JP3286134B2 - 流体燃料の改質用セラミックス触媒 - Google Patents
流体燃料の改質用セラミックス触媒Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン、軽油等
の液体燃料、天然ガス等の気体燃料を改質して、燃焼効
率を向上させ、また排気ガス中の有害成分を低減するの
に有効な流体燃料の改質用セラミックス触媒に関する。
の液体燃料、天然ガス等の気体燃料を改質して、燃焼効
率を向上させ、また排気ガス中の有害成分を低減するの
に有効な流体燃料の改質用セラミックス触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体燃料、例えばガソリンを例に説明す
ると、ガソリン中には、可燃性成分６０％程度の他にベ
ンゼンやアセトアルヒドなどの難燃性成分や環境汚染物
質３０％程度及びオクタン価を高める成分や凍結防止剤
などの添加物１０％程度が含まれている。この内、難燃
性成分は不完全燃焼して排ガス中の有害成分として排出
され、また環境汚染物質も有害成分として排出される。
これら難燃性成分や環境汚染物質を燃焼性の成分に改質
すれば、可燃性成分の比率が高まり、有効な燃焼に寄与
することになるが、燃焼させるためには供給する酸素量
（空気量）を増やす必要がある。しかしながら、供給す
る空気量を増せば、窒素量も必然的に増すことになり、
排気ガス中の窒素酸化物量を増す要因となる。ところ
で、燃料中には空気が溶存しており、溶存している空気
中の酸素の全てが燃焼反応に寄与しているわけではな
く、反応に寄与していない溶存酸素を活性化させること
ができれば、外部から供給する空気量を増すことなく、
難燃性成分や環境汚染物質が改質されて増した可燃性成
分を有効に燃焼させることができる。
ると、ガソリン中には、可燃性成分６０％程度の他にベ
ンゼンやアセトアルヒドなどの難燃性成分や環境汚染物
質３０％程度及びオクタン価を高める成分や凍結防止剤
などの添加物１０％程度が含まれている。この内、難燃
性成分は不完全燃焼して排ガス中の有害成分として排出
され、また環境汚染物質も有害成分として排出される。
これら難燃性成分や環境汚染物質を燃焼性の成分に改質
すれば、可燃性成分の比率が高まり、有効な燃焼に寄与
することになるが、燃焼させるためには供給する酸素量
（空気量）を増やす必要がある。しかしながら、供給す
る空気量を増せば、窒素量も必然的に増すことになり、
排気ガス中の窒素酸化物量を増す要因となる。ところ
で、燃料中には空気が溶存しており、溶存している空気
中の酸素の全てが燃焼反応に寄与しているわけではな
く、反応に寄与していない溶存酸素を活性化させること
ができれば、外部から供給する空気量を増すことなく、
難燃性成分や環境汚染物質が改質されて増した可燃性成
分を有効に燃焼させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、各種流体燃料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物
質を燃焼性の成分に改質するとともに、燃料中に含まれ
る空気中の酸素を活性化することにより、燃焼効率を高
め、また排ガス中の有害成分を低減させることのできる
触媒を提供することにある。
は、各種流体燃料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物
質を燃焼性の成分に改質するとともに、燃料中に含まれ
る空気中の酸素を活性化することにより、燃焼効率を高
め、また排ガス中の有害成分を低減させることのできる
触媒を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の流体燃料の改質用セラミックス触媒は、遷
移金属の複合酸化物セラミックスからなる中心層と、該
中心層の外側を覆うアルミナ質珪酸塩セラミックスから
なる中間層と、該中間層の外側を覆う貴金属合金を含有
するセラミックスからなる外層とから構成されてなるこ
と、を特徴としている。ここで、前記中心層がＭｎ
Ｏ2 、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＣｕＯを含んでなる遷移金属
の複合酸化物からなり、前記中間層がアルミナ及び珪酸
塩を含んでなるアルミナ質珪酸塩セラミックスからな
り、前記外層がＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2Ｏ3 との
混合焼成物、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒、Ｌａ0.5 −Ｓｒ
0.5 ＣｏＯ3 触媒、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム
触媒及び／又はＡｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を含んでなる貴金
属合金を含有するセラミックスからなることが好まし
い。さらに、前記中心層を構成する成分の割合がＭｎＯ
2 ４０〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２０重量部、ＣｏＯ
１０〜２０重量部及びＣｕＯ１０〜２０重量部であり、
前記中間層を構成する成分の割合がアルミナ７０〜９０
重量部及び珪酸塩１０〜３０重量部であり、前記外層を
構成する成分の割合がＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ
3 との混合焼成物１５〜２５重量部、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3
触媒１５〜２５重量部、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触
媒１５〜２５重量部及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム
触媒１５〜２５重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
１５〜２５重量部であることが好ましい。
に、本発明の流体燃料の改質用セラミックス触媒は、遷
移金属の複合酸化物セラミックスからなる中心層と、該
中心層の外側を覆うアルミナ質珪酸塩セラミックスから
なる中間層と、該中間層の外側を覆う貴金属合金を含有
するセラミックスからなる外層とから構成されてなるこ
と、を特徴としている。ここで、前記中心層がＭｎ
Ｏ2 、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＣｕＯを含んでなる遷移金属
の複合酸化物からなり、前記中間層がアルミナ及び珪酸
塩を含んでなるアルミナ質珪酸塩セラミックスからな
り、前記外層がＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2Ｏ3 との
