JPH06182225A - 水素、酸素および水蒸気を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒 - Google Patents
水素、酸素および水蒸気を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒Info
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- JPH06182225A JPH06182225A JP3171366A JP17136691A JPH06182225A JP H06182225 A JPH06182225 A JP H06182225A JP 3171366 A JP3171366 A JP 3171366A JP 17136691 A JP17136691 A JP 17136691A JP H06182225 A JPH06182225 A JP H06182225A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 担体物質上に触媒層として水素の酸化に影響
を与える金属または対応する金属合金よりなる触媒層が
担持されている、水素、酸素および水蒸気を含有する雰
囲気中の水素を除去するための触媒。 【構成】 薄板、織物、網または粒状物として形成され
ており、そして温度変化の際のその伸びに関して触媒層
と両立でき、かつ水蒸気に対して耐食性である担体物質
よりなる担体上に触媒層を担持せしめる。 【効果】 上記の構成をとることにより、水素および酸
素を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒の触
媒活性が追加的に水蒸気が存在する場合においても失わ
れない。
を与える金属または対応する金属合金よりなる触媒層が
担持されている、水素、酸素および水蒸気を含有する雰
囲気中の水素を除去するための触媒。 【構成】 薄板、織物、網または粒状物として形成され
ており、そして温度変化の際のその伸びに関して触媒層
と両立でき、かつ水蒸気に対して耐食性である担体物質
よりなる担体上に触媒層を担持せしめる。 【効果】 上記の構成をとることにより、水素および酸
素を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒の触
媒活性が追加的に水蒸気が存在する場合においても失わ
れない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素、酸素および水蒸
気を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒に関
する。この触媒は、担体物質上に触媒層として適用され
ている、水素の酸化に影響を与える金属または対応する
合金よりなる。
気を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒に関
する。この触媒は、担体物質上に触媒層として適用され
ている、水素の酸化に影響を与える金属または対応する
合金よりなる。
【０００２】
【従来技術】水素および酸素を含有し従って爆発性であ
るガス混合物から水素を除去することは、原子力発電所
の事故の際に特に重要である。そのようなガス混合物
は、とりわけ軽水炉の炉心溶融事故の際ならびに重水減
速炉のそれの際に発生しうる。更に、燃焼ずみ燃料棒の
蓄積および／または最終廃棄処分の間に、水素およびそ
の同位体が酸素を含有する閉じ込められた雰囲気中に遊
離され、そしてその際一定の危険の可能性が伴われる。
るガス混合物から水素を除去することは、原子力発電所
の事故の際に特に重要である。そのようなガス混合物
は、とりわけ軽水炉の炉心溶融事故の際ならびに重水減
速炉のそれの際に発生しうる。更に、燃焼ずみ燃料棒の
蓄積および／または最終廃棄処分の間に、水素およびそ
の同位体が酸素を含有する閉じ込められた雰囲気中に遊
離され、そしてその際一定の危険の可能性が伴われる。
【０００３】ドイツ特許出願公開第３，７２５，２９０
号には、Ｐｄ- Ｎｉ- Ｃｕ- 合金の触媒層が記載されて
いる。担体物質上に担持されたＰｄ、ＮｉおよびＣｕな
らびにＰｄ- ＡｇまたはＰｄ- Ｃｕよりなる触媒は、炉
