JP3197881B2 - 一酸化炭素の選択的除去のための方法と装置 - Google Patents
一酸化炭素の選択的除去のための方法と装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素に富んだガス
状混合物中の一酸化炭素の量を、一酸化炭素の優先酸化
によって低減するための方法と装置に関する。
状混合物中の一酸化炭素の量を、一酸化炭素の優先酸化
によって低減するための方法と装置に関する。
【０００２】米国エネルギー省が与えた契約No.DE-AC02
-90CH10435に従って、米国政府は本発明に権利を有す
る。
-90CH10435に従って、米国政府は本発明に権利を有す
る。
【０００３】
【従来の技術】燃料電池は、内燃機関に置き換えるため
の電気自動車用動力装置をはじめとする多くの用途に対
し提案されてきた。しばしば水素が燃料として使用さ
れ、燃料電池の陽極に供給される。酸素（空気として）
は電池の酸化剤であり、電池の陰極に供給される。典型
的な燃料電池は、Swathirajan, et alに付与されたUSPN
5,316,871に説明されている。
の電気自動車用動力装置をはじめとする多くの用途に対
し提案されてきた。しばしば水素が燃料として使用さ
れ、燃料電池の陽極に供給される。酸素（空気として）
は電池の酸化剤であり、電池の陰極に供給される。典型
的な燃料電池は、Swathirajan, et alに付与されたUSPN
5,316,871に説明されている。
【０００４】燃料電池中で使用される水素は、メタノー
ルまたは他の有機化合物類（例えば、炭化水素類）の改
質から得ることができる。あいにく、リホーメートは望
ましくないことに高濃度の一酸化炭素を含み、これは燃
料電池の陽極の触媒を急速に毒することがあり、従って
除去しなければならない。例えば、メタノール改質方法
において、メタノールと水（蒸気として）とは理想的に
は、次の反応に従って水素と二酸化炭素とを生成するよ
うに反応する：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋３Ｈ2。
ルまたは他の有機化合物類（例えば、炭化水素類）の改
質から得ることができる。あいにく、リホーメートは望
ましくないことに高濃度の一酸化炭素を含み、これは燃
料電池の陽極の触媒を急速に毒することがあり、従って
除去しなければならない。例えば、メタノール改質方法
において、メタノールと水（蒸気として）とは理想的に
は、次の反応に従って水素と二酸化炭素とを生成するよ
うに反応する：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋３Ｈ2。
【０００５】この反応は、化学反応器内部で不均一に成
し遂げられ、触媒塊全体にわたって必要な熱エネルギー
を提供し、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、及び水を含
むリホーメートガスを実際に与える。一つのそのような
改質装置は、Vanderborghに付与されたUSPN4,650,727に
説明されている。一酸化炭素（すなわち、約１〜３モル
％）が、改質装置を出るＨ2に富んだリホーメート／流
出物中に含まれており、非常に低い無毒の濃度（すなわ
ち約２０ppm未満）にまで除去または低減して、陽極を
毒するのを避けなければならない。
し遂げられ、触媒塊全体にわたって必要な熱エネルギー
を提供し、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、及び水を含
むリホーメートガスを実際に与える。一つのそのような
改質装置は、Vanderborghに付与されたUSPN4,650,727に
説明されている。一酸化炭素（すなわち、約１〜３モル
％）が、改質装置を出るＨ2に富んだリホーメート／流
出物中に含まれており、非常に低い無毒の濃度（すなわ
ち約２０ppm未満）にまで除去または低減して、陽極を
毒するのを避けなければならない。
【０００６】リホーメートの一酸化炭素、ＣＯレベル
が、水性ガスシフト反応、またＷＧＳまたはシフトとも
呼ばれる、を利用することで低減できることは周知であ
る。シフト反応器中では、適切な触媒の存在下で、改質
装置を出るメタノールリホーメート／流出物に水（蒸気
として）を加え、その温度を下げ、その中の蒸気対炭素
の比を上昇させる。蒸気対炭素の比がより高いと、以下
の理想的シフト反応に従ってリホーメートの一酸化炭素
含有量を低減するのに役立つ：ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ
2。
が、水性ガスシフト反応、またＷＧＳまたはシフトとも
呼ばれる、を利用することで低減できることは周知であ
る。シフト反応器中では、適切な触媒の存在下で、改質
装置を出るメタノールリホーメート／流出物に水（蒸気
として）を加え、その温度を下げ、その中の蒸気対炭素
の比を上昇させる。蒸気対炭素の比がより高いと、以下
の理想的シフト反応に従ってリホーメートの一酸化炭素
含有量を低減するのに役立つ：ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ
2。
【０００７】若干のＣＯはシフト反応後もなお残存す
る。リホーメート流量と蒸気噴射率によっては、シフト
反応器を出るガスの一酸化炭素含有量を、０．５モル％
もの低い値にできる。シフト反応器中では、いかなる残
留メタノールも一酸化炭素と水素とに転化する。従っ
て、シフト反応器の流出物は、水素、二酸化炭素、水及
び若干の一酸化炭素を含む。
る。リホーメート流量と蒸気噴射率によっては、シフト
反応器を出るガスの一酸化炭素含有量を、０．５モル％
もの低い値にできる。シフト反応器中では、いかなる残
留メタノールも一酸化炭素と水素とに転化する。従っ
て、シフト反応器の流出物は、水素、二酸化炭素、水及
び若干の一酸化炭素を含む。
【０００８】シフト反応は、リホーメートのＣＯ含有量
を十分に低減（すなわち、約２０ppm未満にまで）する
のに十分ではない。従って、反応器を出る水素に富んだ
リホーメート流を燃料電池に供給する前に、このリホー
メート流から一酸化炭素をさらに除去する必要がある。
適切なＰＲＯＸ反応器中で実行されるいわゆる「ＰＲＯ
Ｘ」（すなわち、優先酸化）反応によって、シフト反応
器を出るＨ2に富んだリホーメートのＣＯ含有量がさら
に低減することは周知である。Ｈ2Ｏの存在下での空気
によるＣＯの優先酸化を促進するが、しかし大幅な量の
Ｈ2を消費／酸化することが無い温度で使用される触媒
層を、ＰＲＯＸ反応器は備える。ＰＲＯＸ反応は：ＣＯ
＋１／２Ｏ2→ＣＯ2である。
を十分に低減（すなわち、約２０ppm未満にまで）する
のに十分ではない。従って、反応器を出る水素に富んだ
リホーメート流を燃料電池に供給する前に、このリホー
メート流から一酸化炭素をさらに除去する必要がある。
適切なＰＲＯＸ反応器中で実行されるいわゆる「ＰＲＯ
Ｘ」（すなわち、優先酸化）反応によって、シフト反応
器を出るＨ2に富んだリホーメートのＣＯ含有量がさら
に低減することは周知である。Ｈ2Ｏの存在下での空気
によるＣＯの優先酸化を促進するが、しかし大幅な量の
Ｈ2を消費／酸化することが無い温度で使用される触媒
層を、ＰＲＯＸ反応器は備える。ＰＲＯＸ反応は：ＣＯ
＋１／２Ｏ2→ＣＯ2である。
【０００９】ＰＲＯＸ反応に必要なＯ2は、リホーメー
ト中のＣＯを反応させるのに必要な化学量論的量の約２
倍となることが多い。Ｏ2の量が過剰である場合、Ｈ2が
過剰に消費される結果になる。一方、Ｏ2の量が必要な
化学量論的量以下である場合、ＣＯの酸化は不十分にな
る。ＰＲＯＸ法についてはとりわけ、the 1988 FuelCel
l Seminar, October 23-26, 1988, Long Beach, Cali
f.、のプログラムと要約中で発表された、"Methanol Fu
el Processing For Low Temperature Fuel Cells"と称
する論文、及びVanderbourgh, et alの米国特許第5,27
1,916号及びMeltser, et alの米国特許第5,637,415号に
説明されている。USPN5,271,916、5,637,415、及び5,31
6,871については、各々本明細書において参考のために
その全体を引用する。
ト中のＣＯを反応させるのに必要な化学量論的量の約２
倍となることが多い。Ｏ2の量が過剰である場合、Ｈ2が
過剰に消費される結果になる。一方、Ｏ2の量が必要な
化学量論的量以下である場合、ＣＯの酸化は不十分にな
る。ＰＲＯＸ法についてはとりわけ、the 1988 FuelCel
l Seminar, October 23-26, 1988, Long Beach, Cali
f.、のプログラムと要約中で発表された、"Methanol Fu
el Processing For Low Temperature Fuel Cells"と称
する論文、及びVanderbourgh, et alの米国特許第5,27
1,916号及びMeltser, et alの米国特許第5,637,415号に
説明されている。USPN5,271,916、5,637,415、及び5,31
6,871については、各々本明細書において参考のために
その全体を引用する。
【００１０】ＰＲＯＸ反応器は、（１）断熱（すなわ
ち、そこでは触媒の温度はＣＯの酸化の最中に上昇す
る）、または（２）等温（すなわち、そこでは触媒の温