混合焼成物、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒、Ｌａ0.5 −Ｓｒ
0.5 ＣｏＯ3 触媒、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム
触媒及び／又はＡｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を含んでなる貴金
属合金を含有するセラミックスからなることが好まし
い。さらに、前記中心層を構成する成分の割合がＭｎＯ
2 ４０〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２０重量部、ＣｏＯ
１０〜２０重量部及びＣｕＯ１０〜２０重量部であり、
前記中間層を構成する成分の割合がアルミナ７０〜９０
重量部及び珪酸塩１０〜３０重量部であり、前記外層を
構成する成分の割合がＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ
3 との混合焼成物１５〜２５重量部、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3
触媒１５〜２５重量部、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触
媒１５〜２５重量部及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム
触媒１５〜２５重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
１５〜２５重量部であることが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下本発明の流体燃料の改質用セ
ラミックス触媒を具体的に説明する。図１は本発明の流
体燃料の改質用セラミックス触媒の構造の概要を示す断
面図であり、流体燃料の改質用セラミックス触媒１は、
遷移金属の複合酸化物セラミックスからなる中心層２
と、該中心層２の外側を覆うアルミナを主成分とする
（アルミナ質）珪酸塩セラミックスからなる中間層３
と、該中間層３の外側を覆う貴金属合金を含有するセラ
ミックスからなる外層４とから構成された３層構造を基
本としている。
ラミックス触媒を具体的に説明する。図１は本発明の流
体燃料の改質用セラミックス触媒の構造の概要を示す断
面図であり、流体燃料の改質用セラミックス触媒１は、
遷移金属の複合酸化物セラミックスからなる中心層２
と、該中心層２の外側を覆うアルミナを主成分とする
（アルミナ質）珪酸塩セラミックスからなる中間層３
と、該中間層３の外側を覆う貴金属合金を含有するセラ
ミックスからなる外層４とから構成された３層構造を基
本としている。
【０００６】外層４及び中間層３は、それぞれ開気孔を
有する多孔質であり、それぞれ外部との通気乃至通液性
を持つ。また、中心層２は外層４及び中間層３に比べて
密であるが、多孔質であり、外部との通気乃至通液性を
持つ。各層の境界部は、組成が階段状に変化するのでは
なく、組成の変化が滑らかな傾斜材構造をなす。製造の
際の焼成処理により各層の成分が隣接する他方の層へ互
いに拡散するため、かかる傾斜材構造が形成される。か
かる傾斜材構造を形成することにより、中心層を構成す
る物質中の電子が中間層及び外層へ移動するのに、エネ
ルギー的にみて不連続ではなく連続的なエネルギー分布
をもつため、電子の移動がスムーズとなり、酸化還元反
応が円滑に進行し、中間層及び外層の再生効率が高ま
る。
有する多孔質であり、それぞれ外部との通気乃至通液性
を持つ。また、中心層２は外層４及び中間層３に比べて
密であるが、多孔質であり、外部との通気乃至通液性を
持つ。各層の境界部は、組成が階段状に変化するのでは
なく、組成の変化が滑らかな傾斜材構造をなす。製造の
際の焼成処理により各層の成分が隣接する他方の層へ互
いに拡散するため、かかる傾斜材構造が形成される。か
かる傾斜材構造を形成することにより、中心層を構成す
る物質中の電子が中間層及び外層へ移動するのに、エネ
ルギー的にみて不連続ではなく連続的なエネルギー分布
をもつため、電子の移動がスムーズとなり、酸化還元反
応が円滑に進行し、中間層及び外層の再生効率が高ま
る。
【０００７】適用対象となる流体燃料としては、ガソリ
ン、軽油、重油、灯油等の液体燃料、都市ガス、プロパ
ンガス等の気体燃料が挙げられる。本発明の触媒の使用
法は、直接燃料中に配置し、例えば燃料タンク内に浸漬
して使用する。
ン、軽油、重油、灯油等の液体燃料、都市ガス、プロパ
ンガス等の気体燃料が挙げられる。本発明の触媒の使用
法は、直接燃料中に配置し、例えば燃料タンク内に浸漬
して使用する。
【０００８】中心層は、ＭｎＯ2 、ＮｉＯ、ＣｏＯ及び
ＣｕＯを含んでなる遷移金属の複合酸化物セラミックス
からなり、酸化還元触媒作用を有し、外層及び中間層が
燃料中に微量に含まれる硫黄、鉛その他の無機物により
汚染されると触媒活性を失うが、これを再生させる機能
をもつ。即ち、中心層を構成する物質中の電子が中間層
及び外層へ移動し、触媒毒性の不純物により汚染された
中間層及び外層の構成成分を還元して無毒化し、中間層
及び外層の触媒活性を再生させる。
ＣｕＯを含んでなる遷移金属の複合酸化物セラミックス
からなり、酸化還元触媒作用を有し、外層及び中間層が
燃料中に微量に含まれる硫黄、鉛その他の無機物により
汚染されると触媒活性を失うが、これを再生させる機能
をもつ。即ち、中心層を構成する物質中の電子が中間層
及び外層へ移動し、触媒毒性の不純物により汚染された
中間層及び外層の構成成分を還元して無毒化し、中間層
及び外層の触媒活性を再生させる。
【０００９】かかる中心層の成分割合は、ＭｎＯ2 ４０
〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２０重量部、ＣｏＯ１０〜
２０重量部及びＣｕＯ１０〜２０重量部の範囲が好まし
い。上記４成分は必須で、いずれの成分が欠けても、ま
た上記成分割合以外の範囲では、酸化還元作用に寄与す
る電子をためるための空孔が形成されているペロブスカ
イト型結晶構造とならず、再生機能が極端に落ちる。な
お、酸化還元触媒作用に悪影響を及ぼさない限り他の成
分を含んでいてもよい。
〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２０重量部、ＣｏＯ１０〜
２０重量部及びＣｕＯ１０〜２０重量部の範囲が好まし
い。上記４成分は必須で、いずれの成分が欠けても、ま
た上記成分割合以外の範囲では、酸化還元作用に寄与す
る電子をためるための空孔が形成されているペロブスカ
イト型結晶構造とならず、再生機能が極端に落ちる。な
お、酸化還元触媒作用に悪影響を及ぼさない限り他の成
分を含んでいてもよい。
【００１０】中間層はアルミナ及び珪酸塩、好ましくは
カオリン及び含炭素珪石を含んでなるアルミナを主成分
