要があり、経済的に好ましくない。   The reaction pressure in the method for producing a reformed gas according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably normal pressure to 5 MPa, and more preferably normal pressure to 1 MPa. Although it is possible to carry out at a pressure lower than the atmospheric pressure or a pressure higher than 20 MPa, in that case, it is necessary for the production equipment to cope with reduced pressure and high pressure, which is not economically preferable.

水蒸気改質反応又は自己熱改質反応により改質を行う場合、原料とともに導入するスチームの量は、炭化水素化合物類に含まれる炭素原子モル数に対する水分子モル数の比(スチーム/カーボン比:以下S/Cと記す)が、好ましくは1〜5、より好ましくは1〜3の範囲となるように設定される。スチーム/カーボン比が1以上であれば、触媒上にコークが蓄積しにくくなり、水素含有量の多い改質ガスが得られやすい傾向がある。スチーム/カーボン比が5より大きい場合、スチーム供給に要するエネルギーや余剰スチームの生成・回収に要するコストが大きくなりすぎるため好ましくない。   When reforming by steam reforming reaction or autothermal reforming reaction, the amount of steam introduced together with the raw material is the ratio of the number of moles of water molecules to the number of moles of carbon atoms contained in the hydrocarbon compounds (steam / carbon ratio: (Hereinafter referred to as S / C) is preferably set in the range of 1 to 5, more preferably 1 to 3. If the steam / carbon ratio is 1 or more, coke hardly accumulates on the catalyst, and a reformed gas having a high hydrogen content tends to be obtained. A steam / carbon ratio greater than 5 is not preferable because the energy required for supplying steam and the cost required for generating / recovering excess steam become too large.

部分酸化反応又は自己熱改質反応により改質を行う場合、原料とともに導入する酸素の量は、炭化水素化合物類に含まれる炭素原子モル数に対する酸素分子モル数の比(酸素/カーボン比:以下O/Cと記す)が、0.8以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましく、0.3以下であることがさらに好ましい。O/Cが0.8以下である場合、二酸化炭素および水の生成反応が進行しにくいため、水素の生成量が減少することがなく好ましくない。 When reforming by partial oxidation reaction or autothermal reforming reaction, the amount of oxygen introduced together with the raw materials is the ratio of the number of moles of oxygen molecules to the number of moles of carbon atoms contained in the hydrocarbon compounds (oxygen / carbon ratio: below O 2 / C) is preferably 0.8 or less, more preferably 0.5 or less, and even more preferably 0.3 or less. When O 2 / C is 0.8 or less, the production reaction of carbon dioxide and water is difficult to proceed, which is not preferable because the production amount of hydrogen does not decrease.

原料に含まれる炭化水素化合物類は、炭素数1〜40、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜6の有機化合物を含有する。具体的には、飽和脂肪族炭化水素、不飽和脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素等を挙げることができ、また飽和脂肪族炭化水素、不飽和脂肪族炭化水素については、鎖状、環状の形状を問わず使用することができる。このような炭化水素化合物類は置換基を含むことができる。置換基は、鎖状、環状のどちらであってもよく、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基等を挙げることができる。また、これらの炭化水素化合物類は酸素、窒素、ハロゲン、硫黄等のヘテロ原子を一個以上有する置換基を有していてもよく、このような置換基としては、例えば、ハロゲン原子(−F、−Cl、−Br,−I)、水酸基(−OH)、アルコキシ基(−OR)、カルボキシル基(−COOH)、エステル基(−COOR)、アルデヒド基(−CHO)、アシル基(−C(=O)R)等が挙げられる。   The hydrocarbon compounds contained in the raw material contain an organic compound having 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms. Specific examples include saturated aliphatic hydrocarbons, unsaturated aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, etc. In addition, saturated aliphatic hydrocarbons and unsaturated aliphatic hydrocarbons are linear or cyclic. Any shape can be used. Such hydrocarbon compounds can contain substituents. The substituent may be either a chain or a ring, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylaryl group, and an aralkyl group. In addition, these hydrocarbon compounds may have a substituent having one or more hetero atoms such as oxygen, nitrogen, halogen, and sulfur. Examples of such a substituent include a halogen atom (-F, -Cl, -Br, -I), hydroxyl group (-OH), alkoxy group (-OR), carboxyl group (-COOH), ester group (-COOR), aldehyde group (-CHO), acyl group (-C ( = O) R) and the like.

炭化水素化合物類の具体例としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の鎖状の飽和脂肪族炭化水素とその構造異性体、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン等の鎖状の不飽和脂肪族炭化水素とその構造異性体、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の環状炭化水素とその構造異性体、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、ビフェニル等の芳香族炭化水素などを挙げることができる。また、これらを単品又は混合物として含有する材料を使用することができる。例えば、都市ガス、天然ガス、LPG、ナフサ、ガソリン、灯油、軽油等を挙げることができる。   Specific examples of the hydrocarbon compounds include chain saturated aliphatic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, and octane and their structural isomers, ethylene, propylene, butene, pentene, hexene. Chain unsaturated aliphatic hydrocarbons such as heptene and octene and their structural isomers, cyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane and cyclooctane and their structural isomers, benzene, toluene, xylene, naphthalene, And aromatic hydrocarbons such as biphenyl. Moreover, the material which contains these as a single item or a mixture can be used. Examples thereof include city gas, natural gas, LPG, naphtha, gasoline, kerosene, and light oil.