心溶融を伴う事故の状況の際に水素を除去するための大
きな可能性を示した。これらの合金は、例えば、ＣＯ、
ＩおよびＳのような触媒毒の存在する場合にもすぐれた
触媒活性を有する。これらの合金は、接触反応まで極め
て僅かな遅延時間しか示さない。
号には、Ｐｄ- Ｎｉ- Ｃｕ- 合金の触媒層が記載されて
いる。担体物質上に担持されたＰｄ、ＮｉおよびＣｕな
らびにＰｄ- ＡｇまたはＰｄ- Ｃｕよりなる触媒は、炉
心溶融を伴う事故の状況の際に水素を除去するための大
きな可能性を示した。これらの合金は、例えば、ＣＯ、
ＩおよびＳのような触媒毒の存在する場合にもすぐれた
触媒活性を有する。これらの合金は、接触反応まで極め
て僅かな遅延時間しか示さない。
【０００４】炉心溶融事故の経過に関する理論的記述に
よれば、水素の遊離は、少量のＣＯ 2 およびＣＯの遊離
を伴うことが予想される。多量の水蒸気もまた事故の間
に放出される。水蒸気は、部分的に過冷却の状態で、そ
して時として加熱の状態で存在する。水蒸気の経時的放
出は、主として事故の成り行きに左右される。しかしな
がら、同様な事故の成り行きの場合においても、安全容
器の種々の空間的配置における水蒸気の含有量は、異っ
ている。水蒸気の放出は、実際上、炉心溶融事故の初め
に考慮されなければならないことが示された。それぞれ
の空間的配置に従って、水蒸気含有量は、時間的に凝縮
により、また異った水蒸気放出に基づいて種々のピーク
を経過する。安全容器の一つの空間において水蒸気含有
量は、短期間に２０％以下の数値から９５％までに達し
うる。
よれば、水素の遊離は、少量のＣＯ 2 およびＣＯの遊離
を伴うことが予想される。多量の水蒸気もまた事故の間
に放出される。水蒸気は、部分的に過冷却の状態で、そ
して時として加熱の状態で存在する。水蒸気の経時的放
出は、主として事故の成り行きに左右される。しかしな
がら、同様な事故の成り行きの場合においても、安全容
器の種々の空間的配置における水蒸気の含有量は、異っ
ている。水蒸気の放出は、実際上、炉心溶融事故の初め
に考慮されなければならないことが示された。それぞれ
の空間的配置に従って、水蒸気含有量は、時間的に凝縮
により、また異った水蒸気放出に基づいて種々のピーク
を経過する。安全容器の一つの空間において水蒸気含有
量は、短期間に２０％以下の数値から９５％までに達し
うる。
【０００５】事故の初期において水蒸気の放出は、算出
されるけれども、水素の最初の放出は、約１時間後に一
定の遅れをもって始まる。最も高い水素濃度は、特に、
炉の圧力容器の故障後、最初の数時間内に装置の中間部
および下部において予期すべきである。長期的には、安
全容器の雰囲気中に発火性のガス混合物の比較的高い富
化が形成されることがあり、そして水素の燃焼の際に安
全容器に危険を及ぼす。
されるけれども、水素の最初の放出は、約１時間後に一
定の遅れをもって始まる。最も高い水素濃度は、特に、
炉の圧力容器の故障後、最初の数時間内に装置の中間部
および下部において予期すべきである。長期的には、安
全容器の雰囲気中に発火性のガス混合物の比較的高い富
化が形成されることがあり、そして水素の燃焼の際に安
全容器に危険を及ぼす。
【０００６】種々の事故の経過の分析の結果、そのよう
な事故の状況においては水蒸気の長期的な発生を算出し
なければならないという結論に導かれる。このことは、
水素を除去するための触媒は、また長期的には水蒸気流
に曝されることを意味する。その際、特にその攻撃性に
ついて知られている脱イオン水を用いて軽水炉を運転す
ることを考慮すべきである。
な事故の状況においては水蒸気の長期的な発生を算出し
なければならないという結論に導かれる。このことは、
水素を除去するための触媒は、また長期的には水蒸気流
に曝されることを意味する。その際、特にその攻撃性に
ついて知られている脱イオン水を用いて軽水炉を運転す
ることを考慮すべきである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決すべき課
題は、雰囲気中に水蒸気が追加的に存在する場合におい
てもそれらの触媒性を失わないような、水素および酸素
を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒を開発
することである。