度はＣＯの酸化の最中に実質的に一定に維持される）で
よい。断熱ＰＲＯＸ過程は典型的には、ＣＯ含有量を漸
進的に低減する多数の逐次段を含む。温度制御は断熱系
においては重要であり、というのは温度が上昇し過ぎる
と、逆水性ガスシフト反応（ＲＷＧＳ）が起きることが
あり、これは典型的にはより多くのＣＯを生成するから
である。等温過程では、断熱過程と同じＣＯの低減が得
られるが、しかし段はより少なく（例えば、１または２
段）、かつ、逆シフト反応の心配が無い。
ち、そこでは触媒の温度はＣＯの酸化の最中に上昇す
る）、または（２）等温（すなわち、そこでは触媒の温
度はＣＯの酸化の最中に実質的に一定に維持される）で
よい。断熱ＰＲＯＸ過程は典型的には、ＣＯ含有量を漸
進的に低減する多数の逐次段を含む。温度制御は断熱系
においては重要であり、というのは温度が上昇し過ぎる
と、逆水性ガスシフト反応（ＲＷＧＳ）が起きることが
あり、これは典型的にはより多くのＣＯを生成するから
である。等温過程では、断熱過程と同じＣＯの低減が得
られるが、しかし段はより少なく（例えば、１または２
段）、かつ、逆シフト反応の心配が無い。
【００１１】どちらの場合にも（すなわち、断熱または
等温）、制御された量のＯ2（すなわち空気として）
を、シフト反応器を出るリホーメートに混合し、この混
合物を、適切なＰＲＯＸ反応器を通過させる。
等温）、制御された量のＯ2（すなわち空気として）
を、シフト反応器を出るリホーメートに混合し、この混
合物を、適切なＰＲＯＸ反応器を通過させる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、燃料
電池中での使用に適したレベルにまで一酸化炭素含有量
が低減し、かつ水素に富んだガス流を提供することにあ
る。
電池中での使用に適したレベルにまで一酸化炭素含有量
が低減し、かつ水素に富んだガス流を提供することにあ
る。
【００１３】別の目的は、燃料電池中で直接使用するた
めの要件を満たし、経済的かつ効果的に生成し、車両用
動力装置に取り入れることができる方法と装置内で生成
するような、水素に富んだ流れを提供することにある。
めの要件を満たし、経済的かつ効果的に生成し、車両用
動力装置に取り入れることができる方法と装置内で生成
するような、水素に富んだ流れを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】触媒の存在下で、所望の
温度範囲内で、水素の大幅な反応無しに、一酸化炭素の
少なくとも一部を酸化させるのに十分な量の酸素と、水
素に富んだガス中の一酸化炭素とを反応させることによ
って、一酸化炭素含有量を低減するための、水素に富ん
だガスの処理のための方法と装置を提供する。触媒はイ
リジウムベースの触媒で、担体表面に分散し及び支持さ
れている。この触媒の存在下で、水素に富んだ供給ガス
中の一酸化炭素は選択的に酸化され、その結果非常に低
い一酸化炭素含有量を有する生成物流が生じる。
温度範囲内で、水素の大幅な反応無しに、一酸化炭素の
少なくとも一部を酸化させるのに十分な量の酸素と、水
素に富んだガス中の一酸化炭素とを反応させることによ
って、一酸化炭素含有量を低減するための、水素に富ん
だガスの処理のための方法と装置を提供する。触媒はイ
リジウムベースの触媒で、担体表面に分散し及び支持さ
れている。この触媒の存在下で、水素に富んだ供給ガス
中の一酸化炭素は選択的に酸化され、その結果非常に低
い一酸化炭素含有量を有する生成物流が生じる。
【００１５】この結果、一酸化炭素の濃度レベルは、約
０．１体積％未満、望ましくは約０．０１体積％未満、
最も望ましくは約０．００２体積％（２０ppm）未満、
及び好ましくは約０．００１体積％（１０ppm）未満の
レベルに低減するが、同時に水素ガスの消費は最小であ
る。モル及び体積量を、本明細書において区別なく使用
して諸成分の相対量を表わす。一酸化炭素の除去とは、
一酸化炭素を二酸化炭素に酸化または転化することを指
す。
０．１体積％未満、望ましくは約０．０１体積％未満、
最も望ましくは約０．００２体積％（２０ppm）未満、
及び好ましくは約０．００１体積％（１０ppm）未満の
レベルに低減するが、同時に水素ガスの消費は最小であ
る。モル及び体積量を、本明細書において区別なく使用
して諸成分の相対量を表わす。一酸化炭素の除去とは、
一酸化炭素を二酸化炭素に酸化または転化することを指
す。
【００１６】上記に言及したように、本発明の方法に関
わる主要な反応は：ＣＯ＋１／２Ｏ 2→ＣＯ2である。理
解できるように、一酸化炭素との反応に必要な酸素の化
学量論的量は、１モルの一酸化炭素につき０．５モルの
酸素である。実質的に全ての一酸化炭素の酸化を促進す
るために、過剰の酸素を、モル比で１モルの一酸化炭素
につき０．５モルの酸素を超える量で使用する。使用す
る酸素は望ましくは、実質的に全ての一酸化炭素を、最
小の水素の酸化で、酸化するに十分な量である。酸素
（Ｏ2）対一酸化炭素（ＣＯ）のモル比は、望ましくは
約３：１未満、最も望ましくは２：１未満、好ましくは
１：１未満、及び最適には０．５：１である。
わる主要な反応は：ＣＯ＋１／２Ｏ 2→ＣＯ2である。理
解できるように、一酸化炭素との反応に必要な酸素の化
学量論的量は、１モルの一酸化炭素につき０．５モルの
酸素である。実質的に全ての一酸化炭素の酸化を促進す
るために、過剰の酸素を、モル比で１モルの一酸化炭素
につき０．５モルの酸素を超える量で使用する。使用す
る酸素は望ましくは、実質的に全ての一酸化炭素を、最
小の水素の酸化で、酸化するに十分な量である。酸素
（Ｏ2）対一酸化炭素（ＣＯ）のモル比は、望ましくは
約３：１未満、最も望ましくは２：１未満、好ましくは
１：１未満、及び最適には０．５：１である。
【００１７】酸素の存在下で、水素は次の通り反応す
る：Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2。この反応は、貴重な水素燃
料を消費するので望ましくない。好ましい方法において
は、最適の触媒製造と反応条件とを選択することで、イ
リジウム触媒と組合せて、実質的にＣＯの選択酸化が、
最小の水素の酸化で得られる。
る：Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2。この反応は、貴重な水素燃
料を消費するので望ましくない。好ましい方法において
は、最適の触媒製造と反応条件とを選択することで、イ
リジウム触媒と組合せて、実質的にＣＯの選択酸化が、
最小の水素の酸化で得られる。
【００１８】本発明は、高融点酸化物担体表面に支持さ
れたイリジウムベースの触媒の新たな組合せを使用し
て、水素の存在下で、一酸化炭素を選択酸化するための
方法を提供する。本発明はまた、支持されたイリジウム
（Ｉｒ）触媒を、選択酸化のために使用する前に活性化
するための新方法を提供する。本発明の独特の活性化方
法は、一酸化炭素の選択転化において使用するための、
好ましい原子価（酸化）状態にある、支持されたイリジ
ウムを提供する。最後に本発明は、新イリジウム／担体
組合せを含む燃料電池系を提供する。
れたイリジウムベースの触媒の新たな組合せを使用し
て、水素の存在下で、一酸化炭素を選択酸化するための
方法を提供する。本発明はまた、支持されたイリジウム
（Ｉｒ）触媒を、選択酸化のために使用する前に活性化
するための新方法を提供する。本発明の独特の活性化方
法は、一酸化炭素の選択転化において使用するための、
好ましい原子価（酸化）状態にある、支持されたイリジ
ウムを提供する。最後に本発明は、新イリジウム／担体
組合せを含む燃料電池系を提供する。
【００１９】一つの態様においては、本発明は、高融点
酸化物担体表面に支持されたイリジウム触媒を提供し、
ここで、そのような高融点酸化物は多孔質無機金属酸化
物担体で高表面積であり、その結果イリジウム触媒を担
体の上に分散させた場合に、Ｉｒ触媒は高表面積とな
り、それによってＩｒを可能な限り最大に利用するとい
う利点が得られる。そのような高融点酸化物担体は典型
的には、単独ではいかなる活性も有さない。本発明の担
体は、多孔質高融点無機酸化物類またはセラミックスで
ある。こうした担体は典型的には、構造及び活性の点で
異なるゼオライト類と対比してみると、比較的に不活性
である。多孔質高融点酸化物担体としては、ガンマ、及
びデルタアルミナが挙げられ、また、本明細書において
参考のために全体を引用するUSPN4,303,552に説明され
ている。
酸化物担体表面に支持されたイリジウム触媒を提供し、
ここで、そのような高融点酸化物は多孔質無機金属酸化
物担体で高表面積であり、その結果イリジウム触媒を担
体の上に分散させた場合に、Ｉｒ触媒は高表面積とな
り、それによってＩｒを可能な限り最大に利用するとい
う利点が得られる。そのような高融点酸化物担体は典型
的には、単独ではいかなる活性も有さない。本発明の担
体は、多孔質高融点無機酸化物類またはセラミックスで
ある。こうした担体は典型的には、構造及び活性の点で
異なるゼオライト類と対比してみると、比較的に不活性
である。多孔質高融点酸化物担体としては、ガンマ、及
びデルタアルミナが挙げられ、また、本明細書において
参考のために全体を引用するUSPN4,303,552に説明され
ている。
【００２０】本発明で使用してよい一般的な担体材料
は、ＭｇＯ；ＣａＯ；Ｃａ2ＳｉＯ4；ＢａＯ；Ｃａ3Ｓ
ｉＯ5；ＺｒＯ2；ＣｅＯ2；Ｃｒ2Ｏ3；Ｌａ2Ｏ3；Ｔｈ