また、ヘテロ原子を含有する置換基を有する炭化水素化合物類として、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料等を含む原料も使用できる。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール等を挙げることができ、エーテル類としては、例えば、ジメチルエーテル等を挙げることができ、バイオ燃料としては、例えば、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェット等を挙げることができる。   In addition, as hydrocarbon compounds having a substituent containing a hetero atom, raw materials containing alcohols, ethers, biofuels, and the like can also be used. Examples of the alcohols include methanol and ethanol. Examples of the ethers include dimethyl ether and the like. Examples of the biofuel include biogas, bioethanol, biodiesel, and biojet. Etc.

原料中に硫黄分が含まれる場合は、炭化水素化合物類を含む原料と本実施形態に係る触媒とを接触させる前に、炭化水素化合物類を含む原料の脱硫処理を行うことが好ましい。脱硫処理は、例えば、炭化水素化合物類を含む原料と脱硫触媒とを接触させることにより行うことができる。脱硫触媒は、例えば、銅及び亜鉛を含む触媒、又はニッケル及び亜鉛を含む触媒であってよい。   When the raw material contains a sulfur content, it is preferable to perform a desulfurization treatment of the raw material containing hydrocarbon compounds before bringing the raw material containing hydrocarbon compounds into contact with the catalyst according to the present embodiment. A desulfurization process can be performed by making the raw material containing hydrocarbon compounds and a desulfurization catalyst contact, for example. The desulfurization catalyst may be, for example, a catalyst containing copper and zinc, or a catalyst containing nickel and zinc.

また、原料としては、炭化水素化合物類の他に、水素、水、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素、窒素等を含む原料も使用できる。例えば、原料の前処理として水素化脱硫を実施する場合、反応に用いた水素の残留分を特に分離することなくそのまま使用することもできる。   In addition to hydrocarbon compounds, raw materials containing hydrogen, water, carbon dioxide, carbon monoxide, oxygen, nitrogen and the like can also be used as raw materials. For example, when hydrodesulfurization is performed as a pretreatment of the raw material, the hydrogen residue used in the reaction can be used as it is without being particularly separated.

本実施形態に係る改質ガスの製造方法により得られる改質ガスは、固体酸化物形燃料電池や溶融炭酸塩形燃料電池に用いる場合であれば、そのまま燃料電池用の燃料として用いることができる。また、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池のように一酸化炭素の除去が必要な場合には、該燃料電池用水素を製造するための原料として好適に用いることができる。この一酸化炭素の除去は、公知の一酸化炭素選択除去方法を採用することができる。一酸化炭素選択除去方法としては、例えば、シフト工程、CO選択酸化工程又はこれらの組み合わせが挙げられる。   The reformed gas obtained by the method for producing a reformed gas according to the present embodiment can be used as a fuel for a fuel cell as it is when used in a solid oxide fuel cell or a molten carbonate fuel cell. . Moreover, when removal of carbon monoxide is required as in a phosphoric acid fuel cell or a polymer electrolyte fuel cell, it can be suitably used as a raw material for producing the fuel cell hydrogen. This removal of carbon monoxide may employ a known carbon monoxide selective removal method. Examples of the method for selectively removing carbon monoxide include a shift step, a CO selective oxidation step, or a combination thereof.

シフト工程とは一酸化炭素と水を反応させ、水素と二酸化炭素に転換する工程であり、Fe−Crの混合酸化物、Zn−Cuの混合酸化物、白金、ルテニウム、イリジウム等を含有する触媒を用い、一酸化炭素含有量をドライベースで好ましくは2容量%以下、より好ましくは1容量%以下、さらに好ましくは0.5容量%以下まで低減させる。通常、リン酸形燃料電池ではこの状態の混合ガスを燃料として用いることができる。   The shift step is a step of reacting carbon monoxide with water to convert it into hydrogen and carbon dioxide, and a catalyst containing a mixed oxide of Fe—Cr, a mixed oxide of Zn—Cu, platinum, ruthenium, iridium, etc. The carbon monoxide content is preferably reduced to 2% by volume or less, more preferably 1% by volume or less, and further preferably 0.5% by volume or less on a dry basis. Usually, in the phosphoric acid fuel cell, the mixed gas in this state can be used as fuel.

CO選択酸化工程では、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、銀、金等を含有する触媒を用い、残存する一酸化炭素モル数に対し好ましくは0.5〜10倍モル、より好ましくは0.7〜5倍モル、さらに好ましくは1〜3倍モルの酸素を添加することで一酸化炭素を選択的に二酸化炭素に転換することにより一酸化炭素濃度を低減させる。この場合、一酸化炭素の酸化と同時に共存する水素と反応させメタンを生成させることで一酸化炭素濃度の低減を図ることもできる。   In the CO selective oxidation step, a catalyst containing iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, copper, silver, gold, or the like is used, and the amount of carbon monoxide remaining is preferably about 0.1. Carbon monoxide concentration by selectively converting carbon monoxide to carbon dioxide by adding 5 to 10 times mol, more preferably 0.7 to 5 times mol, more preferably 1 to 3 times mol of oxygen. Reduce. In this case, the carbon monoxide concentration can be reduced by reacting with the coexisting hydrogen simultaneously with the oxidation of carbon monoxide to generate methane.