題は、雰囲気中に水蒸気が追加的に存在する場合におい
てもそれらの触媒性を失わないような、水素および酸素
を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒を開発
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴によ
って解決される。それによれば、担体上の触媒層が薄
板、織物、網または粒状物として形成されており、そし
て温度変化の際のその伸びに関して触媒層と両立でき、
そして水蒸気に対して耐食性である担体物質よりなる担
体上に触媒層を適用することを特徴とする。担体物質の
耐食性は、水蒸気の存在下におけるその酸化を妨げる。
触媒層の剥離の場合においても、接触反応を妨げる酸化
生成物は生成されない。触媒の接触活性は、水蒸気を含
有する雰囲気中においても依然として維持されている。
担体物質と触媒層との温度的両立性のゆえに、両者が互
いに良好に保たれることが重要である。剥離は防止され
る。
よれば特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴によ
って解決される。それによれば、担体上の触媒層が薄
板、織物、網または粒状物として形成されており、そし
て温度変化の際のその伸びに関して触媒層と両立でき、
そして水蒸気に対して耐食性である担体物質よりなる担
体上に触媒層を適用することを特徴とする。担体物質の
耐食性は、水蒸気の存在下におけるその酸化を妨げる。
触媒層の剥離の場合においても、接触反応を妨げる酸化
生成物は生成されない。触媒の接触活性は、水蒸気を含
有する雰囲気中においても依然として維持されている。
担体物質と触媒層との温度的両立性のゆえに、両者が互
いに良好に保たれることが重要である。剥離は防止され
る。
【０００９】担体物質としては、特に、１．５７３２、
１．５７５５のようなＤＩＮ- 表示を有する部分的に少
量のニッケルおよびクロム含有量を有する低合金フエラ
イト鋼およびこれらの系列よりのその他の高級鋼ならび
にオーステナイト鋼が適当であり、これらは、炭素含有
鋼に比較してより低い耐腐食性を有する点においてすぐ
れている。
１．５７５５のようなＤＩＮ- 表示を有する部分的に少
量のニッケルおよびクロム含有量を有する低合金フエラ
イト鋼およびこれらの系列よりのその他の高級鋼ならび
にオーステナイト鋼が適当であり、これらは、炭素含有
鋼に比較してより低い耐腐食性を有する点においてすぐ
れている。
【００１０】触媒層と担体物質との間の熱的両立性を向
上させるために、特許請求の範囲の請求項２によれば、
触媒層および担体物質は、それらの線膨張率に関して互
いに適合せしめられる。すなわち、Ｐｄ- Ｎｉ- Ｃｕ-
Ｂｅ系の層については、１１．７×１０-6ｃｍ／℃の膨
張率を有する担体物質が重要である。選択的に、フエラ
イト鋼、好ましくは、ＣｒおよびＮｉとフエライト状態
をなす前記の低合金の、高耐熱性鋼が選択される。
上させるために、特許請求の範囲の請求項２によれば、
触媒層および担体物質は、それらの線膨張率に関して互
いに適合せしめられる。すなわち、Ｐｄ- Ｎｉ- Ｃｕ-
Ｂｅ系の層については、１１．７×１０-6ｃｍ／℃の膨
張率を有する担体物質が重要である。選択的に、フエラ
イト鋼、好ましくは、ＣｒおよびＮｉとフエライト状態
をなす前記の低合金の、高耐熱性鋼が選択される。
【００１１】白金は、約８．９×１０-6ｃｍ／℃の線膨
張率を有するので、Ｐｔ被覆のためには、純粋なＴｉ、
Ｔｉ- ８．５％Ｍｎ、Ｔｉ- ５％Ａｌならびに約８．７
×１０-6ｃｍ／℃の線膨張率を有するＣｕとのニッケル
富有合金（モネル金属）よりなる担体物質が好ましい。
張率を有するので、Ｐｔ被覆のためには、純粋なＴｉ、
Ｔｉ- ８．５％Ｍｎ、Ｔｉ- ５％Ａｌならびに約８．７
×１０-6ｃｍ／℃の線膨張率を有するＣｕとのニッケル
富有合金（モネル金属）よりなる担体物質が好ましい。
【００１２】担体物質および触媒層の熱伝導度および金
属間相の形成もまた熱的両立性にとって重要である（請
求項３および４参照）。例えば、鉄およびパラジウムの
２物質系においては、金属間相は形成されず、触媒とし
てのＰｄおよび担体物質としての鉄は、より低い脆性を
有する相をもたらす。
属間相の形成もまた熱的両立性にとって重要である（請