とする（アルミナ質）珪酸塩セラミックスからなり、燃
料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物質を燃焼性の成
分に改質する機能をもつ。例えば、ガソリン中に含まれ
るベンゼンは、ベンゼン環結合が切断され、後述する外
層の触媒作用で水が分解して生じた水素によって水素添
加されて、メタンやプロパン等の可燃性成分に改質され
るものと推定される。またアセトアルデヒドは、外層の
触媒作用で水が分解して生じた水素イオン及び酸素イオ
ンと反応して、メタン、水素及び二酸化炭素に分解され
るものと推定される。
カオリン及び含炭素珪石を含んでなるアルミナを主成分
とする（アルミナ質）珪酸塩セラミックスからなり、燃
料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物質を燃焼性の成
分に改質する機能をもつ。例えば、ガソリン中に含まれ
るベンゼンは、ベンゼン環結合が切断され、後述する外
層の触媒作用で水が分解して生じた水素によって水素添
加されて、メタンやプロパン等の可燃性成分に改質され
るものと推定される。またアセトアルデヒドは、外層の
触媒作用で水が分解して生じた水素イオン及び酸素イオ
ンと反応して、メタン、水素及び二酸化炭素に分解され
るものと推定される。
【００１１】その成分割合は、Ａｌ2 Ｏ3 ７０〜９０重
量部、珪酸塩１０〜３０重量部、好ましくはカオリン５
〜１０重量部及び炭素含有珪石（珪炭石）５〜２０重量
部の範囲が好ましい。Ａｌ2 Ｏ3 は触媒能を示す珪酸塩
の担体として主に機能するもので、含有量が少ないと機
械的強度が低下し、含有量が多すぎては担持できる珪酸
塩量が減り触媒能が十分でない。
量部、珪酸塩１０〜３０重量部、好ましくはカオリン５
〜１０重量部及び炭素含有珪石（珪炭石）５〜２０重量
部の範囲が好ましい。Ａｌ2 Ｏ3 は触媒能を示す珪酸塩
の担体として主に機能するもので、含有量が少ないと機
械的強度が低下し、含有量が多すぎては担持できる珪酸
塩量が減り触媒能が十分でない。
【００１２】外層は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ
3 との混合焼成物、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒、Ｌａ0.5 −
Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触媒、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジ
ウム触媒及び／又はＡｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を含んでなる
貴金属合金を含有するセラミックスからなり、燃料中に
含まれる空気中の酸素を活性化するとともに、燃料中に
含まれる水を分解して水素と発生期の酸素を発生させる
機能をもつ。従って、外部から供給する空気量を増やす
ことなく、改質されて増した燃焼性成分を燃焼させるこ
とができる。なお、Ａｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム触媒
とＡｇ−Ａｌ2Ｏ3 触媒は、少なくとも一方を含めばよ
い。
3 との混合焼成物、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒、Ｌａ0.5 −
Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触媒、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジ
ウム触媒及び／又はＡｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を含んでなる
貴金属合金を含有するセラミックスからなり、燃料中に
含まれる空気中の酸素を活性化するとともに、燃料中に
含まれる水を分解して水素と発生期の酸素を発生させる
機能をもつ。従って、外部から供給する空気量を増やす
ことなく、改質されて増した燃焼性成分を燃焼させるこ
とができる。なお、Ａｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム触媒
とＡｇ−Ａｌ2Ｏ3 触媒は、少なくとも一方を含めばよ
い。
【００１３】その成分割合は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金と
Ａｌ2 Ｏ3 との混合焼成物１５〜２５重量部、Ｍｏ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒１５〜２５重量部、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 Ｃ
ｏＯ3 触媒１５〜２５重量部、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化
バナジウム触媒１５〜２５重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ
2 Ｏ3 触媒１５〜２５重量部の範囲が好ましい。かかる
成分割合の範囲を逸脱すると、焼成の際にセラミックス
化し難くなり、上記酸素の活性化機能が低減し、また水
の分解作用が低減する。
Ａｌ2 Ｏ3 との混合焼成物１５〜２５重量部、Ｍｏ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒１５〜２５重量部、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 Ｃ
ｏＯ3 触媒１５〜２５重量部、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化
バナジウム触媒１５〜２５重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ
2 Ｏ3 触媒１５〜２５重量部の範囲が好ましい。かかる
成分割合の範囲を逸脱すると、焼成の際にセラミックス
化し難くなり、上記酸素の活性化機能が低減し、また水
の分解作用が低減する。
【００１４】ここで、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の成分割合
は、重量比でＰｔ：Ｐｄ：Ｒｈが５〜７：１〜３：１〜
３程度が好ましい。また、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ
2 Ｏ3 との混合割合は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金：Ａｌ2
Ｏ3 が４〜５：５〜６程度が好ましい。Ａｌ2 Ｏ3 は触
媒能を示すＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の担体として主に機能