上述した本実施形態に係る改質ガスの製造方法は、水素の製造方法としても利用できる。   The method for producing reformed gas according to this embodiment described above can also be used as a method for producing hydrogen.

次に、本実施形態に係る触媒が用いられる水素製造装置及び燃料電池システムについて、図面を参照して詳細に説明する。   Next, a hydrogen production apparatus and a fuel cell system in which the catalyst according to this embodiment is used will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態に係る水素製造装置は、例えば、本実施形態に係る水素製造用触媒を有し、炭化水素化合物類が含まれる改質原料を水素が含まれる改質ガスに改質する改質部、並びに、当該改質部に、炭化水素化合物類が含まれる改質原料と、水(スチーム)、酸素及び二酸化炭素から選択される少なくとも1種を含むガスと、を供給する供給部20とを備えてよい。   A hydrogen production apparatus according to the present embodiment includes, for example, a hydrogen production catalyst according to the present embodiment, and reforms a reforming raw material containing hydrocarbon compounds into a reformed gas containing hydrogen. And a supply unit 20 for supplying a reforming raw material containing hydrocarbon compounds and a gas containing at least one selected from water (steam), oxygen and carbon dioxide to the reforming unit. You may be prepared.

本実施形態に係る改質部は、改質器7を備えてよい。本実施形態に係る改質器7の容器は、公知のものを使用することができ、特に制約を受けるものではない。   The reforming unit according to the present embodiment may include a reformer 7. A well-known thing can be used for the container of the reformer 7 which concerns on this embodiment, and there is no restriction | limiting in particular.

本実施形態に係る供給部20は、水タンク1、水ポンプ2、燃料タンク3、及び脱硫器5から構成されていてよく、改質部に炭化水素化合物類が含まれる改質原料と、水(スチーム)、酸素及び二酸化炭素から選択される少なくとも1種を含むガスと、を供給するものであれば、他の構成を有していてもよい。   The supply unit 20 according to the present embodiment may include a water tank 1, a water pump 2, a fuel tank 3, and a desulfurizer 5, a reforming raw material containing hydrocarbon compounds in the reforming unit, water (Steam) may be provided as long as it supplies at least one gas selected from oxygen and carbon dioxide.

本実施形態に係る燃料電池システムは、例えば、本実施形態に係る改質部と、改質原料を改質部内へ供給する供給部20と、改質部で生成した水素が供給される燃料電池16と、を備えてよい。   The fuel cell system according to the present embodiment includes, for example, a reforming unit according to the present embodiment, a supply unit 20 that supplies a reforming material into the reforming unit, and a fuel cell that is supplied with hydrogen generated in the reforming unit. 16 may be provided.

図1において、燃料タンク3内の炭化水素化合物類を含む原料は、燃料ポンプ4を経て、脱硫器5に供給される。脱硫器5により、炭化水素化合物類の脱硫を行う。脱硫器5内には、例えば、上述した脱硫触媒が充填されていてよい。水素ガスを脱硫器5内へ供給して、水素化脱硫を行ってもよい。この水素ガスは、改質器7の下流のガス、シフト反応器9の下流のガス、一酸化炭素の選択酸化を行う反応器10の下流のガス、及びアノードオフガスの少なくともいずれかから供給されてもよい。脱硫された炭化水素化合物類は、気化器6に供給され、気化された改質原料が得られる。改質原料は、改質器7へ供給される。   In FIG. 1, the raw material containing hydrocarbon compounds in the fuel tank 3 is supplied to a desulfurizer 5 via a fuel pump 4. The desulfurizer 5 desulfurizes hydrocarbon compounds. The desulfurizer 5 may be filled with, for example, the above-described desulfurization catalyst. Hydrogen desulfurization may be performed by supplying hydrogen gas into the desulfurizer 5. This hydrogen gas is supplied from at least one of a gas downstream of the reformer 7, a gas downstream of the shift reactor 9, a gas downstream of the reactor 10 that performs selective oxidation of carbon monoxide, and an anode off gas. Also good. The desulfurized hydrocarbon compounds are supplied to the vaporizer 6 to obtain a vaporized reforming raw material. The reforming raw material is supplied to the reformer 7.