Ｏ2；アルファ、デルタ、ガンマ及びシータアルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）；シータ／デルタやガンマ／デルタのよう
な組合せ；シリカ類及びケイ酸塩類；ほうけい酸ナトリ
ウム；ＴｉＯ2；ＭｇＡｌ2Ｏ4；ＭｇＣｒ2Ｏ4；ＺｎＣ
ｒ2Ｏ4；ＺｎＡｌ2Ｏ4；ＣａＳｉＯ3；ＳｉＯ2；ＳｉＯ
2−Ａｌ2Ｏ3；及びベントナイトのようなクレイであ
る。
は、ＭｇＯ；ＣａＯ；Ｃａ2ＳｉＯ4；ＢａＯ；Ｃａ3Ｓ
ｉＯ5；ＺｒＯ2；ＣｅＯ2；Ｃｒ2Ｏ3；Ｌａ2Ｏ3；Ｔｈ
Ｏ2；アルファ、デルタ、ガンマ及びシータアルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）；シータ／デルタやガンマ／デルタのよう
な組合せ；シリカ類及びケイ酸塩類；ほうけい酸ナトリ
ウム；ＴｉＯ2；ＭｇＡｌ2Ｏ4；ＭｇＣｒ2Ｏ4；ＺｎＣ
ｒ2Ｏ4；ＺｎＡｌ2Ｏ4；ＣａＳｉＯ3；ＳｉＯ2；ＳｉＯ
2−Ａｌ2Ｏ3；及びベントナイトのようなクレイであ
る。
【００２１】触媒担体の中には、結晶性の高融点酸化物
材料があり、他には、非晶質のもの、比較的に構造化さ
れていないもの、不完全に結晶性のものがある。好まし
い担体の中にはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）があり、これはガ
ンマＡｌ2Ｏ3、アルファＡｌ 2Ｏ3、シータＡｌ2Ｏ3及び
デルタＡｌ2Ｏ3を含むが、限定するものではない。別の
好ましい担体は、ほうけい酸ナトリウムＮａＢＳｉＯ4
である。表面積は、バインダーとして有用な非晶質コロ
イド状アルミナ類の場合の約２６０m2／グラムから他の
高融点酸化物類の場合の５m2／グラム未満の範囲に及
ぶ。模範的な組合せは、重量％で表わして次の通り：４
５％のアルファアルミナ（３m2／g）、４５％のガンマ
アルミナ（１００m2／g）及び１０％のバインダー（高
表面積コロイド状水酸化アルミニウムゲル）；４５％の
デルタ（１００m2／g）、４５％のガンマ及び１０％の
バインダー；９０〜９８％のアルミナ（アルファ、デル
タ、ガンマ、シータ及びこれらの混合物）及び２〜１０
％のベントナイトクレイまたはアルミナのバインダーで
ある。デルタ、ガンマ及びシータ遷移（transitional）
アルミナ類を区別なく使用する。アルミナとほうけい酸
ナトリウムとは共に混合物として使用してよく、例え
ば、３０％のデルタＡｌ2Ｏ3と７０％のほうけい酸ナト
リウムである。
材料があり、他には、非晶質のもの、比較的に構造化さ
れていないもの、不完全に結晶性のものがある。好まし
い担体の中にはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）があり、これはガ
ンマＡｌ2Ｏ3、アルファＡｌ 2Ｏ3、シータＡｌ2Ｏ3及び
デルタＡｌ2Ｏ3を含むが、限定するものではない。別の
好ましい担体は、ほうけい酸ナトリウムＮａＢＳｉＯ4
である。表面積は、バインダーとして有用な非晶質コロ
イド状アルミナ類の場合の約２６０m2／グラムから他の
高融点酸化物類の場合の５m2／グラム未満の範囲に及
ぶ。模範的な組合せは、重量％で表わして次の通り：４
５％のアルファアルミナ（３m2／g）、４５％のガンマ
アルミナ（１００m2／g）及び１０％のバインダー（高
表面積コロイド状水酸化アルミニウムゲル）；４５％の
デルタ（１００m2／g）、４５％のガンマ及び１０％の
バインダー；９０〜９８％のアルミナ（アルファ、デル
タ、ガンマ、シータ及びこれらの混合物）及び２〜１０
％のベントナイトクレイまたはアルミナのバインダーで
ある。デルタ、ガンマ及びシータ遷移（transitional）
アルミナ類を区別なく使用する。アルミナとほうけい酸
ナトリウムとは共に混合物として使用してよく、例え
ば、３０％のデルタＡｌ2Ｏ3と７０％のほうけい酸ナト
リウムである。
【００２２】本発明の一つの実施例においては、イリジ
ウム（Ｉｒ）の平均酸化状態が＋６未満となる方法で、
イリジウム触媒を製造する。望ましくは、イリジウムの
少なくとも２／３は、原子価状態＋６未満で存在する。
より望ましくは、イリジウムの平均原子価状態は、＋２
未満でありかつ−１を超える。触媒中に存在するイリジ
ウムの半分より多くは、金属イリジウムの状態で存在す
るのが好ましい。触媒の量に対するイリジウムの量は好
都合なことに低く、イリジウムと担体との組合せ重量の
３重量％未満を占めることができる。従来技術において
一般的なように、「原子価状態」と「酸化状態」という
用語を区別なく使用する。
ウム（Ｉｒ）の平均酸化状態が＋６未満となる方法で、
イリジウム触媒を製造する。望ましくは、イリジウムの
少なくとも２／３は、原子価状態＋６未満で存在する。
より望ましくは、イリジウムの平均原子価状態は、＋２
未満でありかつ−１を超える。触媒中に存在するイリジ
ウムの半分より多くは、金属イリジウムの状態で存在す
るのが好ましい。触媒の量に対するイリジウムの量は好
都合なことに低く、イリジウムと担体との組合せ重量の
３重量％未満を占めることができる。従来技術において
一般的なように、「原子価状態」と「酸化状態」という
用語を区別なく使用する。
【００２３】本発明はまた、上記で説明した所望の特徴
を有するイリジウムを得るために、支持されたイリジウ
ム触媒を、選択酸化のために使用する前に活性化するた
めの新方法を提供する。イリジウムを高融点酸化物担体
表面に分散させ、次に支持されたイリジウム触媒を活性
化するために、イリジウムの主なＸ線光子分光法ピーク
を、金属状態のイリジウムに対応する値の方に移動させ
るのに十分な時間、高温で、水素とメタノールとを含み
かつ水素の体積による量はメタノールのものを超えるよ
うなガス状媒体と、支持されたイリジウム触媒とを接触
させる。望ましくはガス状媒体は、約５％までのメタノ
ールと、約５０体積％の水素と、残りとして、酸素、窒
素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水からなる群から選
択される一種類以上のガスと、を含む。
を有するイリジウムを得るために、支持されたイリジウ
ム触媒を、選択酸化のために使用する前に活性化するた
めの新方法を提供する。イリジウムを高融点酸化物担体
表面に分散させ、次に支持されたイリジウム触媒を活性
化するために、イリジウムの主なＸ線光子分光法ピーク
を、金属状態のイリジウムに対応する値の方に移動させ
るのに十分な時間、高温で、水素とメタノールとを含み
かつ水素の体積による量はメタノールのものを超えるよ
うなガス状媒体と、支持されたイリジウム触媒とを接触
させる。望ましくはガス状媒体は、約５％までのメタノ
ールと、約５０体積％の水素と、残りとして、酸素、窒
素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水からなる群から選
択される一種類以上のガスと、を含む。
【００２４】本発明の方法においては、メタノールは好
ましくは、０．５体積％〜２体積％の量で存在する。本
発明の方法においては、好ましくは活性化は、少なくと
も１８０℃、最も好ましくは２４０〜２６０℃の範囲
内、及び最も好ましくは約２６０℃である活性化温度で
行う。活性化は、望ましくは約２時間までの時間行う。
ましくは、０．５体積％〜２体積％の量で存在する。本
発明の方法においては、好ましくは活性化は、少なくと
も１８０℃、最も好ましくは２４０〜２６０℃の範囲
内、及び最も好ましくは約２６０℃である活性化温度で
行う。活性化は、望ましくは約２時間までの時間行う。
【００２５】活性化後、Ｉｒベースの触媒を、一酸化炭
素の選択転化（酸化）のために約８０℃〜約３００℃の
範囲内の温度で使用し、望ましくは温度は約１５０℃〜
約３００℃、好ましくは約２１０℃〜約２６０℃であ
る。圧力は必要要件ではなく、極端な圧力は必要ではな
い。好都合なことに、１atm〜３atmの絶対圧力の範囲内
の圧力を使用してよい。
素の選択転化（酸化）のために約８０℃〜約３００℃の
範囲内の温度で使用し、望ましくは温度は約１５０℃〜
約３００℃、好ましくは約２１０℃〜約２６０℃であ
る。圧力は必要要件ではなく、極端な圧力は必要ではな
い。好都合なことに、１atm〜３atmの絶対圧力の範囲内
の圧力を使用してよい。
【００２６】本方法は、好都合なことに広範囲の温度と
圧力とを提供し、この範囲内では一酸化炭素の大幅な転
化（酸化）が起き、従って柔軟性のないパラメータに固
執する必要が無い。また本方法では、比較的に広範囲の
酸素濃度が許される。本発明ではまた、約１０〜５０ミ
リ秒の滞留時間を使用して、ＣＯの転化が非常に速やか
に行われる。これらは、搭載済みの車両用動力装置とい
う状況においては重要な利点である。
圧力とを提供し、この範囲内では一酸化炭素の大幅な転
化（酸化）が起き、従って柔軟性のないパラメータに固
執する必要が無い。また本方法では、比較的に広範囲の
酸素濃度が許される。本発明ではまた、約１０〜５０ミ
リ秒の滞留時間を使用して、ＣＯの転化が非常に速やか
に行われる。これらは、搭載済みの車両用動力装置とい
う状況においては重要な利点である。
【００２７】本方法は、便利良く、燃料電池系の一部を
形成する反応器中で実行される。この系は、水素に富ん
だ、製造または生成されたガスの源と；一酸化炭素含有
量が低減し、水素に富んだ生成物流を提供するための反
応器と；反応器中で形成された生成物流を消費して電気
エネルギーを発生させるための燃料電池とを備える。こ
れを下記でより詳細に説明する。