するもので、含有量が少ないと機械的強度が低下し、含
有量が多すぎては担持できるＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金量が
減り触媒能が十分でない。混合焼成物とは、Ｐｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との混合物を、８５０〜９３０
℃程度の温度で焼成したものをいう。また、Ｍｏ−Ａｌ
2 Ｏ3 触媒は、Ａｌ2 Ｏ3 を担体とするＭｏ触媒で、成
分割合は重量比で概ね１：１程度である。Ｌａ0.5 −Ｓ
ｒ0.5 ＣｏＯ3 触媒は、酸化ランタン、酸化ストロンチ
ウム及び酸化コバルトの混合焼成物である。Ａｌ2 Ｏ3
担持酸化バナジウム触媒の成分割合は、重量比でＡｌ2
Ｏ3 ：酸化バナジウムが概ね９：１程度である。Ａｇ−
Ａｌ2 Ｏ3 触媒は、Ａｌ2Ｏ3 を担体とするＡｇ触媒
で、成分割合は重量比でＡｇ：Ａｌ2 Ｏ3 が概ね１：９
程度である。
は、重量比でＰｔ：Ｐｄ：Ｒｈが５〜７：１〜３：１〜
３程度が好ましい。また、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ
2 Ｏ3 との混合割合は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金：Ａｌ2
Ｏ3 が４〜５：５〜６程度が好ましい。Ａｌ2 Ｏ3 は触
媒能を示すＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の担体として主に機能
するもので、含有量が少ないと機械的強度が低下し、含
有量が多すぎては担持できるＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金量が
減り触媒能が十分でない。混合焼成物とは、Ｐｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との混合物を、８５０〜９３０
℃程度の温度で焼成したものをいう。また、Ｍｏ−Ａｌ
2 Ｏ3 触媒は、Ａｌ2 Ｏ3 を担体とするＭｏ触媒で、成
分割合は重量比で概ね１：１程度である。Ｌａ0.5 −Ｓ
ｒ0.5 ＣｏＯ3 触媒は、酸化ランタン、酸化ストロンチ
ウム及び酸化コバルトの混合焼成物である。Ａｌ2 Ｏ3
担持酸化バナジウム触媒の成分割合は、重量比でＡｌ2
Ｏ3 ：酸化バナジウムが概ね９：１程度である。Ａｇ−
Ａｌ2 Ｏ3 触媒は、Ａｌ2Ｏ3 を担体とするＡｇ触媒
で、成分割合は重量比でＡｇ：Ａｌ2 Ｏ3 が概ね１：９
程度である。
【００１５】次に、製造法を説明する。中心層触媒 ＭｎＯ2 、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＣｕＯの粉体を所定の割
合に混合し、バインダーを添加して混合しものを、９０
０〜１０００℃程度の温度で仮焼成した後、粉砕する。
この仮焼成粉末にバインダーを添加し、例えば１．５〜
２mmφ程度のボール状に成形し、１１５０〜１３５０℃
程度の温度で焼結して中心層触媒を得る。なお、焼成は
空気中にて行えばよい。
合に混合し、バインダーを添加して混合しものを、９０
０〜１０００℃程度の温度で仮焼成した後、粉砕する。
この仮焼成粉末にバインダーを添加し、例えば１．５〜
２mmφ程度のボール状に成形し、１１５０〜１３５０℃
程度の温度で焼結して中心層触媒を得る。なお、焼成は
空気中にて行えばよい。
【００１６】中間層触媒 アルミナ、珪酸塩、例えばカオリン及び珪炭石の粉体を
所定の割合に混合した混合物にバインダーを添加して混
合したものを、１０５０〜１２００程度の温度で仮焼成
した後、粉砕する。この仮焼成粉末にバインダー及び発
泡剤（焼成の際、炭酸ガス等を発生して焼結体を多孔質
にさせる作用をもつもの）を添加してペースト状とし、
上記中心層触媒ボール上に例えば１mm程度の厚みでコー
ティングする。次いで９００〜１１００℃程度の温度で
焼結して、中心層の外側を中間層で覆った触媒を得る。
なお、焼成は空気中にて行えばよい。
所定の割合に混合した混合物にバインダーを添加して混
合したものを、１０５０〜１２００程度の温度で仮焼成
した後、粉砕する。この仮焼成粉末にバインダー及び発
泡剤（焼成の際、炭酸ガス等を発生して焼結体を多孔質
にさせる作用をもつもの）を添加してペースト状とし、
上記中心層触媒ボール上に例えば１mm程度の厚みでコー
ティングする。次いで９００〜１１００℃程度の温度で
焼結して、中心層の外側を中間層で覆った触媒を得る。
なお、焼成は空気中にて行えばよい。
【００１７】外層触媒 Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との混合焼成物、Ｍ
ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触
媒、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム触媒及び／又は
Ａｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒の各粉体を所定の割合に混合し、
バインダー及び発泡剤を添加してペースト状とし、中間
層まで焼成した触媒ボール上に例えば１mm程度の厚みで
コーティングする。次いで６００〜７００℃程度の温度
で還元雰囲気下で焼成して、本発明のセラミックス触媒
を得る。なお、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との
混合焼成物は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 とを
所定割合に混合した後、８５０〜９３０℃程度の温度で
焼成して得る。
ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触
媒、及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム触媒及び／又は
Ａｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒の各粉体を所定の割合に混合し、
バインダー及び発泡剤を添加してペースト状とし、中間
層まで焼成した触媒ボール上に例えば１mm程度の厚みで
コーティングする。次いで６００〜７００℃程度の温度
で還元雰囲気下で焼成して、本発明のセラミックス触媒
を得る。なお、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との
混合焼成物は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 とを
所定割合に混合した後、８５０〜９３０℃程度の温度で
焼成して得る。
【００１８】
【実施例】以下に本発明を実施例においてより具体的に
説明する。実施例は本発明を例示的に示したものであっ