水蒸気改質法により改質を行う場合、脱硫された炭化水素化合物類は、気化器6に供給される前に、水と混合されてよい。水は、水タンク1から水ポンプ2を経て供給される。部分酸化改質法により改質を行う場合、脱硫された炭化水素化合物類は、酸素と混合されてよい。オートサーマルリフォーミング法により改質を行う場合、脱硫された炭化水素化合物類は、水と酸素と混合されてよい。二酸化炭素改質法により改質を行う場合、脱硫された炭化水素化合物類は、二酸化炭素と混合されてよい。   When reforming by the steam reforming method, the desulfurized hydrocarbon compounds may be mixed with water before being supplied to the vaporizer 6. Water is supplied from the water tank 1 via the water pump 2. When reforming by a partial oxidation reforming method, the desulfurized hydrocarbon compounds may be mixed with oxygen. When the reforming is performed by the autothermal reforming method, the desulfurized hydrocarbon compounds may be mixed with water and oxygen. When reforming by the carbon dioxide reforming method, the desulfurized hydrocarbon compounds may be mixed with carbon dioxide.

改質器7の内部は、バーナー17によって加熱されてよい。バーナー17の燃料は、燃料タンク3から供給される炭化水素化合物類を含む原料又はアノードオフガスであってよい。   The interior of the reformer 7 may be heated by a burner 17. The fuel of the burner 17 may be a raw material containing hydrocarbon compounds supplied from the fuel tank 3 or an anode off gas.

このようにして製造された改質ガスは、固体酸化物形燃料電池や溶融炭酸塩形燃料電池に用いる場合であれば、そのまま燃料電池用の燃料として用いることができる。リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池のように一酸化炭素の除去が必要な場合には、水性ガスシフト反応を行うシフト反応器9を通過した後、一酸化炭素の選択酸化を行う反応器10を通過する。その結果、改質ガス中の一酸化炭素の濃度が、燃料電池の特性に影響を及ぼさない程度まで低減される。つまり、改質ガスは、燃料電池への使用に適した純度の水素ガスになる。この水素ガスが、燃料電池16へ供給される。   The reformed gas produced in this way can be used as a fuel for a fuel cell as it is when used in a solid oxide fuel cell or a molten carbonate fuel cell. When it is necessary to remove carbon monoxide as in a phosphoric acid fuel cell or a polymer electrolyte fuel cell, the reaction undergoes selective oxidation of carbon monoxide after passing through a shift reactor 9 that performs a water gas shift reaction. Pass through vessel 10. As a result, the concentration of carbon monoxide in the reformed gas is reduced to a level that does not affect the characteristics of the fuel cell. That is, the reformed gas becomes a hydrogen gas having a purity suitable for use in a fuel cell. This hydrogen gas is supplied to the fuel cell 16.

燃料電池16が、例えば、固体高分子形燃料電池である場合、燃料電池16はアノード11、カソード12、固体高分子電解質13からなり、アノード11側には上記の方法で得られた高純度の水素を含有する燃料ガスが、カソード12側には空気ブロアー8から送られる空気が、それぞれ必要であれば適当な加湿処理を行なった後(加湿装置は図示していない)導入される。この時、アノード11では水素ガスがプロトンとなり電子を放出する反応が進行し、カソード12では酸素ガスが電子とプロトンを得て水となる反応が進行する。これらの反応を促進するため、それぞれ、アノード11には白金黒、活性炭担持のPt触媒あるいはPt−Ru合金触媒等が、カソード12には白金黒、活性炭担持のPt触媒等が用いられる。通常アノード11、カソード12の両触媒とも、必要に応じてポリテトラフロロエチレン、低分子の高分子電解質膜素材、活性炭等と共に多孔質触媒層に成形される。また、電気負荷14はアノード11、カソード12と電気的に連結される。アノードオフガスはバーナー17において消費される。カソードオフガスは排気口15から排出される。   When the fuel cell 16 is, for example, a solid polymer fuel cell, the fuel cell 16 includes an anode 11, a cathode 12, and a solid polymer electrolyte 13, and the anode 11 side has a high purity obtained by the above method. The fuel gas containing hydrogen is introduced into the cathode 12 after the air sent from the air blower 8 is appropriately humidified if necessary (a humidifier is not shown). At this time, a reaction in which hydrogen gas becomes protons and emits electrons proceeds at the anode 11, and a reaction in which oxygen gas obtains electrons and protons to become water proceeds at the cathode 12. In order to promote these reactions, platinum black and Pt catalyst or Pt-Ru alloy catalyst supported on activated carbon are used for the anode 11, and platinum black and Pt catalyst supported on activated carbon are used for the cathode 12, respectively. Usually, both the anode 11 and cathode 12 catalysts are formed into a porous catalyst layer together with polytetrafluoroethylene, a low molecular weight polymer electrolyte membrane material, activated carbon or the like as required. The electric load 14 is electrically connected to the anode 11 and the cathode 12. The anode off gas is consumed in the burner 17. The cathode off gas is discharged from the exhaust port 15.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、燃料電池16は、改質ガスを用いて発電できるものであればその他公知の電池を用いることができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, as the fuel cell 16, any other known battery can be used as long as it can generate power using the reformed gas.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to an Example.