形成する反応器中で実行される。この系は、水素に富ん
だ、製造または生成されたガスの源と；一酸化炭素含有
量が低減し、水素に富んだ生成物流を提供するための反
応器と；反応器中で形成された生成物流を消費して電気
エネルギーを発生させるための燃料電池とを備える。こ
れを下記でより詳細に説明する。
【００２８】本発明の好ましい触媒／担体を利用して、
低一酸化炭素含有量で、高水素含有量の燃料流を燃料電
池に供給する。従って、本発明のイリジウム／担体の組
合せは、燃料電池系の重要な部分を構成する。系全体
は、一酸化炭素と比較して体積基準で水素に富んだ、水
素と一酸化炭素とからなる流れを供給するための手段を
備える。選択酸化手段は、入口と出口とを有する反応室
を規定する反応器と；担体表面に支持され、入口と出口
との間を通る流れと接触するように配置されたイリジウ
ム触媒とを備える。また、所望の範囲内の温度に反応室
を維持することで、一酸化炭素から二酸化炭素への酸化
に対し優先的に触媒作用を及ぼし、それによって一酸化
炭素の体積含有量を低減するための手段も含まれる。酸
化手段は、平均酸化状態が＋６未満であることを特徴と
するイリジウムと、高融点酸化物として特徴付けられる
担体とを含み、全ては上記で説明した通りである。燃料
電池は系中に含まれ、燃料電池と反応室の出口とは流体
の流れが連通している。一酸化炭素の体積含有量が低減
しかつ水素に富んだ流れを消費し、それによって電気エ
ネルギーを供給するように、燃料電池を組み立て、配設
する。
低一酸化炭素含有量で、高水素含有量の燃料流を燃料電
池に供給する。従って、本発明のイリジウム／担体の組
合せは、燃料電池系の重要な部分を構成する。系全体
は、一酸化炭素と比較して体積基準で水素に富んだ、水
素と一酸化炭素とからなる流れを供給するための手段を
備える。選択酸化手段は、入口と出口とを有する反応室
を規定する反応器と；担体表面に支持され、入口と出口
との間を通る流れと接触するように配置されたイリジウ
ム触媒とを備える。また、所望の範囲内の温度に反応室
を維持することで、一酸化炭素から二酸化炭素への酸化
に対し優先的に触媒作用を及ぼし、それによって一酸化
炭素の体積含有量を低減するための手段も含まれる。酸
化手段は、平均酸化状態が＋６未満であることを特徴と
するイリジウムと、高融点酸化物として特徴付けられる
担体とを含み、全ては上記で説明した通りである。燃料
電池は系中に含まれ、燃料電池と反応室の出口とは流体
の流れが連通している。一酸化炭素の体積含有量が低減
しかつ水素に富んだ流れを消費し、それによって電気エ
ネルギーを供給するように、燃料電池を組み立て、配設
する。
【００２９】加えて、燃料電池によって供給される電気
エネルギーは、最終的には車両推進のための機械的エネ
ルギーに転化される。この場合に、回路は燃料電池と電
動モータとを備え、これは、燃料電池から電気エネルギ
ーを受け取って、この電気エネルギーを電動モータによ
って生成する機械的エネルギーに転化するように、組み
立てられ、配設される。回路の一部として、燃料電池に
よって供給される電気エネルギーを受け取って貯蔵し、
また、電気エネルギーをモータに供給するように、電池
を配設する。最後に、駆動車軸が電動モータに連結した
時に、車両の車輪を回転させるように、駆動車軸を組み
立て、配設する。本発明の方法は、電動モータからのエ
ネルギー要求に対応するために、実時間で一酸化炭素を
有効に酸化するための、比較的コンパクトな反応器を提
供する。
エネルギーは、最終的には車両推進のための機械的エネ
ルギーに転化される。この場合に、回路は燃料電池と電
動モータとを備え、これは、燃料電池から電気エネルギ
ーを受け取って、この電気エネルギーを電動モータによ
って生成する機械的エネルギーに転化するように、組み
立てられ、配設される。回路の一部として、燃料電池に
よって供給される電気エネルギーを受け取って貯蔵し、
また、電気エネルギーをモータに供給するように、電池
を配設する。最後に、駆動車軸が電動モータに連結した
時に、車両の車輪を回転させるように、駆動車軸を組み
立て、配設する。本発明の方法は、電動モータからのエ
ネルギー要求に対応するために、実時間で一酸化炭素を
有効に酸化するための、比較的コンパクトな反応器を提
供する。
【００３０】上記で説明した、触媒／担体、活性化方
法、及び燃料電池系の説明から理解できるように、本発
明は、商業的な使用に適した系全体の内部での、一酸化
炭素の有効な選択転化を提供する。この点で、触媒／担
体と、これが配置される反応器と、燃料電池系全体と
は、広範囲の温度と圧力とにわたって使用可能であり、
それによって多くの商業的用途のために供給流を便利良
く提供する。
法、及び燃料電池系の説明から理解できるように、本発
明は、商業的な使用に適した系全体の内部での、一酸化
炭素の有効な選択転化を提供する。この点で、触媒／担
体と、これが配置される反応器と、燃料電池系全体と
は、広範囲の温度と圧力とにわたって使用可能であり、
それによって多くの商業的用途のために供給流を便利良
く提供する。
【００３１】好都合なことに本発明は、意外にも低レベ
ルの水素の酸化で、一酸化炭素の酸化（転化）を実現す
る。
ルの水素の酸化で、一酸化炭素の酸化（転化）を実現す
る。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の支持されたイリジウム触
媒は、Ｈ2に富んだ流れ中のＣＯ汚染物質を処理するた
めに、そのような流れを得る方法に関わらず使用可能で
ある。流れは、メタノール、または他の炭化水素類、例
えばアルカンＣnＨ2n+2、または他の脂肪族または芳香
族炭化水素類から作製してよい。そのような非環式炭化
水素類の場合には、作製のための幾つかの段階には、空
気中での事前の部分酸化と、流れとの反応と、ＰＲＯＸ
反応器中でのイリジウム支持触媒による処理対象とな
る、ＣＯにより汚染されかつＨ2に富んだ流れを得るた
めの一つ以上の水／ガスシフト段階とが含まれる。
媒は、Ｈ2に富んだ流れ中のＣＯ汚染物質を処理するた
めに、そのような流れを得る方法に関わらず使用可能で
ある。流れは、メタノール、または他の炭化水素類、例
えばアルカンＣnＨ2n+2、または他の脂肪族または芳香
族炭化水素類から作製してよい。そのような非環式炭化
水素類の場合には、作製のための幾つかの段階には、空
気中での事前の部分酸化と、流れとの反応と、ＰＲＯＸ
反応器中でのイリジウム支持触媒による処理対象とな
る、ＣＯにより汚染されかつＨ2に富んだ流れを得るた
めの一つ以上の水／ガスシフト段階とが含まれる。
【００３３】図１は、ＣＯにより汚染されかつＨ2に富
んだ供給流を反応器２に移送する入口導管４と、ＣＯが
希薄でかつＨ2に富んだ流れを反応器２から排出するた
めの出口導管６とを有する、単段ＰＲＯＸ反応器２を示
す。本発明を説明するために、ＰＲＯＸ反応器２は簡単
に単段反応器として示す。しかしながら、以下の説明
は、多段反応器中の幾つかの段の各々に等しく適用可能
であることは、理解できるはずである。ＰＲＯＸ反応器
２に入る、ＣＯにより汚染されかつＨ2に富んだ供給流
は、ＰＲＯＸ反応器２の前で、制御可能な弁８を経て流
れに噴射される酸素（すなわち空気）と混合し、よりか
なり低い一酸化炭素含有量を有してＰＲＯＸ反応器２を
出る。制御弁８は、パルス化空気噴射器のような他の手
段で置き換えてよい。
んだ供給流を反応器２に移送する入口導管４と、ＣＯが
希薄でかつＨ2に富んだ流れを反応器２から排出するた
めの出口導管６とを有する、単段ＰＲＯＸ反応器２を示
す。本発明を説明するために、ＰＲＯＸ反応器２は簡単
に単段反応器として示す。しかしながら、以下の説明
は、多段反応器中の幾つかの段の各々に等しく適用可能
であることは、理解できるはずである。ＰＲＯＸ反応器
２に入る、ＣＯにより汚染されかつＨ2に富んだ供給流
は、ＰＲＯＸ反応器２の前で、制御可能な弁８を経て流
れに噴射される酸素（すなわち空気）と混合し、よりか
なり低い一酸化炭素含有量を有してＰＲＯＸ反応器２を
出る。制御弁８は、パルス化空気噴射器のような他の手
段で置き換えてよい。
【００３４】ＰＲＯＸ反応器２は、イリジウム触媒の存
在下でのＣＯの選択酸化と、所望の範囲内の温度に反応
室を維持することと、の両方を容易にするように設計さ
れている。ＰＲＯＸ反応器２は、図２に示すように、担
体部材基体１０を含む。各担体基体１０は各々、触媒活
性なＩｒを担持する第一の表面１２と、第一の表面と対
向し、冷却媒体に熱伝達するための第二の表面１４とを
有する。この配列によってＣＯ酸化反応の発熱を除去
し、それによって所望の温度または温度範囲に触媒を維
持する。従ってＰＲＯＸ反応器はまた、熱交換器として
も働く。
在下でのＣＯの選択酸化と、所望の範囲内の温度に反応
室を維持することと、の両方を容易にするように設計さ
れている。ＰＲＯＸ反応器２は、図２に示すように、担
体部材基体１０を含む。各担体基体１０は各々、触媒活
性なＩｒを担持する第一の表面１２と、第一の表面と対
向し、冷却媒体に熱伝達するための第二の表面１４とを
有する。この配列によってＣＯ酸化反応の発熱を除去
し、それによって所望の温度または温度範囲に触媒を維
持する。従ってＰＲＯＸ反応器はまた、熱交換器として
も働く。
【００３５】動的燃料電池系においては、リホーメート
の流量は、燃料電池系に加えられた負荷要求によって変
化し、また、リホーメート中の一酸化炭素の濃度はリホ
ーメートの流量によって変化するが、ただしこれは改質
装置のシフト反応器中の反応滞留時間が変化する以外の