て、本発明を制限するものではない。中心層触媒 ＭｎＯ2 ５４ｇ、ＮｉＯ１５ｇ、ＣｏＯ１５ｇ及びＣｕ
Ｏ１６ｇの各粉末原料を混合し、７重量％ポリビニルア
ルコール水溶液５８mlを添加して混合しものを、９５０
℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７重量
％ポリビニルアルコール水溶液３０mlを添加し、２mmφ
程度のボール状に成形し、１２００℃で焼結して中心層
触媒を得た。
説明する。実施例は本発明を例示的に示したものであっ
て、本発明を制限するものではない。中心層触媒 ＭｎＯ2 ５４ｇ、ＮｉＯ１５ｇ、ＣｏＯ１５ｇ及びＣｕ
Ｏ１６ｇの各粉末原料を混合し、７重量％ポリビニルア
ルコール水溶液５８mlを添加して混合しものを、９５０
℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７重量
％ポリビニルアルコール水溶液３０mlを添加し、２mmφ
程度のボール状に成形し、１２００℃で焼結して中心層
触媒を得た。
【００１９】中間層触媒 アルミナ８５ｇ、カオリン５ｇ及び珪炭石１０ｇの各粉
末を混合した混合物１００ｇに７重量％ポリビニルアル
コール水溶液を４０ml添加して混合したものを、１１５
０℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７重
量％ポリビニルアルコール水溶液３０ml及び１２重量％
炭酸カルシウム水溶液１０mlを添加してペースト状と
し、上記中心層触媒ボール上に１mm程度の厚みでコーテ
ィングした。次いで９００℃で焼結して、中心層の外側
を中間層で覆った触媒を得た。
末を混合した混合物１００ｇに７重量％ポリビニルアル
コール水溶液を４０ml添加して混合したものを、１１５
０℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７重
量％ポリビニルアルコール水溶液３０ml及び１２重量％
炭酸カルシウム水溶液１０mlを添加してペースト状と
し、上記中心層触媒ボール上に１mm程度の厚みでコーテ
ィングした。次いで９００℃で焼結して、中心層の外側
を中間層で覆った触媒を得た。
【００２０】外層触媒 Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の成分割合が、重量比でＰｔ：Ｐ
ｄ：Ｒｈが３：１：１の合金とＡｌ2 Ｏ3 との等量混合
物を、９００℃程度の温度で焼成して混合焼成物を得
た。次に、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との混合
焼成物、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ｍｏ：Ａｌ2 Ｏ3 の重
量比が１：１）、Ａｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム触媒
（Ａｌ2 Ｏ3 ：酸化バナジウムの重量比が９：１）、Ａ
ｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ａｇ：Ａｌ2 Ｏ3 の重量比が１：
９）及びＬａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3触媒をそれぞれ等
量混合し（合計１００ｇ）、７重量％ポリビニルアルコ
ール水溶液３０ml及び１２重量％炭酸カルシウム水溶液
１０mlを添加してペースト状とし、中間層まで焼成した
触媒ボール上に１mm程度の厚みでコーティングした。次
いで、ＣＯ雰囲気下、６７０℃で焼成して、３層構造の
セラミックス触媒を得た。
ｄ：Ｒｈが３：１：１の合金とＡｌ2 Ｏ3 との等量混合
物を、９００℃程度の温度で焼成して混合焼成物を得
た。次に、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との混合
焼成物、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ｍｏ：Ａｌ2 Ｏ3 の重
量比が１：１）、Ａｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム触媒
（Ａｌ2 Ｏ3 ：酸化バナジウムの重量比が９：１）、Ａ
ｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ａｇ：Ａｌ2 Ｏ3 の重量比が１：
９）及びＬａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3触媒をそれぞれ等
量混合し（合計１００ｇ）、７重量％ポリビニルアルコ
ール水溶液３０ml及び１２重量％炭酸カルシウム水溶液
１０mlを添加してペースト状とし、中間層まで焼成した
触媒ボール上に１mm程度の厚みでコーティングした。次
いで、ＣＯ雰囲気下、６７０℃で焼成して、３層構造の
セラミックス触媒を得た。
【００２１】こうして得たセラミックス触媒について、
下記のような試験を行った。難燃性成分の可燃性成分への改質 軽油１リットル中に上記実施例により得た触媒ボール１
３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の軽油
の成分分析を、ガスクロマトグラフにより行った。測定
は、ヒューレット パッカード社製 ５２９０シリーズ
IIを用い、アルミニウム粉末カラム、検出温度３５０℃
の条件で行った。触媒浸漬前のクロマトグラムを図２
に、浸漬後のクロマトグラムを図３にそれぞれ示す。図
２及び図３中、符号Ａ1 、Ａ2 はメタン系、Ａ3 はエタ
ン、エチレン、アセチレン系、Ａ4はプロパン、プロピ
レン系の可燃性成分を、Ｂはペンタン、Ｃはブタン、Ｄ
はメチルペンタン、Ｅはベンゼンをそれぞれ示す。これ
らのクロマトグラムから分かるように、触媒浸漬後のも
のは、メチルペンタン、ベンゼンなどの難燃性成分が減
少し、可燃性成分が増加していることが分かる。
下記のような試験を行った。難燃性成分の可燃性成分への改質 軽油１リットル中に上記実施例により得た触媒ボール１
３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の軽油
の成分分析を、ガスクロマトグラフにより行った。測定
は、ヒューレット パッカード社製 ５２９０シリーズ
IIを用い、アルミニウム粉末カラム、検出温度３５０℃
の条件で行った。触媒浸漬前のクロマトグラムを図２
に、浸漬後のクロマトグラムを図３にそれぞれ示す。図
２及び図３中、符号Ａ1 、Ａ2 はメタン系、Ａ3 はエタ
ン、エチレン、アセチレン系、Ａ4はプロパン、プロピ
レン系の可燃性成分を、Ｂはペンタン、Ｃはブタン、Ｄ
はメチルペンタン、Ｅはベンゼンをそれぞれ示す。これ
らのクロマトグラムから分かるように、触媒浸漬後のも
のは、メチルペンタン、ベンゼンなどの難燃性成分が減
少し、可燃性成分が増加していることが分かる。