求項３および４参照）。例えば、鉄およびパラジウムの
２物質系においては、金属間相は形成されず、触媒とし
てのＰｄおよび担体物質としての鉄は、より低い脆性を
有する相をもたらす。
【００１３】核分裂生成物および構造物質よりなるエー
ロゾルが放出される場合には、水蒸気の存在において
は、触媒を殊に高い温度において攻撃する酸ならびにア
ルカリ含有溶液が生成される。従って、本発明に従え
ば、そのような溶液ならびにホウ酸またはＣＯのような
触媒毒の存在する場合に触媒の抵抗性を保証するような
担体物質が使用される（請求項５参照）。
ロゾルが放出される場合には、水蒸気の存在において
は、触媒を殊に高い温度において攻撃する酸ならびにア
ルカリ含有溶液が生成される。従って、本発明に従え
ば、そのような溶液ならびにホウ酸またはＣＯのような
触媒毒の存在する場合に触媒の抵抗性を保証するような
担体物質が使用される（請求項５参照）。
【００１４】従って、本来の運転自体の間は担体物質
は、構造の変化を示さず、そしてその結果、担体物質と
触媒層との間に触媒層の剥離を惹起する張力が生ずる。
請求項６によれば、温度上昇期の温度範囲および運転温
度において水素および酸素による格子定数の妨害的変化
に導く混晶ならびに相が全く形成されないような担体物
質が好ましいとされる。このようにして担体物質および
触媒層は、温度上昇期の全範囲に亘って混晶および相の
形成の際においても常に両立性を維持する。
は、構造の変化を示さず、そしてその結果、担体物質と
触媒層との間に触媒層の剥離を惹起する張力が生ずる。
請求項６によれば、温度上昇期の温度範囲および運転温
度において水素および酸素による格子定数の妨害的変化
に導く混晶ならびに相が全く形成されないような担体物
質が好ましいとされる。このようにして担体物質および
触媒層は、温度上昇期の全範囲に亘って混晶および相の
形成の際においても常に両立性を維持する。
【００１５】担体物質の水素溶解性ならびに酸化層の形
成および担体物質の表面の粗面性に関する請求項７およ
び９に記載された特徴もまた担体物質の選択にとって重
要である。好ましくは、本発明による担体物質は、水素
に対する低い溶解度しか有しないので、担体物質を冷却
した場合には僅かな水素のみしか放出しない。担体物質
と触媒層との間の酸化物層は、担体と被覆物との間の負
荷に耐える結合を妨げ、そして触媒層の剥離に有利に作
用する。従って、担体物質上の酸化物層は、触媒層の適
用の前に除去される。従って、触媒層は、好ましくは、
サンドブラストされた担体物質上に適用される。この表
面処理は、触媒面をも拡大する。何故ならば、被覆の間
に蒸着されまたはスパッタリングにより適用された触媒
層が担体物質のサンドブラストされた表面の低い部分に
も置かれ、そして粗い表面を引続き持続しながら顕微鏡
的に高い層および低い層の内部に埋込まれる。
成および担体物質の表面の粗面性に関する請求項７およ
び９に記載された特徴もまた担体物質の選択にとって重
要である。好ましくは、本発明による担体物質は、水素
に対する低い溶解度しか有しないので、担体物質を冷却
した場合には僅かな水素のみしか放出しない。担体物質
と触媒層との間の酸化物層は、担体と被覆物との間の負
荷に耐える結合を妨げ、そして触媒層の剥離に有利に作
用する。従って、担体物質上の酸化物層は、触媒層の適
用の前に除去される。従って、触媒層は、好ましくは、
サンドブラストされた担体物質上に適用される。この表
面処理は、触媒面をも拡大する。何故ならば、被覆の間
に蒸着されまたはスパッタリングにより適用された触媒
層が担体物質のサンドブラストされた表面の低い部分に
も置かれ、そして粗い表面を引続き持続しながら顕微鏡
的に高い層および低い層の内部に埋込まれる。
【００１６】従って、全体として本発明により触媒は、
接触反応の間熱の発生によって担体物質によって溶解さ
れることはない。粒子の剥離または触媒層の層の増加
は、避けられる。従って、そのような粒子またはその後
の接触反応の際の剥離された層の増加は、灼熱までの熱
の導入が行われずそして水素を含有する雰囲気の発火し
うることもまた回避される。
接触反応の間熱の発生によって担体物質によって溶解さ
れることはない。粒子の剥離または触媒層の層の増加
は、避けられる。従って、そのような粒子またはその後