[触媒担体1の調製]
La(NO・6HO 9.82g、Ba(NO 0.66g、Al(NO・9HO 9.45g、クエン酸 31.76g、エチレングリコール 9.38g及び純水 200gを混合してよく撹拌した後、加熱して水分を除去した。次に、400℃で2時間保持して硝酸塩を分解させた後、800℃で10時間保持してクエン酸、エチレングリコールを燃焼除去することにより、La0.7Ba0.1AlOで表される触媒担体1を得た。
[Preparation of catalyst carrier 1]
La (NO 3) 3 · 6H 2 O 9.82g, Ba (NO 3) 2 0.66g, Al (NO 3) 3 · 9H 2 O 9.45g, 31.76g citric acid, ethylene glycol 9.38g and 200 g of pure water was mixed and stirred well, and then heated to remove moisture. Next, after maintaining the temperature at 400 ° C. for 2 hours to decompose the nitrate, the temperature is maintained at 800 ° C. for 10 hours, and the citric acid and ethylene glycol are burned and removed, so that it is expressed as La 0.7 Ba 0.1 AlO 3 . A catalyst carrier 1 was obtained.

[触媒担体2の調製]
La(NO・6HO 7.63g、Ba(NO 1.97g、Al(NO・9HO 9.45g、クエン酸 31.76g、エチレングリコール 9.38g及び純水 200gを混合してよく撹拌した後、加熱して水分を除去した。次に、400℃で2時間保持して硝酸塩を分解させた後、800℃で10時間保持してクエン酸、エチレングリコールを燃焼除去することにより、La0.7Ba0.3AlOで表される触媒担体2を得た。
[Preparation of catalyst carrier 2]
La (NO 3) 3 · 6H 2 O 7.63g, Ba (NO 3) 2 1.97g, Al (NO 3) 3 · 9H 2 O 9.45g, 31.76g citric acid, ethylene glycol 9.38g and 200 g of pure water was mixed and stirred well, and then heated to remove moisture. Next, after maintaining the temperature at 400 ° C. for 2 hours to decompose the nitrate, the temperature is maintained at 800 ° C. for 10 hours, and the citric acid and ethylene glycol are burned and removed, so that it is expressed as La 0.7 Ba 0.3 AlO 3 . A catalyst carrier 2 was obtained.

[触媒担体3の調製]
La(NO・6HO 7.63g、Sr(NO 1.60g、Al(NO・9HO 9.45g、クエン酸 31.76g、エチレングリコール 9.38g及び純水 200gを混合してよく撹拌した後、加熱して水分を除去した。次に、400℃で2時間保持して硝酸塩を分解させた後、800℃で10時間保持してクエン酸、エチレングリコールを燃焼除去することにより、La0.7Sr0.3AlOで表される触媒担体3を得た。
[Preparation of catalyst carrier 3]
La (NO 3) 3 · 6H 2 O 7.63g, Sr (NO 3) 2 1.60g, Al (NO 3) 3 · 9H 2 O 9.45g, 31.76g citric acid, ethylene glycol 9.38g and 200 g of pure water was mixed and stirred well, and then heated to remove moisture. Next, after maintaining the temperature at 400 ° C. for 2 hours to decompose the nitrate, the temperature is maintained at 800 ° C. for 10 hours, and the citric acid and ethylene glycol are burned and removed, so that it is expressed as La 0.7 Sr 0.3 AlO 3 . A catalyst carrier 3 was obtained.

[触媒担体4の調製]
La(NO・6HO 7.63g、Ca(NO 1.24g、Al(NO・9HO 9,45g、クエン酸 31.76g、エチレングリコール 9.38g及び純水 200gを混合してよく撹拌した後、加熱して水分を除去した。次に、400℃で2時間保持して硝酸塩を分解させた後、800℃で10時間保持してクエン酸、エチレングリコールを燃焼除去することにより、La0.7Ca0.3AlOで表される触媒担体4を得た。
[Preparation of catalyst carrier 4]
La (NO 3) 3 · 6H 2 O 7.63g, Ca (NO 3) 2 1.24g, Al (NO 3) 3 · 9H 2 O 9,45g, 31.76g citric acid, ethylene glycol 9.38g and 200 g of pure water was mixed and stirred well, and then heated to remove moisture. Next, after maintaining nitrate at 400 ° C. for 2 hours to decompose the nitrate, it was held at 800 ° C. for 10 hours, and the citric acid and ethylene glycol were burned and removed, so that it was expressed as La 0.7 Ca 0.3 AlO 3 . A catalyst carrier 4 was obtained.

[触媒担体5の調製]
La(NO・6HO 10.91g、Al(NO・9HO 9.45g、クエン酸 31.76g、エチレングリコール 9.38g及び純水 200gを混合してよく撹拌した後、加熱して水分を除去した。次に、400℃で2時間保持して硝酸塩を分解させた後、800℃で10時間保持してクエン酸、エチレングリコールを燃焼除去することにより、LaAlOで表される触媒担体5を得た。
[Preparation of catalyst carrier 5]
La (NO 3) 3 · 6H 2 O 10.91g, thoroughly stirred and mixed Al (NO 3) 3 · 9H 2 O 9.45g, 31.76g citric acid, ethylene glycol 9.38g and pure water 200g Then, the water was removed by heating. Next, after maintaining at 400 ° C. for 2 hours to decompose nitrate, the catalyst carrier 5 represented by LaAlO 3 was obtained by burning at 10 ° C. for 10 hours to remove citric acid and ethylene glycol. .