理由がない場合である。
の流量は、燃料電池系に加えられた負荷要求によって変
化し、また、リホーメート中の一酸化炭素の濃度はリホ
ーメートの流量によって変化するが、ただしこれは改質
装置のシフト反応器中の反応滞留時間が変化する以外の
理由がない場合である。
【００３６】本発明のイリジウム支持触媒の一つの利点
は、供給流の処理のための滞留時間（１／空間速度）が
非常に短いという点である。これは、下記にさらに説明
するように、車両を推進する系に燃料を供給するための
実時間処理には不可欠である。
は、供給流の処理のための滞留時間（１／空間速度）が
非常に短いという点である。これは、下記にさらに説明
するように、車両を推進する系に燃料を供給するための
実時間処理には不可欠である。
【００３７】支持されたＩｒ触媒の別の利点は、触媒コ
ンバータ用に使用される従来のウォッシュコート法を適
合させることで作製するという点である。その手順は、
高融点担体の上への触媒化合物の初期湿潤（incipient
wetness）または噴霧分散による後含浸を含む。別の手
法においては、触媒化合物を高融点酸化物スラリーに加
え、高融点酸化物ウォッシュコートと共に基体に施す。
イリジウム触媒の源として使用されるイリジウム化合物
は、イリジウムジ、トリ、テトラまたはヘキサハライ
ド；またはイリジウムアミンである。塩化イリジウムは
好ましく、水溶性である。最も好ましいのは六塩化イリ
ジウムである。ウォッシュコートを作製するための、及
びウォッシュコートに金属ベースの触媒を含浸させるた
めの手順は、本明細書において繰り返さず、"Catalytic
Washcoat for Treatment of Diesel Exhaust"と称する
USPN5,202,299と、"Ceramic Coating for a Catalyst S
upport"と称するUSPN5,114,901に説明する通りであり、
各々本明細書において参考のためにその全体を引用す
る。
ンバータ用に使用される従来のウォッシュコート法を適
合させることで作製するという点である。その手順は、
高融点担体の上への触媒化合物の初期湿潤（incipient
wetness）または噴霧分散による後含浸を含む。別の手
法においては、触媒化合物を高融点酸化物スラリーに加
え、高融点酸化物ウォッシュコートと共に基体に施す。
イリジウム触媒の源として使用されるイリジウム化合物
は、イリジウムジ、トリ、テトラまたはヘキサハライ
ド；またはイリジウムアミンである。塩化イリジウムは
好ましく、水溶性である。最も好ましいのは六塩化イリ
ジウムである。ウォッシュコートを作製するための、及
びウォッシュコートに金属ベースの触媒を含浸させるた
めの手順は、本明細書において繰り返さず、"Catalytic
Washcoat for Treatment of Diesel Exhaust"と称する
USPN5,202,299と、"Ceramic Coating for a Catalyst S
upport"と称するUSPN5,114,901に説明する通りであり、
各々本明細書において参考のためにその全体を引用す
る。
【００３８】本発明においては、金属担体基体を作製
し、一方の表面上でＩｒ触媒を支持した。基体を空気中
で、約１〜２時間、４００℃まで加熱して、より良好に
高融点金属酸化物担体が密着するように表面を作製し
た。高融点酸化物をスラリー（ウォッシュコート）とし
て表面に施用し、次に約４００℃で１時間、乾燥、か焼
して、適所に固定する。次にＩｒ塩をウォッシュコート
に加えてから、適所に固定するために、約４００℃の高
温で乾燥またはか焼する。
し、一方の表面上でＩｒ触媒を支持した。基体を空気中
で、約１〜２時間、４００℃まで加熱して、より良好に
高融点金属酸化物担体が密着するように表面を作製し
た。高融点酸化物をスラリー（ウォッシュコート）とし
て表面に施用し、次に約４００℃で１時間、乾燥、か焼
して、適所に固定する。次にＩｒ塩をウォッシュコート
に加えてから、適所に固定するために、約４００℃の高
温で乾燥またはか焼する。
【００３９】別の実施例においては、金属塩をスラリー
中に含ませ、ウォッシュコートに施用する。か焼は金属
塩の施用の前または後に行ってよい。代わりに、初期湿
潤法のように、か焼は担体の施用の後にのみ行い、乾燥
は金属塩を担体に含浸させた後に行ってよい。
中に含ませ、ウォッシュコートに施用する。か焼は金属
塩の施用の前または後に行ってよい。代わりに、初期湿
潤法のように、か焼は担体の施用の後にのみ行い、乾燥
は金属塩を担体に含浸させた後に行ってよい。
【００４０】
【実施例】実施例Ｉ：本発明の新イリジウムベースの支
持された触媒を作製し、次に活性化した。作製は、３１
６タイプステンレス鋼表面に高表面積アルミナ担体ウォ
ッシュコートを施用することで開始した。施用したアル
ミナウォッシュコートを、約８０℃で乾燥し、次に約５
００℃でか焼して、ウォッシュコートを適所に固定し
た。金属基体の組成は、必要要件ではないことが見い出
されており、アルミニウム合金類も使用してよい。次
に、イリジウム触媒を高表面積アルミナの上に堆積し、
か焼して、ウォッシュコート層を適所に固定しかつイリ
ジウムベースの触媒をウォッシュコートに密着させた。
触媒の堆積に使用した溶液は、水に溶解させた塩化イリ
ジウムだった。アルミナはデルタＡｌ2Ｏ3だった。
持された触媒を作製し、次に活性化した。作製は、３１
６タイプステンレス鋼表面に高表面積アルミナ担体ウォ
ッシュコートを施用することで開始した。施用したアル
ミナウォッシュコートを、約８０℃で乾燥し、次に約５
００℃でか焼して、ウォッシュコートを適所に固定し
た。金属基体の組成は、必要要件ではないことが見い出
されており、アルミニウム合金類も使用してよい。次
に、イリジウム触媒を高表面積アルミナの上に堆積し、
か焼して、ウォッシュコート層を適所に固定しかつイリ
ジウムベースの触媒をウォッシュコートに密着させた。
触媒の堆積に使用した溶液は、水に溶解させた塩化イリ
ジウムだった。アルミナはデルタＡｌ2Ｏ3だった。
【００４１】か焼後、触媒を活性化するために、約５０
％の水素と、約０．５％のメタノールと、ガス状媒体の
残りとして窒素、一酸化炭素、水及び空気を含むものと
を含むガス状媒体を使用した。具体的にガス組成は、４
８％の水素；１．５％の酸素；６．５％の窒素；０．５
％の一酸化炭素；３４％の二酸化炭素；８％の水だっ
た。この組成は、典型的なリホーメート生成物流と類似
のものだった。メタノールをこの流れに加えて、この実
施例におけるメタノール含有量は、０．５％だった。
％の水素と、約０．５％のメタノールと、ガス状媒体の
残りとして窒素、一酸化炭素、水及び空気を含むものと
を含むガス状媒体を使用した。具体的にガス組成は、４
８％の水素；１．５％の酸素；６．５％の窒素；０．５
％の一酸化炭素；３４％の二酸化炭素；８％の水だっ
た。この組成は、典型的なリホーメート生成物流と類似
のものだった。メタノールをこの流れに加えて、この実
施例におけるメタノール含有量は、０．５％だった。
【００４２】活性化を、約２時間、約２６０℃の温度で
行った。より低い活性化温度は使用可能であるが、活性
化はよりゆっくりと進み、従ってより時間が必要である
ことが見い出された。加えて、メタノール含有量を１％
及び２％に増加させ、２％を超える含有量では結果は改
良されなかった。
行った。より低い活性化温度は使用可能であるが、活性
化はよりゆっくりと進み、従ってより時間が必要である
ことが見い出された。加えて、メタノール含有量を１％
及び２％に増加させ、２％を超える含有量では結果は改
良されなかった。
【００４３】活性化の圧力は約３０psigであり、活性化
組成物の滞留時間は約５０ミリ秒だった。反応器滞留時
間は、１／空間速度の値として定義される。この滞留時
間は約５０ミリ秒以下であり、このことは、この試験で
使用した選択酸化反応器が非常にコンパクトかつ小型で
あることを反映している。
組成物の滞留時間は約５０ミリ秒だった。反応器滞留時
間は、１／空間速度の値として定義される。この滞留時
間は約５０ミリ秒以下であり、このことは、この試験で
使用した選択酸化反応器が非常にコンパクトかつ小型で
あることを反映している。
【００４４】上記で作製及び活性化した触媒を、次に優
先酸化触媒として使用し、また、水素含有雰囲気中で一
酸化炭素を選択的に酸化するための反応器を使用した。
図３は、一酸化炭素出口濃度に温度が及ぼす影響を示
す。様々な入口一酸化炭素濃度を用いて及び酸化空気
（酸素）の様々な入口濃度を用いて、実験を行った。処
理した流れの成分は、メタノール活性化の場合と同じだ
が、ただしメタノールを含まなかった。実験的な形状は
平板等温反応器なので、発熱反応の熱は除去された。言
い替えれば、反応器はまた熱交換器でもあって、選択酸
化は、イリジウム触媒を担持する平板の第一の表面で起
き、また、触媒を一定の温度に維持するために、熱伝達
流体は平板の対向する表面に接触した。
先酸化触媒として使用し、また、水素含有雰囲気中で一
酸化炭素を選択的に酸化するための反応器を使用した。
図３は、一酸化炭素出口濃度に温度が及ぼす影響を示
す。様々な入口一酸化炭素濃度を用いて及び酸化空気
（酸素）の様々な入口濃度を用いて、実験を行った。処
理した流れの成分は、メタノール活性化の場合と同じだ
が、ただしメタノールを含まなかった。実験的な形状は
平板等温反応器なので、発熱反応の熱は除去された。言
い替えれば、反応器はまた熱交換器でもあって、選択酸