の接触反応の際の剥離された層の増加は、灼熱までの熱
の導入が行われずそして水素を含有する雰囲気の発火し
うることもまた回避される。
【００１７】
【実施例】本発明および本発明のより詳細な細目を下記
の実施例の参照の下に更に詳細に説明する。実施例１ Ｐｄ９５重量％、Ｎｉ４重量％、Ｃｕ１重量％を含有
し、そしてフエライト鋼１．５７５５よりなる担体薄板
の両面に担持されているＰｄＮｉＣｕ合金（上記の鋼の
１１．７×１０-6ｃｍ／℃の線膨張率は、ＰｄＮｉＣｕ
合金の１１．７６×１０-6ｃｍ／℃の膨張率に一致す
る）の接触作用を６．５ｌの容量を有する反応室内にお
いて試験する。上記反応室内において、炉心溶融事故に
おける現実的状況に適合せしめたガス混合物を用いて調
整する。反応室内には表面積４８ｃｍ 2 の触媒板が存在
する。
の実施例の参照の下に更に詳細に説明する。実施例１ Ｐｄ９５重量％、Ｎｉ４重量％、Ｃｕ１重量％を含有
し、そしてフエライト鋼１．５７５５よりなる担体薄板
の両面に担持されているＰｄＮｉＣｕ合金（上記の鋼の
１１．７×１０-6ｃｍ／℃の線膨張率は、ＰｄＮｉＣｕ
合金の１１．７６×１０-6ｃｍ／℃の膨張率に一致す
る）の接触作用を６．５ｌの容量を有する反応室内にお
いて試験する。上記反応室内において、炉心溶融事故に
おける現実的状況に適合せしめたガス混合物を用いて調
整する。反応室内には表面積４８ｃｍ 2 の触媒板が存在
する。
【００１８】接触反応の開始前に、上記触媒板を１００
℃および１バールにおいて飽和水蒸気の雰囲気に曝す。
作用時間は、３．２５時間であった。このものは飽和水
蒸気が触媒層における表面のひび割れの形成の際に担体
物質を攻撃しそして接触反応の即時開始を妨げるか否か
を確認するために使用される。次いで反応室内に１．２
９バールの空気および０．１１バールのＨ2 を導入し
た。次いで、反応室に１．２９バールの空気および０．
１１バールのＨ2 を導入した。この雰囲気は、今度は水
蒸気４４容量％、空気５１．６容量％およびＨ2 ４．４
容量％を有する。開始された水素の接触酸化の結果とし
て、上記の導入後、反応室内の圧力は２分以内に２．５
１バールから２．４５バールまで低下した。次いで圧力
は、徐々にそして一定して低下した。これによって、酸
化反応が速やかに始まり、そして２分後にすでに終了し
ており、従って水素は結合されて存在したことが明らか
である。
℃および１バールにおいて飽和水蒸気の雰囲気に曝す。
作用時間は、３．２５時間であった。このものは飽和水
蒸気が触媒層における表面のひび割れの形成の際に担体
物質を攻撃しそして接触反応の即時開始を妨げるか否か
を確認するために使用される。次いで反応室内に１．２
９バールの空気および０．１１バールのＨ2 を導入し
た。次いで、反応室に１．２９バールの空気および０．
１１バールのＨ2 を導入した。この雰囲気は、今度は水
蒸気４４容量％、空気５１．６容量％およびＨ2 ４．４
容量％を有する。開始された水素の接触酸化の結果とし
て、上記の導入後、反応室内の圧力は２分以内に２．５
１バールから２．４５バールまで低下した。次いで圧力
は、徐々にそして一定して低下した。これによって、酸
化反応が速やかに始まり、そして２分後にすでに終了し
ており、従って水素は結合されて存在したことが明らか
である。
【００１９】同じ時間内に触媒板内の温度は、１００℃
から出発して１分以内に２２０℃の最高温度まで上昇し
た。温度は、急速に再び次第に低下した。７分後に板は
再び１００℃の出発温度に達した。
から出発して１分以内に２２０℃の最高温度まで上昇し
た。温度は、急速に再び次第に低下した。７分後に板は
再び１００℃の出発温度に達した。
【００２０】接触反応の経過後に触媒は、光沢のある表
面を示した。触媒層におけるひび割れの形成は、立証さ
れ得なかった。実施例２ 図２に実施例１と同じ組成を有するＰｄＮｉＣｕ合金に
対する水素の接触酸化の反応の経過が再現されている。
このＰｄＮｉＣｕ合金は、フエライト鋼１．５７３２よ
りなる担体板の両面に蒸着されている。この鋼の１１．
７×１０-6ｃｍ／℃の線膨張率は、ＰｄＮｉＣｕ合金の
それによく一致している。担体板は、厚さ０．５ｍｍで
ある。接触反応に対しては全部で４８ｃｍ2 の触媒面が
使用される。
面を示した。触媒層におけるひび割れの形成は、立証さ