(実施例1)
[触媒Aの調製]
上記触媒担体1に、触媒の全量に対するNi含有量が5質量%となるようにNi(NO水溶液を含浸させ、水分を蒸発させた。次に、120℃にて10時間乾燥させ、空気流通下800℃にて1時間焼成した。得られた焼成後の触媒を加圧成形した後、粉砕してふるい分けし、平均粒径が約1〜2mmの顆粒状の触媒Aを得た。
Example 1
[Preparation of catalyst A]
The catalyst carrier 1 was impregnated with an aqueous Ni (NO 3 ) 2 solution so that the Ni content relative to the total amount of the catalyst was 5% by mass, and the water was evaporated. Next, it was dried at 120 ° C. for 10 hours and calcined at 800 ° C. for 1 hour under air flow. The obtained calcined catalyst was pressure-molded and then pulverized and sieved to obtain a granular catalyst A having an average particle diameter of about 1 to 2 mm.

(実施例2)
[触媒Bの調製]
触媒担体2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、平均粒径が約1〜2mmの顆粒状の触媒Bを得た。
(Example 2)
[Preparation of catalyst B]
A granular catalyst B having an average particle diameter of about 1 to 2 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the catalyst carrier 2 was used.

(実施例3)
[触媒Cの調製]
上記触媒Bを、水素流通下450℃で1時間還元処理し、触媒Cを得た。
(Example 3)
[Preparation of catalyst C]
The catalyst B was subjected to reduction treatment at 450 ° C. for 1 hour under a hydrogen flow to obtain a catalyst C.

(実施例4)
[触媒Dの調製]
上記触媒Bを、水素流通下800℃で1時間還元処理し、触媒Dを得た。
Example 4
[Preparation of catalyst D]
The catalyst B was subjected to reduction treatment at 800 ° C. for 1 hour under a hydrogen flow to obtain a catalyst D.

(比較例1)
[触媒Eの調製]
触媒担体3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、平均粒径が約1〜2mmの顆粒状の触媒Eを得た。
(Comparative Example 1)
[Preparation of catalyst E]
A granular catalyst E having an average particle diameter of about 1 to 2 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the catalyst carrier 3 was used.

(比較例2)
[触媒Fの調製]
触媒担体4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、平均粒径が約1〜2mmの顆粒状の触媒Fを得た。
(Comparative Example 2)
[Preparation of catalyst F]
A granular catalyst F having an average particle diameter of about 1 to 2 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the catalyst carrier 4 was used.

(比較例3)
[触媒Gの調製]
触媒担体5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、平均粒径が約1〜2mmの顆粒状の触媒Gを得た。
(Comparative Example 3)
[Preparation of catalyst G]
A granular catalyst G having an average particle diameter of about 1 to 2 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the catalyst carrier 5 was used.

(参考例1)
[触媒Hの調製]
触媒Eを用いたこと以外は、実施例4と同様にして、触媒Hを得た。
(Reference Example 1)
[Preparation of catalyst H]
A catalyst H was obtained in the same manner as in Example 4 except that the catalyst E was used.

(参考例2)
[触媒Iの調製]
触媒Fを用いたこと以外は、実施例4と同様にして、触媒Iを得た。
(Reference Example 2)
[Preparation of catalyst I]
A catalyst I was obtained in the same manner as in Example 4 except that the catalyst F was used.

(参考例3)
[触媒Jの調製]
触媒Gを用いたこと以外は、実施例4と同様にして、触媒Jを得た。
(Reference Example 3)
[Preparation of catalyst J]
A catalyst J was obtained in the same manner as in Example 4 except that the catalyst G was used.

(参考例4)
[触媒Kの調製]
上記触媒担体3に、触媒の全量に対するNi含有量が5質量%となるようにNi(NO水溶液を含浸させ、水分を蒸発させた。次に、120℃にて10時間乾燥させ、空気流通下800℃にて1時間焼成した。ついでNiが担持された担体に、触媒の全量に対するPt含有量が0.85質量%となるようにH[ClPt]・6HO水溶液を含浸させて水分を蒸発させた。次に、120℃にて3時間乾燥させ、空気流通下800℃にて1時間焼成した。焼成した触媒を、加圧成形した後、粉砕してふるい分けし、平均粒径が約1〜2mmの顆粒状の触媒Kを得た。
(Reference Example 4)
[Preparation of catalyst K]
The catalyst carrier 3 was impregnated with an aqueous Ni (NO 3 ) 2 solution so that the Ni content relative to the total amount of the catalyst was 5% by mass, and the water was evaporated. Next, it was dried at 120 ° C. for 10 hours and calcined at 800 ° C. for 1 hour under air flow. Subsequently, the Ni-supported carrier was impregnated with an aqueous solution of H 2 [Cl 6 Pt] · 6H 2 O so that the Pt content with respect to the total amount of the catalyst was 0.85% by mass to evaporate water. Next, it was dried at 120 ° C. for 3 hours and calcined at 800 ° C. for 1 hour under air flow. The calcined catalyst was pressure-molded and then pulverized and sieved to obtain a granular catalyst K having an average particle diameter of about 1 to 2 mm.