化は、イリジウム触媒を担持する平板の第一の表面で起
き、また、触媒を一定の温度に維持するために、熱伝達
流体は平板の対向する表面に接触した。
【００４５】一組の実験においては、入口ＣＯ濃度は
０．６５％であり、１０％の空気を添加した。他の実験
を、空気の量を低減し、温度を上昇させて行った。２０
０℃以上の温度で、ＣＯを酸化して所望のレベルである
２０ppm未満に低減した。約２３０℃の温度で、５％の
添加空気を使用して、０．５５％のＣＯを１０ppmに低
減した。ＣＯ出口濃度の大幅な上昇は、約２６０℃まで
観察されなかった。１０％の空気と０．６５％の入口Ｃ
Ｏの場合、Ｏ2：ＣＯの比は３：１だった。０．５５％
のＣＯと５％の空気では、Ｏ2：ＣＯの比は２：１だっ
た。
０．６５％であり、１０％の空気を添加した。他の実験
を、空気の量を低減し、温度を上昇させて行った。２０
０℃以上の温度で、ＣＯを酸化して所望のレベルである
２０ppm未満に低減した。約２３０℃の温度で、５％の
添加空気を使用して、０．５５％のＣＯを１０ppmに低
減した。ＣＯ出口濃度の大幅な上昇は、約２６０℃まで
観察されなかった。１０％の空気と０．６５％の入口Ｃ
Ｏの場合、Ｏ2：ＣＯの比は３：１だった。０．５５％
のＣＯと５％の空気では、Ｏ2：ＣＯの比は２：１だっ
た。
【００４６】本活性化方法の恩典を証明するために、支
持されたイリジウム触媒に関して、メタノールを用いた
活性化の前と後に、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）分析を
行った。イリジウムは二つの遷移を有し、これは４Ｆ７
／２ピークと４Ｆ５／２ピークだった。Ｉｒ４Ｆ７／２
ピークは主なＩｒピークであり、従ってこれはＸＰＳ分
析のための基礎であり、相対定量化のための主なピーク
だった。６１．９eVのピークは、ＩｒＯ2に対応する。
６０．５eVのピークは、金属状態のＩｒに対応する。こ
のことは、ＩｒＯ2試料をスパッタリングすることによ
って確認された。ＩｒＯ2は６１．９に最初のピークを
有し、スパッタリング後に、Ｉｒピークは金属Ｉｒに対
応する値である６０．５eVの方に移動していた。図４
は、主なＩｒピークを利用してＸＰＳ分析の適性を証明
した結果を示す。前の主なＩｒピーク（ＩｒＯ2）は約
６１．９にあり、後は約６０．５で金属Ｉｒに対応し、
移動は容易に検出できることが証明された。
持されたイリジウム触媒に関して、メタノールを用いた
活性化の前と後に、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）分析を
行った。イリジウムは二つの遷移を有し、これは４Ｆ７
／２ピークと４Ｆ５／２ピークだった。Ｉｒ４Ｆ７／２
ピークは主なＩｒピークであり、従ってこれはＸＰＳ分
析のための基礎であり、相対定量化のための主なピーク
だった。６１．９eVのピークは、ＩｒＯ2に対応する。
６０．５eVのピークは、金属状態のＩｒに対応する。こ
のことは、ＩｒＯ2試料をスパッタリングすることによ
って確認された。ＩｒＯ2は６１．９に最初のピークを
有し、スパッタリング後に、Ｉｒピークは金属Ｉｒに対
応する値である６０．５eVの方に移動していた。図４
は、主なＩｒピークを利用してＸＰＳ分析の適性を証明
した結果を示す。前の主なＩｒピーク（ＩｒＯ2）は約
６１．９にあり、後は約６０．５で金属Ｉｒに対応し、
移動は容易に検出できることが証明された。
【００４７】この検証に基づいて、支持されたＩｒ試料
のＸＰＳを、作製したままでかつ活性化前の試料に関し
て行った。図５に示す通り、この活性化前の試料では、
幾らかのＩｒは約６２．１eV（５９％）に結合エネルギ
ー状態を有し、これは主な４ｆ７／２ピークだった。ま
たＩｒの高レベルが、約６６．６の４ｆ５／２ピーク
（４１％）のより高い結合エネルギーにあり、これはよ
り高い酸化状態を反映していた。図５を参照されたい。
のＸＰＳを、作製したままでかつ活性化前の試料に関し
て行った。図５に示す通り、この活性化前の試料では、
幾らかのＩｒは約６２．１eV（５９％）に結合エネルギ
ー状態を有し、これは主な４ｆ７／２ピークだった。ま
たＩｒの高レベルが、約６６．６の４ｆ５／２ピーク
（４１％）のより高い結合エネルギーにあり、これはよ
り高い酸化状態を反映していた。図５を参照されたい。
【００４８】活性化後に、Ｉｒの状態は図６に示す通り
だった。活性化後、Ｉｒは主な４ｆ７／２ピークを６
１．９（７８％）に見せている。加えて幾らかのＩｒ
は、約６６．６の４ｆ５／２ピーク（２２％）に表わさ
れるより高い結合エネルギーにある。活性化手順は、イ
リジウムの少なくとも一部の結合エネルギー状態を下
げ、イリジウムをより高い酸化（原子価）状態からより
低い酸化（原子価）状態に還元させることは明らかであ
る。従って、本発明の活性化手順は、イリジウムの結合
エネルギーを下げ、酸化状態（原子価状態）を下げるの
で、本活性化手順の恩典は明らかである。
だった。活性化後、Ｉｒは主な４ｆ７／２ピークを６
１．９（７８％）に見せている。加えて幾らかのＩｒ
は、約６６．６の４ｆ５／２ピーク（２２％）に表わさ
れるより高い結合エネルギーにある。活性化手順は、イ
リジウムの少なくとも一部の結合エネルギー状態を下
げ、イリジウムをより高い酸化（原子価）状態からより
低い酸化（原子価）状態に還元させることは明らかであ
る。従って、本発明の活性化手順は、イリジウムの結合
エネルギーを下げ、酸化状態（原子価状態）を下げるの
で、本活性化手順の恩典は明らかである。
【００４９】本発明のＸ線光電子分光法を、支持された
Ｉｒへの単一エネルギーＸ線の照射と、照射された試料
から放出された電子の分析とによって行った。単色化ア
ルミニウムＫ−アルファＸ線源を使用して、分析対象試
料の光電子放射を誘導した。放出された電子を、電子レ
ンズを備える半球型分析器によって分析した。放出され
た電子の運動エネルギーとＸ線源のエネルギーとから、
結合エネルギーを計算した。３００ミクロンのＸ線スポ
ットサイズを使用し、また、３．０eVのフラッドガンを
使用して試料の帯電を防いだ。実施例ＩＩ ：担体表面に支持されたイリジウムを作製す
るために、デルタＡｌ2Ｏ3とＮａＢＳｉＯ4と（デルタ
アルミナ／ほうけい酸ナトリウム）の混合物を担体とし
て使用した。この高融点酸化物組成物を、上記に説明し
た平板の一方の表面の上に堆積した。次に、堆積したウ
ォッシュコートを乾燥させ、次いでか焼して適所に固定
し、これは実施例Ｉで説明した通りである。次に、溶解
させた塩化イリジウム溶液をウォッシュコート担体に施
用し、か焼してイリジウム触媒を適所に固定した。この
実施例の触媒は、２重量％のイリジウムと９８重量％の
ウォッシュコート担体で構成された。ウォッシュコート
担体は、３０重量％のデルタアルミナと７０重量％のほ
うけい酸ナトリウムだった。
Ｉｒへの単一エネルギーＸ線の照射と、照射された試料
から放出された電子の分析とによって行った。単色化ア
ルミニウムＫ−アルファＸ線源を使用して、分析対象試
料の光電子放射を誘導した。放出された電子を、電子レ
ンズを備える半球型分析器によって分析した。放出され
た電子の運動エネルギーとＸ線源のエネルギーとから、
結合エネルギーを計算した。３００ミクロンのＸ線スポ
ットサイズを使用し、また、３．０eVのフラッドガンを
使用して試料の帯電を防いだ。実施例ＩＩ ：担体表面に支持されたイリジウムを作製す
るために、デルタＡｌ2Ｏ3とＮａＢＳｉＯ4と（デルタ
アルミナ／ほうけい酸ナトリウム）の混合物を担体とし
て使用した。この高融点酸化物組成物を、上記に説明し
た平板の一方の表面の上に堆積した。次に、堆積したウ
ォッシュコートを乾燥させ、次いでか焼して適所に固定
し、これは実施例Ｉで説明した通りである。次に、溶解
させた塩化イリジウム溶液をウォッシュコート担体に施
用し、か焼してイリジウム触媒を適所に固定した。この
実施例の触媒は、２重量％のイリジウムと９８重量％の
ウォッシュコート担体で構成された。ウォッシュコート
担体は、３０重量％のデルタアルミナと７０重量％のほ
うけい酸ナトリウムだった。
【００５０】この支持されたイリジウム触媒のＸＰＳ分
析を行った。作製したままの状態におけるイリジウムの
酸化状態は、既に受け入れられる程度に低く、８４重量
％のイリジウムが金属状態にあることが見い出された。
図７を参照すると、ＸＰＳスペクトルは、８４％の金属
イリジウム（Ｉｒ、４ｆ７／２）と、より高い結合エネ
ルギー（Ｉｒ、４ｆ５／２）を有するわずか１６％のイ
リジウムとを示すことが分かる。加えて、ＢＥＴ表面積
は７１．８平方メートル毎グラム；Ｉｒローディングは
０．１８平方メートル毎グラムであることが見い出され
た。誘導結合プラズマ原子発光分析では、３．７％のＩ
ｒが示された。元素組成は上記知見と矛盾が無く、また
この組成は、この試料を空気にさらすことに基づいて予
想された他の諸成分の量を示している。
析を行った。作製したままの状態におけるイリジウムの
酸化状態は、既に受け入れられる程度に低く、８４重量
％のイリジウムが金属状態にあることが見い出された。
図７を参照すると、ＸＰＳスペクトルは、８４％の金属
イリジウム（Ｉｒ、４ｆ７／２）と、より高い結合エネ
ルギー（Ｉｒ、４ｆ５／２）を有するわずか１６％のイ
リジウムとを示すことが分かる。加えて、ＢＥＴ表面積
は７１．８平方メートル毎グラム；Ｉｒローディングは
０．１８平方メートル毎グラムであることが見い出され
た。誘導結合プラズマ原子発光分析では、３．７％のＩ
ｒが示された。元素組成は上記知見と矛盾が無く、また