【００２２】燃料中の溶存酸素の活性化 ガソリン１リットル中に上記実施例により得た触媒ボー
ル１３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の
燃料中の酸素ラジカルの生成を、電子スピン共鳴スペク
トル（ＥＳＲ）により確認した（図４）。ａ1 〜ａ8 が
それぞれ酸素ラジカルを示す。
ル１３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の
燃料中の酸素ラジカルの生成を、電子スピン共鳴スペク
トル（ＥＳＲ）により確認した（図４）。ａ1 〜ａ8 が
それぞれ酸素ラジカルを示す。
【００２３】排ガス中のアルデヒド濃度の減少 １２００ｃｃガソリンエンジンを搭載した自動車の燃料
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、エンジンを運転した場合のエン
ジン回転速度と排気ガス中の全アルデヒド濃度との関係
を求めた。濃度の測定は、分光分析（島津製作所製 赤
外線分光器 ＦＴＩＲ−２）による吸収スペクトルの測
定により行った。測定結果を、触媒を浸漬しない場合も
併せて図５に示す（それぞれ６台について測定した平均
値）。図５から、エンジン回転速度によらず、触媒を浸
漬した場合には全アルデヒド濃度が大きく減少している
ことが分かる。
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、エンジンを運転した場合のエン
ジン回転速度と排気ガス中の全アルデヒド濃度との関係
を求めた。濃度の測定は、分光分析（島津製作所製 赤
外線分光器 ＦＴＩＲ−２）による吸収スペクトルの測
定により行った。測定結果を、触媒を浸漬しない場合も
併せて図５に示す（それぞれ６台について測定した平均
値）。図５から、エンジン回転速度によらず、触媒を浸
漬した場合には全アルデヒド濃度が大きく減少している
ことが分かる。
【００２４】排ガス中のＮＯｘ濃度の減少 １２００ｃｃガソリンエンジンを搭載した自動車の燃料
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒を８ｇ投入浸漬し、走行試験を行い、走行速度と排ガ
ス中のＮＯｘ濃度との関係を測定した。濃度の測定は、
ガスクロマトグラフにより行った。測定結果を、触媒を
浸漬しない場合も併せて図６に示す。図６から、走行速
度によらず、触媒を浸漬した場合には排ガス中のＮＯｘ
濃度が大幅に（２９〜３３％程度）減少していることが
分かる。ガソリンの熱分解温度（発火点）を示差熱分析
により測定したところ、触媒浸漬前のものが２７８℃で
あったのに対し、触媒浸漬後のものでは２７１℃と７℃
程低下しており、これがＮＯｘの発生を押さえている原
因と考えられる。
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒を８ｇ投入浸漬し、走行試験を行い、走行速度と排ガ
ス中のＮＯｘ濃度との関係を測定した。濃度の測定は、
ガスクロマトグラフにより行った。測定結果を、触媒を
浸漬しない場合も併せて図６に示す。図６から、走行速
度によらず、触媒を浸漬した場合には排ガス中のＮＯｘ
濃度が大幅に（２９〜３３％程度）減少していることが
分かる。ガソリンの熱分解温度（発火点）を示差熱分析
により測定したところ、触媒浸漬前のものが２７８℃で
あったのに対し、触媒浸漬後のものでは２７１℃と７℃
程低下しており、これがＮＯｘの発生を押さえている原
因と考えられる。
【００２５】シリンダ内の燃焼ガス成分 １２００ｃｃガソリンエンジンを搭載した自動車の燃料
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、エンジンを運転した場合の、シ
リンダ内の燃焼ガスの成分をガスクロマトグラフにより
測定した。なお、シリンダ内で点火し爆発させ、ピスト
ンが戻った際に排出されたガスを５ml採取して測定試料
とした。測定結果を図７に示す。図７から、未反応成分
率は、触媒未投入では１５〜２１％程度あったものが、
触媒投入後のものでは、１．５〜３．５％程度と大幅に
減少していることがわかる。また、メタンやエチレンの
濃度も、触媒投入後のものでは大幅に減少していること
がわかる。
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、エンジンを運転した場合の、シ
リンダ内の燃焼ガスの成分をガスクロマトグラフにより
測定した。なお、シリンダ内で点火し爆発させ、ピスト
ンが戻った際に排出されたガスを５ml採取して測定試料
とした。測定結果を図７に示す。図７から、未反応成分
率は、触媒未投入では１５〜２１％程度あったものが、
触媒投入後のものでは、１．５〜３．５％程度と大幅に
減少していることがわかる。また、メタンやエチレンの
濃度も、触媒投入後のものでは大幅に減少していること
がわかる。
【００２６】触媒投入量とオクタン価との関係 触媒投入前の初期オクタン価が約８６のレギュラーガソ
リンに、上記実施例により得た触媒を、投入割合を変え
て投入し、オクタン価の変化を測定した。その結果を図
８に示す。触媒投入により大きくオクタン価が増し、以
後投入率（mg/l）の増加により、オクタン価は略直線的
に増加していることが分かる。
リンに、上記実施例により得た触媒を、投入割合を変え
て投入し、オクタン価の変化を測定した。その結果を図
８に示す。触媒投入により大きくオクタン価が増し、以
後投入率（mg/l）の増加により、オクタン価は略直線的
に増加していることが分かる。
【００２７】燃焼効率との関係 レギュラーガソリンに触媒を１３０mg/lの割合で投入す
る前後のガソリンエンジンの燃焼効率を測定した。その
結果を、触媒投入前のレギュラーガソリンのそれも併せ
て図９に示す。なお、燃料消費が一定になるような条件
での測定値である。図９から、大幅に、例えば空燃費１
６．７では３０％程度も、燃焼効率が向上していること
が分かる。
る前後のガソリンエンジンの燃焼効率を測定した。その
結果を、触媒投入前のレギュラーガソリンのそれも併せ
て図９に示す。なお、燃料消費が一定になるような条件
での測定値である。図９から、大幅に、例えば空燃費１
６．７では３０％程度も、燃焼効率が向上していること
が分かる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス触媒によれば、燃料中に含まれる難燃性成分や環境
汚染物質を燃焼性の成分に改質するとともに、燃料中に
含まれる酸素を活性化し、また燃料中に含まれる水を分
解して発生期の酸素を発生させることができるので、燃
費が向上するとともに排ガス中の有害成分を減らすこと
ができる。
クス触媒によれば、燃料中に含まれる難燃性成分や環境
汚染物質を燃焼性の成分に改質するとともに、燃料中に
含まれる酸素を活性化し、また燃料中に含まれる水を分
解して発生期の酸素を発生させることができるので、燃
