JP6684669B2 - アンモニア分解用触媒およびこの触媒を用いた水素含有ガスの製造方法 - Google Patents
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Description
(実施例1)
純水564gにジルコニアゾル(ZrO2換算25質量%濃度)7.65g、硝酸アルミニウム九水和物7.68g、硝酸セリウム六水和物5.18gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水268gに水酸化カリウム23.3gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。得られた水酸化カリウム水溶液を撹拌しながら、前記金属硝酸塩水溶液を滴下し、懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引ろ過して、さらに水洗を行い、沈殿物を得た。得られた沈殿物を120℃の乾燥機で一晩乾燥させた後、空気雰囲気下、500℃で3時間焼成して、アルミナ、セリア、ジルコニアからなる複合酸化物(A)を得た。
純水653gにジルコニアゾル(ZrO2換算25質量%濃度)6.9g、硝酸アルミニウム九水和物4.67g、硝酸セリウム六水和物3.9gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水183gに水酸化カリウム27.3gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。以降は、実施例1と同様にして、アルミナ、セリア、ジルコニアからなる複合酸化物(B)を得た。さらに、実施例1と同様にして、コートハニカム基材を得て、実施例1と同様にしてロジウムが担持された触媒(2)を調製した。
純水607gにジルコニアゾル(ZrO2換算25質量%濃度)9.27g、硝酸アルミニウム九水和物4.15g、硝酸セリウム六水和物6.09gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水181gに水酸化カリウム27.0gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。以降は、実施例1と同様にして、アルミナ、セリア、ジルコニアからなる複合酸化物(C)を得た。さらに、実施例1と同様にして、コートハニカム基材を得て、実施例1と同様にしてロジウムが担持された触媒(3)を調製した。
純水653gに硝酸コバルト六水和物22.1g、硝酸アルミニウム九水和物4.67g、硝酸セリウム六水和物3.9gおよびジルコニアゾル(ZrO2換算25質量%濃度)6.9gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水247gに水酸化カリウム27.3gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。得られた水酸化カリウム水溶液を撹拌しながら、前記金属硝酸塩水溶液を滴下し、懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引ろ過して、さらに水洗を行い、沈殿物を得た。得られた沈殿物を120℃の乾燥機で一晩乾燥させた後、空気雰囲気下、500℃で3時間焼成して、触媒活性成分としてコバルトがアルミナ、セリア、ジルコニアからなる複合酸化物(D)に担持された触媒を得た。当該触媒を、実施例1と同様にしてハニカム基材にコートして本発明の触媒(4)を調製した。得られた当該ハニカム基材の触媒のコート量はハニカム基材1L当たり300gであった。
純水543gに硝酸セリウム六水和物9.53gおよびジルコニアゾル(ZrO2換算25質量%濃度)10.8gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水247gに水酸化カリウム21.4gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。以降は、実施例1と同様にして、セリア、ジルコニアからなる複合酸化物(E)を得た。さらに、実施例1と同様にして、コートハニカム基材を得て、実施例1と同様にしてロジウムが担持された触媒(5)を調製した。
純水462gに硝酸アルミニウム九水和物9.68gおよび硝酸セリウム六水和物11.2gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水244gに水酸化カリウム21.2gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。以降は、実施例1と同様にして、アルミナ、セリアからなる複合酸化物(F)を得た。さらに、実施例1と同様にして、コートハニカム基材を得て、実施例1と同様にしてロジウムが担持された触媒(6)を調製した。
純水462gに硝酸アルミニウム九水和物1.80g、硝酸セリウム六水和物8.95gおよびジルコニアゾル(ZrO2換算25質量%濃度)7.89gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水250gに水酸化カリウム21.8gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。以降は、実施例1と同様にして、アルミナ、セリア、ジルコニアからなる複合酸化物(G)を得た。さらに、実施例1と同様にして、コートハニカム基材を得て、実施例1と同様にしてロジウムが担持された触媒(7)を調製した。
純水462gに硝酸コバルト六水和物35.3g、硝酸アルミニウム九水和物1.80g、硝酸セリウム六水和物8.95gおよびジルコニアゾル(ZrO2換算25質量%濃度)7.89gを溶解して、金属硝酸塩水溶液を調製した。別途、純水250gに水酸化カリウム21.8gを溶解して、水酸化カリウム水溶液を調製した。以降は、実施例4と同様にして、コバルトがアルミナ、セリア、ジルコニアからなる複合酸化物(H)に担持された触媒を得た。さらに、当該触媒を、実施例1と同様にしてハニカム基材にコートして触媒(8)を調製した。得られた当該ハニカム基材の触媒のコート量はハニカム基材1L当たり300gであった。
実施例および比較例で得たハニカム基材コートした触媒を30mmφのSUS316製管型反応管に充填し、常圧下、アンモニアと空気を体積比率でアンモニア/空気が1/1.1となるように混合したガスを空間速度28,000h-1で反応管に導入した。電気炉で反応管を加熱し、出口ガス流量を測定および出口ガス成分を分析し、アンモニア転化率(%)を評価した。また、前記反応管へのガス導入を100時間継続して行い、100時間後のアンモニア転化率を評価した。なお、アンモニア転化率(%)は、出口ガス流量とアンモニア燃焼式、アンモニア分解式のマスバランスをもとに下記計算式により求めた。評価結果を表1に示した。
ここで、アンモニア燃焼量およびアンモニア分解量は下記式で求められる。
アンモニア燃焼量=4/3×(酸素供給量−(ガス流量×ガス中の酸素濃度))
アンモニア分解量=2/3×ガス流量×ガス中の水素濃度
Claims (5)
- アンモニア含有ガス中のアンモニアを分解して水素含有ガスを製造する反応に用いられる触媒であって、
前記触媒は触媒活性成分と耐熱性酸化物を含有し、
前記触媒活性成分として、長周期型周期表の8族〜10族に属する少なくとも1種の金属元素を含み、
前記耐熱性酸化物がアルミナと、希土類元素の酸化物とジルコニアとの複合酸化物を含み、
前記耐熱性酸化物中の前記アルミナの含有量が5質量%以上、40質量%以下(酸化物換算)であり、かつ、前記希土類元素の酸化物の含有量が20質量%以上、41.0質量%以下(酸化物換算)であることを特徴とするアンモニア分解用触媒。 - 前記長周期型周期表の8族〜10族に属する金属元素が、ロジウム、ルテニウム、コバルトよりなる群から選択される少なくとも1種の元素である請求項1記載のアンモニア分解用触媒。
- 前期希土類元素の酸化物が、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジムよりなる群から選択される少なくとも1種の元素である請求項1または2記載のアンモニア分解用触媒。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の触媒を用いて、アンモニア含有ガス中のアンモニアを分解し、水素含有ガスを製造することを特徴とする水素含有ガスの製造方法。
- 前記アンモニア含有ガスが、さらに酸素を含有する請求項4記載の水素含有ガスの製造方法。
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