この組成は、この試料を空気にさらすことに基づいて予
想された他の諸成分の量を示している。
【００５１】 表１ 触媒：２％Ｉｒ／３０％δ−Ａｌ2Ｏ3：７０％ＮａＢＳｉＯ4 Ｉｒの化学状態の結果、Ｉｒの％ 試料 Ｉｒ金属 ＩｒＯ2 より高い結合エネルギーのピーク ＰＲ８ ８４ − １６ ＢＥＴ ＳＡ：７１．８m2／g ＸＲＦ（Ｉｒローディング）：０．１８m2／g ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ原子発光分析）：３．７％Ｉｒ半定量元素組成、原子％、ＸＰＳ、Ｈを除く 表面 ＣＯ Ｉｒ Ａｌ Ｓｉ Ｎａ Ｐ その他 ＰＲ８ １４ ５６ ０．５ ２２ ３ １．９ ２．２Ｚｎ比較例 ：イリジウム金属触媒を担持するアルミナ担体
を、実施例Ｉに説明する方法で作製し、ただしメタノー
ル活性化を行わなかった。このアルミナにより支持され
たイリジウム触媒は、実施例Ｉの活性化前のグラフのも
のと同様のＸＰＳフィンガープリントを示した。図８
は、そのようなアルミナによって支持されたイリジウム
触媒の、受け取り時状態における性能を示す。この触媒
を、実施例Ｉに関して説明した組成を有し、汚染物質の
一酸化炭素を含みかつ水素に富んだ流れにさらした。こ
の触媒は、通常動作では触媒活性に変化を示さず、実施
例Ｉに関して説明した一酸化炭素出口濃度対温度のグラ
フ（図３）と著しい対照をなしている。実施例ＩＩＩ ：Ａｌ2Ｏ3／ＮａＢＳｉＯ4表面に支持さ
れた２％のイリジウムの別の試料を作製し、これは実施
例ＩＩのものと同じだった。この試料に活性化手順を施
した。活性化手順は、実施例Ｉに関して説明したものと
同じだった。この試料の性能は、メタノールにさらすこ
とによって変化しなかった。図９では、出口流中のＣＯ
の量は、活性化時間によって変化しなかったことが示さ
れる。このことは、Ａｌ 2Ｏ3／ＮａＢＳｉＯ4表面のイ
リジウムの原子価状態は、作製したままかつ活性化無し
で、好ましい状態にあることを示した実施例ＩＩのＸＰ
Ｓデータと矛盾が無い。従って、この触媒は、作製した
ままで良く機能し、メタノール活性化を必要としなかっ
た。
を、実施例Ｉに説明する方法で作製し、ただしメタノー
ル活性化を行わなかった。このアルミナにより支持され
たイリジウム触媒は、実施例Ｉの活性化前のグラフのも
のと同様のＸＰＳフィンガープリントを示した。図８
は、そのようなアルミナによって支持されたイリジウム
触媒の、受け取り時状態における性能を示す。この触媒
を、実施例Ｉに関して説明した組成を有し、汚染物質の
一酸化炭素を含みかつ水素に富んだ流れにさらした。こ
の触媒は、通常動作では触媒活性に変化を示さず、実施
例Ｉに関して説明した一酸化炭素出口濃度対温度のグラ
フ（図３）と著しい対照をなしている。実施例ＩＩＩ ：Ａｌ2Ｏ3／ＮａＢＳｉＯ4表面に支持さ
れた２％のイリジウムの別の試料を作製し、これは実施
例ＩＩのものと同じだった。この試料に活性化手順を施
した。活性化手順は、実施例Ｉに関して説明したものと
同じだった。この試料の性能は、メタノールにさらすこ
とによって変化しなかった。図９では、出口流中のＣＯ
の量は、活性化時間によって変化しなかったことが示さ
れる。このことは、Ａｌ 2Ｏ3／ＮａＢＳｉＯ4表面のイ
リジウムの原子価状態は、作製したままかつ活性化無し
で、好ましい状態にあることを示した実施例ＩＩのＸＰ
Ｓデータと矛盾が無い。従って、この触媒は、作製した
ままで良く機能し、メタノール活性化を必要としなかっ
た。
【００５２】上記に説明した諸実施例の方法に従い、様
々な組合せの高融点無機酸化物担体を使用して、他の支
持されたイリジウム触媒調合物を作製した。全ての場合
に、２％重量のイリジウムを９８重量％の担体と共に使
用した。一酸化炭素を低減するためのこうした他の支持
された触媒の試験結果を図１０に示す。図１０におい
て、三角形で表わすデータは、ガンマアルミナにより支
持されたイリジウムに関し；四角形で表わすデータは、
４５％のガンマ、４５％のデルタアルミナと１０％のバ
インダーに関し；円で表わすデータは、ベントナイトク
レイバインダーと組合せたデルタアルミナに関し；ｘで
表わすデータは、４５％のガンマ、４５％のデルタアル
ミナ及び１０％のバインダーに関し；最後に菱形で表わ
すデータは、３０％のデルタアルミナと７０％のほうけ
い酸ナトリウムとの好ましい調合物に関する。こうした
触媒担体の各々の性能を、２００℃から２６０℃までの
様々な反応温度に関して観察した。デルタアルミナ／ほ
うけい酸ナトリウム担体は、広い温度範囲にわたって良
好な一酸化炭素の酸化選択性を証明した。上記に言及し
たように、デルタアルミナ／ほうけい酸ナトリウムウォ
ッシュコート担体は、メタノール活性化を必要としなか
った。その性能は、広い温度範囲にわたって非常に良好
だった。良好な性能（２０ppmの一酸化炭素出口含有量
が得られる）を、温度が約２２０℃以上の場合に、大部
分の担体を使用して実現した。好都合なことに様々な担
体が使用可能であり、というのは、本発明のメタノール
活性化方法では、使用する担体に関わらず、良好な一酸
化炭素酸化選択性を得るための支持されたイリジウムが
作製されるからである。
々な組合せの高融点無機酸化物担体を使用して、他の支
持されたイリジウム触媒調合物を作製した。全ての場合
に、２％重量のイリジウムを９８重量％の担体と共に使
用した。一酸化炭素を低減するためのこうした他の支持
された触媒の試験結果を図１０に示す。図１０におい
て、三角形で表わすデータは、ガンマアルミナにより支
持されたイリジウムに関し；四角形で表わすデータは、
４５％のガンマ、４５％のデルタアルミナと１０％のバ
インダーに関し；円で表わすデータは、ベントナイトク
レイバインダーと組合せたデルタアルミナに関し；ｘで
表わすデータは、４５％のガンマ、４５％のデルタアル
ミナ及び１０％のバインダーに関し；最後に菱形で表わ
すデータは、３０％のデルタアルミナと７０％のほうけ
い酸ナトリウムとの好ましい調合物に関する。こうした
触媒担体の各々の性能を、２００℃から２６０℃までの
様々な反応温度に関して観察した。デルタアルミナ／ほ
うけい酸ナトリウム担体は、広い温度範囲にわたって良
好な一酸化炭素の酸化選択性を証明した。上記に言及し
たように、デルタアルミナ／ほうけい酸ナトリウムウォ
ッシュコート担体は、メタノール活性化を必要としなか
った。その性能は、広い温度範囲にわたって非常に良好
だった。良好な性能（２０ppmの一酸化炭素出口含有量
が得られる）を、温度が約２２０℃以上の場合に、大部
分の担体を使用して実現した。好都合なことに様々な担
体が使用可能であり、というのは、本発明のメタノール
活性化方法では、使用する担体に関わらず、良好な一酸
化炭素酸化選択性を得るための支持されたイリジウムが
作製されるからである。
【００５３】本高融点酸化物により支持されたイリジウ
ム触媒を製造するための本方法は、水素流中の一酸化炭
素の選択酸化のための触媒のその後の有効性を決定する
という点で非常に重要であることが、本発明により証明
される。
ム触媒を製造するための本方法は、水素流中の一酸化炭
素の選択酸化のための触媒のその後の有効性を決定する
という点で非常に重要であることが、本発明により証明
される。
【００５４】好都合なことに本発明は、燃料電池中で使
用するための要件を満たし、経済的かつ効果的に生成
し、車両用動力装置に取り入れることができる方法と装
置内で生成するような、水素に富んだ流れを提供する。
用するための要件を満たし、経済的かつ効果的に生成
し、車両用動力装置に取り入れることができる方法と装
置内で生成するような、水素に富んだ流れを提供する。
【００５５】本発明をその特定の実施例の面から説明し
たが、本発明は、上記の説明に限定されるものではな
く、むしろ請求の範囲に述べる範囲によってのみ限定さ
れる。独占的な所有権または独占権を請求する本発明の
実施例は、請求の範囲において規定される。
たが、本発明は、上記の説明に限定されるものではな
く、むしろ請求の範囲に述べる範囲によってのみ限定さ
れる。独占的な所有権または独占権を請求する本発明の
実施例は、請求の範囲において規定される。
【図１】本発明によるＰＲＯＸ系の概略を示す。
【図２】本発明のＩｒベースの触媒を担持する高融点酸
化物の層を有する、積み重ねた基体部材の概略を示す。
化物の層を有する、積み重ねた基体部材の概略を示す。
【図３】実施例Ｉに従って、アルミナ表面に支持され、
活性化を実現するためにメタノールを用いて処理された
Ｉｒ触媒に関する、温度の関数としての一酸化炭素転化
の図である。
活性化を実現するためにメタノールを用いて処理された
Ｉｒ触媒に関する、温度の関数としての一酸化炭素転化
の図である。
【図４】アルミニウムＫ−アルファＸ線源を使用し、分
析対象試料の励起によって生成させたＸ線スペクトルで
ある。これは、Ｉｒのエネルギーレベルを検出するため
のＸＰＳ法の適性を証明するものである。
析対象試料の励起によって生成させたＸ線スペクトルで
ある。これは、Ｉｒのエネルギーレベルを検出するため
のＸＰＳ法の適性を証明するものである。
【図５】アルミナ表面に支持され、メタノール処理によ
る活性化前のＩｒ触媒に関して、図２に従いアルミニウ
ムＫ−アルファ法によって生成させたＸ線スペクトルで
ある。
る活性化前のＩｒ触媒に関して、図２に従いアルミニウ
ムＫ−アルファ法によって生成させたＸ線スペクトルで
ある。
【図６】アルミナ表面に支持され、メタノール処理によ
る活性化後のＩｒ触媒に関して、図２に従いアルミニウ