費が向上するとともに排ガス中の有害成分を減らすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックス触媒の構造の概要を示す
断面図。
断面図。
【図２】触媒浸漬前の軽油の成分を示すクロマトグラ
ム。
ム。
【図３】触媒浸漬後の軽油の成分を示すクロマトグラ
ム。
ム。
【図４】燃料中の酸素ラジカルの生成を示す電子スピン
共鳴スペクトル。
共鳴スペクトル。
【図５】エンジン回転速度と排気ガス中の全アルデヒド
濃度との関係を示すグラフ。
濃度との関係を示すグラフ。
【図６】走行速度と排ガス中のＮＯｘ濃度との関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】シリンダ内の燃焼ガス成分と回転速度との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図８】触媒投入量とオクタン価との関係を示すグラ
フ。
フ。
【図９】空燃比と燃焼効率との関係を示すグラフ。
１ セラミックス触媒 ２ 中心層 ３ 中間層 ４ 外層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 37/36 F02M 27/02 C10L 1/12
Claims (3)
- 【請求項１】遷移金属の複合酸化物セラミックスからな
る中心層と、該中心層の外側を覆うアルミナ質珪酸塩セ
ラミックスからなる中間層と、該中間層の外側を覆う貴
金属合金を含有するセラミックスからなる外層とから構
成されてなる流体燃料の改質用セラミックス触媒。 - 【請求項２】前記中心層がＭｎＯ2 、ＮｉＯ、ＣｏＯ及
びＣｕＯを含んでなる遷移金属の複合酸化物からなり、
前記中間層がアルミナ及び珪酸塩を含んでなるアルミナ
質珪酸塩セラミックスからなり、前記外層がＰｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金とＡｌ2 Ｏ3 との混合焼成物、Ｍｏ−Ａｌ2
Ｏ3 触媒、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触媒、及びＡｌ
2 Ｏ3 担持酸化バナジウム触媒及び／又はＡｇ−Ａｌ2
Ｏ3 触媒を含んでなる貴金属合金を含有するセラミック
スからなる、請求項１に記載の流体燃料の改質用セラミ
ックス触媒。 - 【請求項３】前記中心層を構成する成分の割合がＭｎＯ
2 ４０〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２０重量部、ＣｏＯ
１０〜２０重量部及びＣｕＯ１０〜２０重量部であり、
前記中間層を構成する成分の割合がアルミナ７０〜９０
重量部及び珪酸塩１０〜３０重量部であり、前記外層を
構成する成分の割合がＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ2Ｏ
3 との混合焼成物１５〜２５重量部、Ｍｏ−Ａｌ2 Ｏ3
触媒１５〜２５重量部、Ｌａ0.5 −Ｓｒ0.5 ＣｏＯ3 触
媒１５〜２５重量部及びＡｌ2 Ｏ3 担持酸化バナジウム
触媒１５〜２５重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
１５〜２５重量部である、請求項２に記載の流体燃料の
改質用セラミックス触媒。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29187895A JP3286134B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 流体燃料の改質用セラミックス触媒 |
| TW085115407A TW404978B (en) | 1995-10-12 | 1996-12-13 | Fluid fuel reforming ceramic catalysts and their manufacturing methods |
| ES97300179T ES2174181T3 (es) | 1995-10-12 | 1997-01-14 | Catalizadores ceramicos que reforman combustibles fluidos y metodos para su fabricacion. |
| EP97300179A EP0852967B1 (en) | 1995-10-12 | 1997-01-14 | Fluid fuel reforming ceramic catalysts and their manufacturing methods |
| DE69711836T DE69711836T2 (de) | 1995-10-12 | 1997-01-14 | Keramische Katalysatoren für die Reformierung von flüssigförmigen Brennstoffe und Verfahren für ihre Herstellung |
| US08/798,493 US5763351A (en) | 1995-10-12 | 1997-02-10 | Fluid fuel reforming ceramic catalysts and their manufacturing methods |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29187895A JP3286134B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 流体燃料の改質用セラミックス触媒 |
| EP97300179A EP0852967B1 (en) | 1995-10-12 | 1997-01-14 | Fluid fuel reforming ceramic catalysts and their manufacturing methods |
| US08/798,493 US5763351A (en) | 1995-10-12 | 1997-02-10 | Fluid fuel reforming ceramic catalysts and their manufacturing methods |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09103680A JPH09103680A (ja) | 1997-04-22 |
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Family
ID=27238570
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP (1) | JP3286134B2 (ja) |
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| JP3042601B2 (ja) * | 1996-10-31 | 2000-05-15 | ファイラックインターナショナル株式会社 | 流体燃料の改質用セラミックス触媒を用いた内燃機関及 びこれを使用した交通輸送用又は発電用手段 |