<水蒸気改質反応>
実施例1で得られた触媒Aを用いて、以下の方法により水蒸気改質反応(スチームリフォーミング反応)を行い、触媒Aの水蒸気活性及び触媒寿命を評価した。
まず、原料のトルエンを脱硫処理した後、得られた脱硫処理後のトルエンと水とを十分に混合してから気化させて、改質原料とした。得られた改質原料を、触媒Aを充填した改質器へ導入し、以下の反応条件にて水蒸気改質反応を行った。
[反応条件]
触媒量W:25 mg
W/F:3.4 gh/mol(ここで、Wは触媒量(g)、Fは原料供給速度(mol/h)を示す。)
反応温度:600℃
スチーム/カーボン比(モル比):2.0
<Steam reforming reaction>
Using the catalyst A obtained in Example 1, a steam reforming reaction (steam reforming reaction) was performed by the following method, and the steam activity and catalyst life of the catalyst A were evaluated.
First, after desulfurizing the raw material toluene, the obtained desulfurized toluene and water were sufficiently mixed and then vaporized to obtain a reformed raw material. The obtained reforming raw material was introduced into a reformer filled with catalyst A, and a steam reforming reaction was performed under the following reaction conditions.
[Reaction conditions]
Catalyst amount W: 25 mg
W / F: 3.4 gh / mol (W is the catalyst amount (g), and F is the feed rate (mol / h).)
Reaction temperature: 600 ° C
Steam / carbon ratio (molar ratio): 2.0

改質原料の供給時間が10分、55分、160分、180分になった時点で、改質反応により得られた改質ガスをサンプリングし、ガスクロマトグラフィー(製品名:GC−14B、(株)島津製作所製))により改質ガスの定量分析を行った。なお、改質原料を改質器へ導入した時点を供給開始時間(0分)とした。   When the supply time of the reforming raw material becomes 10 minutes, 55 minutes, 160 minutes, and 180 minutes, the reformed gas obtained by the reforming reaction is sampled and gas chromatography (product name: GC-14B, ( Quantitative analysis of the reformed gas was performed by Shimadzu Corporation)). The time when the reforming material was introduced into the reformer was defined as the supply start time (0 minutes).

下記式により定義されるトルエン転化率により、触媒Aの水蒸気活性及び触媒寿命を評価した。各サンプリング時間における触媒Aのトルエン転化率を表1に示す。
トルエン転化率=(生成ガス中のCO、CO2、CHのカーボンモル数)/(トルエンのカーボンモル数)×100(%)
The water vapor activity and catalyst life of catalyst A were evaluated by the toluene conversion defined by the following formula. Table 1 shows the toluene conversion rate of catalyst A at each sampling time.
Toluene conversion = (CO in the product gas, CO2, carbon number of moles of CH 4) / (carbon number of moles of toluene) × 100 (%)

実施例1と同様の方法により、実施例2で得られた触媒Bの水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Bのトルエン転化率を表1に示す。   In the same manner as in Example 1, the steam reforming reaction of the catalyst B obtained in Example 2 was performed. Table 1 shows the toluene conversion rate of catalyst B at each sampling time.

実施例1と同様の方法により、実施例3で得られた触媒Cの水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Cのトルエン転化率を表1に示す。   A steam reforming reaction of the catalyst C obtained in Example 3 was performed in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the toluene conversion rate of catalyst C at each sampling time.

サンプリング時間を10分、55分、160分とした以外は、実施例1と同様の方法により、実施例4で得られた触媒Dを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Dのトルエン転化率を表1に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst D obtained in Example 4 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was set to 10 minutes, 55 minutes, and 160 minutes. Table 1 shows the toluene conversion rate of catalyst D at each sampling time.

サンプリング時間を10分、180分とした以外は、実施例1と同様の方法により、比較例1で得られた触媒Eを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Eのトルエン転化率を表2に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst E obtained in Comparative Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was 10 minutes and 180 minutes. Table 2 shows the toluene conversion rate of catalyst E at each sampling time.

サンプリング時間を10分、55分とした以外は、実施例1と同様の方法により、比較例2で得られた触媒Fを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Fのトルエン転化率を表2に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst F obtained in Comparative Example 2 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was 10 minutes and 55 minutes. Table 2 shows the toluene conversion rate of catalyst F at each sampling time.

サンプリング時間を10分、55分とした以外は、実施例1と同様の方法により、比較例3で得られた触媒Gを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Gのトルエン転化率を表2に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst G obtained in Comparative Example 3 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was 10 minutes and 55 minutes. Table 2 shows the toluene conversion rate of the catalyst G at each sampling time.

サンプリング時間を10分、55分、180分とした以外は、実施例1と同様の方法により、参考例1で得られた触媒Hを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Hのトルエン転化率を表3に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst H obtained in Reference Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was set to 10 minutes, 55 minutes, and 180 minutes. Table 3 shows the toluene conversion rate of catalyst H at each sampling time.

サンプリング時間を10分、55分、180分とした以外は、実施例1と同様の方法により、参考例2で得られた触媒Iを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Iのトルエン転化率を表3に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst I obtained in Reference Example 2 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was set to 10 minutes, 55 minutes, and 180 minutes. Table 3 shows the toluene conversion rate of catalyst I at each sampling time.