ムＫ−アルファ法によって生成させたＸ線スペクトルで
ある。
る活性化後のＩｒ触媒に関して、図２に従いアルミニウ
ムＫ−アルファ法によって生成させたＸ線スペクトルで
ある。
【図７】混合したデルタアルミナとほうけい酸ナトリウ
ム酸化物との担体表面に支持されたＩｒ触媒に関して、
図２に従いアルミニウムＫ−アルファ法によって生成さ
せたＸ線スペクトルである。実施例ＩＩに従って、この
支持されたＩｒ触媒の場合、メタノール活性化はなかっ
た。
ム酸化物との担体表面に支持されたＩｒ触媒に関して、
図２に従いアルミニウムＫ−アルファ法によって生成さ
せたＸ線スペクトルである。実施例ＩＩに従って、この
支持されたＩｒ触媒の場合、メタノール活性化はなかっ
た。
【図８】比較例に従って、アルミナ表面に支持され、メ
タノール処理による活性化前のＩｒ触媒に関する、温度
の関数としての一酸化炭素転化の図である。
タノール処理による活性化前のＩｒ触媒に関する、温度
の関数としての一酸化炭素転化の図である。
【図９】出口ＣＯ濃度対活性化時間を示す（実施例ＩＩ
Ｉ）。
Ｉ）。
【図１０】様々な温度で１０％の空気を使用して、６０
００ppmの入口濃度から低下させた出口ＣＯ濃度を示
す。２重量％のイリジウムを担持した幾つかの担体の性
能を示す。
００ppmの入口濃度から低下させた出口ＣＯ濃度を示
す。２重量％のイリジウムを担持した幾つかの担体の性
能を示す。
２ 反応器 ４ 入口導管 ６ 出口導管 ８ 制御弁 １０ 担体部材基体 １２ 担体部材基体１０の第一の表面 １４ 担体部材基体１０の第二の表面
フロントページの続き (72)発明者 グレン・ダブリュー・スカラ アメリカ合衆国ニューヨーク州14428, チャーチヴィル，ノールウッド・ドライ ブ 17 (72)発明者 マーク・エイ・ブランデージ アメリカ合衆国ニューヨーク州14534, ピッツフォード，ソーネル 186 (72)発明者 ウィリアム・ジェイ・ラバージ アメリカ合衆国ミシガン州48706，ベ イ・シティ，サウス・エリー・ストリー ト 306 (56)参考文献 特開 平10−261425（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−101303（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−256112（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−320624（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 3/32 - 3/58 B01J 23/58 C10K 3/04 H01M 8/06 B01J 23/46
Claims (9)
- 【請求項１】 一酸化炭素と水素とを含む供給ガスを処
理する方法であって： 担体表面に分散させたイリジウム触媒の存在下で、前記
一酸化炭素の少なくとも一部を酸化させるのに十分な量
の酸素と、前記供給ガス中の前記一酸化炭素とを反応さ
せ、その結果前記供給ガスのものより低い一酸化炭素の
体積含有量を有する生成物ガスを生じさせる工程を含
み、 前記イリジウムの一部が金属状態であり、前記イリジウ
ムの一部が金属状態のイリジウムよりも高い原子価状態
であり、 前記イリジウムは、アルミナとほうけい酸ナトリウム
（ＮａＢＳｉＯ 4 ）との混合物を含む担体表面に支持さ
れる、 方法。 - 【請求項２】 触媒の存在下で一酸化炭素と酸素とを反
応させることによって、該一酸化炭素の量を低減しかつ
生成物ガスを生じさせるための、一酸化炭素と水素とを
含む供給ガスを処理する方法において： ａ）担体表面に支持されたイリジウム触媒を提供する工
程； ｂ）前記イリジウムの主なＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）
ピークを、金属状態のイリジウムに対応する値の方に移
動させるのに十分な時間及び温度で、水素とメタノール
とを含むガス状媒体と、前記触媒とを接触させることに
よって、前記触媒を活性化する工程であって、前記水素
は体積基準で前記ガス状媒体の最大量を構成し且つ前記
メタノールは体積基準で前記ガス状媒体の５％までの量
で存在する工程；及び ｃ）前記供給ガスを（ｂ）工程の活性化された触媒で処
理する工程； を含む改良された方法。 - 【請求項３】 前記ガス状媒体は、５％までのメタノー
ルと、５０体積％の水素と、残りとして、酸素、窒素、
一酸化炭素、二酸化炭素、及び水からなる群から選択さ
れる一種類以上のガスと、を含む、請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 前記メタノールは０．５体積％〜２体積
％の量で存在する、請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 前記温度は少なくとも１８０℃である、
請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】 前記温度は１８０℃〜２６０℃の範囲内
である、請求項２に記載の方法。 - 【請求項７】 前記時間は２時間までの時間である、請
求項２に記載の方法。 - 【請求項８】 ａ．一酸化炭素と比較して体積基準で水
素に富んだ、水素と一酸化炭素とを含む流れの源と； ｂ．（ｉ）入口と出口とを有する反応室を画定する反応
器と；（ｉｉ）前記室内部で担体表面に分散し及び支持
され、前記入口と前記出口との間を通る前記流れと接触
するように配置されたイリジウム触媒と；（ｉｉｉ）前
記反応室から熱を取り出すように配列されて、予め定め
られた温度に前記室を維持することで、前記流れ中の一
酸化炭素の酸化に対し優先的に触媒作用を及ぼし、それ
によって一酸化炭素が枯渇した流出物を生成するための
熱伝達媒体と；を備え、前記イリジウムは平均酸化状態
６未満を有する、前記流れ中の前記一酸化炭素を選択的
に酸化する手段と； ｃ．前記反応室の前記出口とは流体の流れが連通し、か
つ、電気エネルギー生成の際に流出物を消費するよう
に、組み立てられ、配設された燃料電池と； を備える燃料電池系であって、 前記担体はアルミナとほうけい酸ナトリウムとの混合物
である燃料電池系 。 - 【請求項９】 ａ．一酸化炭素と比較して体積基準で水
素に富んだ、水素と一酸化炭素とを含む流れの源と； ｂ．（ｉ）入口と出口とを有する反応室を画定する反応
器と；（ｉｉ）前記室内部で担体表面に分散し及び支持
され、前記入口と前記出口との間を通る前記流れと接触
するように配置されたイリジウム触媒と；（ｉｉｉ）前
記反応室から熱を取り出すように配列されて、予め定め
られた温度に前記室を維持することで、前記流れ中の一
酸化炭素の酸化に対し優先的に触媒作用を及ぼし、それ
によって一酸化炭素が枯渇した流出物を生成するための
熱伝達媒体と；を備え、前記イリジウムは平均酸化状態
６未満を有する、前記流れ中の前記一酸化炭素を選択的
に酸化する手段と； ｃ．前記反応室の前記出口とは流体の流れが連通し、か
つ、電気エネルギー生成の際に流出物を消費するよう
に、組み立てられ、配設された燃料電池と； を備える燃料電池系であって、 前記担体は３０重量％のデルタＡｌ 2 Ｏ 3 と７０重量％の
ＮａＢＳｉＯ 4 とを含む燃料電池系 。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/154,434 US6162558A (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | Method and apparatus for selective removal of carbon monoxide |
| US09/154434 | 1998-09-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000086202A JP2000086202A (ja) | 2000-03-28 |
| JP3197881B2 true JP3197881B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=22551350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23404599A Expired - Fee Related JP3197881B2 (ja) | 1998-09-16 | 1999-08-20 | 一酸化炭素の選択的除去のための方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6162558A (ja) |
| EP (1) | EP0987054B1 (ja) |
| JP (1) | JP3197881B2 (ja) |
| CA (1) | CA2276497C (ja) |
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| NL1010140C2 (nl) * | 1998-09-21 | 2000-03-22 | Stichting Energie | Katalysatoren voor de selectieve oxidatie van koolmonoxide in waterstofhoudende gassen. |
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