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| US6405720B1 (en) | 2000-04-03 | 2002-06-18 | R. Kirk Collier, Jr. | Natural gas powered engine |
| US6508209B1 (en) | 2000-04-03 | 2003-01-21 | R. Kirk Collier, Jr. | Reformed natural gas for powering an internal combustion engine |
| DE10104226A1 (de) * | 2001-01-31 | 2002-08-01 | Basf Ag | Kern/Mantel-Katalysatorformkörper |
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| FR2870161B1 (fr) * | 2004-05-12 | 2006-06-30 | Air Liquide | Procede d'elaboration de reacteurs membranaires catalytiques ceramiques par co-extrusion |
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| US7546826B2 (en) * | 2006-03-31 | 2009-06-16 | Transonic Combustion, Inc. | Injector-ignition for an internal combustion engine |
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| WO2009139749A1 (en) | 2008-05-16 | 2009-11-19 | Utc Power Corporation | A fuel cell having a stabilized cathode catalyst |
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| CN102454512A (zh) * | 2010-10-26 | 2012-05-16 | 地天泰科技股份有限公司 | 提升燃油燃烧效率降低排放黑烟废气的方法与制品 |
| CN104884194A (zh) * | 2012-12-27 | 2015-09-02 | Lg化学株式会社 | 负载在载体上的中空金属纳米粒子 |
| KR101604894B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2016-03-18 | 주식회사 엘지화학 | 담체에 담지된 중공 금속 나노입자의 제조방법 |
| CN107349954B (zh) * | 2017-07-05 | 2020-10-09 | 江南大学 | 一种合成气直接制备芳香族化合物的多级纳米反应器催化剂及其制备与应用 |
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|---|---|---|---|---|
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| GB1417544A (en) * | 1971-11-22 | 1975-12-10 | Johnson Matthey Co Ltd | Catalysts containing platinum and rhodium |
| GB2056424B (en) * | 1979-08-08 | 1983-07-06 | Johnson Matthey Co Ltd | Decomposition of ozone |
| US4804796A (en) * | 1984-04-23 | 1989-02-14 | California Institute Of Technology | Catalytic, hollow, refractory spheres, conversions with them |
| JPS6388040A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-19 | Nippon Engeruharudo Kk | 車輌用排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 |
| SE462143C (sv) * | 1988-03-07 | 1996-02-19 | Heraeus Gmbh W C | Katalysator för bilavgasrening, förfarande för framställning därav samt användning därav |
| US5256616A (en) * | 1989-09-25 | 1993-10-26 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Materials and methods for photocatalyzing oxidation of organic compounds on water |
| US5057483A (en) * | 1990-02-22 | 1991-10-15 | Engelhard Corporation | Catalyst composition containing segregated platinum and rhodium components |
| CN1060793A (zh) * | 1990-10-22 | 1992-05-06 | 华东化工学院 | 非贵金属三效催化剂 |
| DE4140900A1 (de) * | 1991-12-12 | 1993-06-17 | Basf Ag | Als carrier fuer die elektrophotographie geeignete teilchen |
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- 1996-12-13 TW TW085115407A patent/TW404978B/zh not_active IP Right Cessation
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- 1997-01-14 EP EP97300179A patent/EP0852967B1/en not_active Expired - Lifetime
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