サンプリング時間を10分、55分、180分とした以外は、実施例1と同様の方法により、参考例3で得られた触媒Jを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Jのトルエン転化率を表3に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst J obtained in Reference Example 3 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was set to 10 minutes, 55 minutes, and 180 minutes. Table 3 shows the toluene conversion rate of catalyst J at each sampling time.

サンプリング時間を10分、55分、180分とした以外は、実施例1と同様の方法により、参考例4で得られた触媒Kを用いた水蒸気改質反応を行った。各サンプリング時間における触媒Kのトルエン転化率を表3に示す。   A steam reforming reaction using the catalyst K obtained in Reference Example 4 was performed in the same manner as in Example 1 except that the sampling time was set to 10 minutes, 55 minutes, and 180 minutes. Table 3 shows the toluene conversion rate of the catalyst K at each sampling time.

Figure 2016059845
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Figure 2016059845
Figure 2016059845

Figure 2016059845
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<粉末X線回折(XRD)による分析>
上記触媒担体2を、XRD装置としてRigaku社製RINT2500(線源:CuKα,モノクロメーター使用、電圧50KV、電源200mA)を用いて、下記の条件で分析した。
測定方法:集中法(連続)
発散スリット:1/2deg
発散縦制限スリット:10mm
散乱スリット:1/2deg
発光スリット:0.15mm
オフセット角:0deg
スキャンスピード:2deg/min
サンプリング幅:0.02deg
2θ:5〜90deg
<Analysis by powder X-ray diffraction (XRD)>
The catalyst carrier 2 was analyzed under the following conditions using RINT2500 (radiation source: CuKα, using a monochromator, voltage 50 KV, power supply 200 mA) manufactured by Rigaku as an XRD apparatus.
Measurement method: Concentration method (continuous)
Divergent slit: 1/2 deg
Divergence length restriction slit: 10 mm
Scattering slit: 1/2 deg
Light emitting slit: 0.15mm
Offset angle: 0deg
Scan speed: 2 deg / min
Sampling width: 0.02 deg
2θ: 5 to 90 deg

触媒担体2のX線回折パターンを図2に示す。触媒担体2のX線回折パターンは、2θ=33.4°に最大の回折ピークを示す。   The X-ray diffraction pattern of the catalyst carrier 2 is shown in FIG. The X-ray diffraction pattern of the catalyst support 2 shows the maximum diffraction peak at 2θ = 33.4 °.

1…水タンク、2…水ポンプ、3…燃料タンク、4…燃料ポンプ、5…脱硫器、6…気化器、7…改質器、8…空気ブロアー、9…シフト反応器、10…一酸化炭素選択酸化反応器、11…アノード、12…カソード、13…固体高分子電解質、14…電気負荷、15…排気口、16…燃料電池、17…バーナー、20…供給部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water tank, 2 ... Water pump, 3 ... Fuel tank, 4 ... Fuel pump, 5 ... Desulfurizer, 6 ... Vaporizer, 7 ... Reformer, 8 ... Air blower, 9 ... Shift reactor, 10 ... One Carbon oxide selective oxidation reactor, 11 ... anode, 12 ... cathode, 13 ... solid polymer electrolyte, 14 ... electric load, 15 ... exhaust port, 16 ... fuel cell, 17 ... burner, 20 ... supply section.

Claims (4)

下記組成式(I)で表される酸化物を含有する担体と、ニッケルと、を含有する、水素製造用触媒。
La1−xBaAlO (但し、0.05≦x≦0.5) (I)
The catalyst for hydrogen production containing the support | carrier containing the oxide represented by the following compositional formula (I), and nickel.
La 1-x Ba x AlO 3 (where 0.05 ≦ x ≦ 0.5) (I)
前記酸化物が、該酸化物の粉末X線回折スペクトルにおいて、2θが33°以上34°以下の範囲に最大の回折ピークを示すものである、請求項1に記載の水素製造用触媒。   The catalyst for hydrogen production according to claim 1, wherein the oxide exhibits a maximum diffraction peak in a range of 2θ of 33 ° to 34 ° in a powder X-ray diffraction spectrum of the oxide. 前記水素製造用触媒をICP発光分光分析法により分析して求められる、ニッケルのモル数nNiに対する、バリウムのモル数nBaの比nBa/nNiが、0.01以上20以下である、請求項1又は2に記載の水素製造用触媒。 Asked to the hydrogen production catalyst was analyzed by ICP emission spectrometry to moles n Ni nickel, the ratio n Ba / n Ni molar number n Ba barium is 0.01 to 20, The hydrogen production catalyst according to claim 1 or 2. 炭化水素化合物類が含まれる改質原料を水素が含まれる改質ガスに改質する改質部、を備える燃料電池システムであって、
前記改質部が、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水素製造用触媒を含む、燃料電池システム。
A reforming section for reforming a reforming raw material containing hydrocarbon compounds into a reformed gas containing hydrogen,
The fuel cell system in which the said reforming part contains the catalyst for hydrogen production as described in any one of Claims 1-3.
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