れ得なかった。実施例２ 図２に実施例１と同じ組成を有するＰｄＮｉＣｕ合金に
対する水素の接触酸化の反応の経過が再現されている。
このＰｄＮｉＣｕ合金は、フエライト鋼１．５７３２よ
りなる担体板の両面に蒸着されている。この鋼の１１．
７×１０-6ｃｍ／℃の線膨張率は、ＰｄＮｉＣｕ合金の
それによく一致している。担体板は、厚さ０．５ｍｍで
ある。接触反応に対しては全部で４８ｃｍ2 の触媒面が
使用される。
【００２１】図２には、反応室内の圧力の経過ならびに
触媒板の温度の経過が図１と同じ方法で表されている。
最初の実施例とは異って、鋼よりなる担体物質を用いた
触媒板は、接触反応の前に飽和水蒸気の雰囲気に１００
℃において７２時間曝された。
触媒板の温度の経過が図１と同じ方法で表されている。
最初の実施例とは異って、鋼よりなる担体物質を用いた
触媒板は、接触反応の前に飽和水蒸気の雰囲気に１００
℃において７２時間曝された。
【００２２】この実施例の場合には、反応室は、次の組
成を有するガス雰囲気を含む：水蒸気４２．２容量％、
空気５３．６容量％。このガス混合物に水素４．２容量
％を導入した。
成を有するガス雰囲気を含む：水蒸気４２．２容量％、
空気５３．６容量％。このガス混合物に水素４．２容量
％を導入した。
【００２３】図１による実施例におけると同様に、この
場合においてもガス雰囲気中に水素を導入した直後に接
触反応が始まる。
場合においてもガス雰囲気中に水素を導入した直後に接
触反応が始まる。
【００２４】水素の供給の際の反応室内の圧力の上昇と
共に、触媒板内の温度もまた上昇する。水素の接触酸化
は、圧力の低下に導く。反応室内の圧力は、数分間で約
２．３７バールから２．３バールまで低下する。触媒板
内の温度は、１００℃から出発して２分間で約２０５℃
の最高温度まで上昇する。それは次に４分以内に再び１
００℃の最初の値まで低下する。水素は、完全に水蒸気
に変換されている。
共に、触媒板内の温度もまた上昇する。水素の接触酸化
は、圧力の低下に導く。反応室内の圧力は、数分間で約
２．３７バールから２．３バールまで低下する。触媒板
内の温度は、１００℃から出発して２分間で約２０５℃
の最高温度まで上昇する。それは次に４分以内に再び１
００℃の最初の値まで低下する。水素は、完全に水蒸気
に変換されている。
【００２５】この実験の実施後の視覚によるならびに光
学顕微鏡による検査は、触媒の表面が金属的であり、そ
してひび割れおよび沈着物のないことを明らかに示して
いる。実施例３ この実施例によって、高い水素含有量を有する雰囲気に
ついての接触酸化の能力を明らかにする。実施例２にお
けると同様に、フエライト鋼１．５７３２よりなる担体
板上に同じＰｄＮｉＣｕ合金の両面被覆を有する金属薄
板が使用された。触媒の表面積の大きさは、同様に４８
ｃｍ2 であった。この場合には、ガス雰囲気は、次のガ
ス含有量を有するものであった：水蒸気５７．６容量
％、空気３２．９容量％および水素９．５容量％。
学顕微鏡による検査は、触媒の表面が金属的であり、そ
してひび割れおよび沈着物のないことを明らかに示して
いる。実施例３ この実施例によって、高い水素含有量を有する雰囲気に
ついての接触酸化の能力を明らかにする。実施例２にお
けると同様に、フエライト鋼１．５７３２よりなる担体
板上に同じＰｄＮｉＣｕ合金の両面被覆を有する金属薄
板が使用された。触媒の表面積の大きさは、同様に４８
ｃｍ2 であった。この場合には、ガス雰囲気は、次のガ
ス含有量を有するものであった：水蒸気５７．６容量
％、空気３２．９容量％および水素９．５容量％。
【００２６】上述の各実施例におけると同様に、この場
合においても接触反応は、ガス雰囲気中に水素を導入し
た直後に始まる。０．１６５バールの水素を供給した後
に、水素の接触酸化は、圧力低下をもたらし、反応室内
の圧力は、数分間で１．８５バールから１．６０バール
まで低下した。触媒板内の温度は、１００℃から出発し
て１分以内に最高２５０℃まで上昇した。数分以内に水
素は水蒸気に変換された。実施例４ この実施例は、水蒸気を富有するガス雰囲気中での同じ
ＰｄＮｉＣｕ合金を用いる接触酸化の際の反応の経過を
示す。触媒薄板として前述の各実施例に一致する同じ寸
法のものが選択された。担体物質としてフエライト鋼
１．５７３２が使用される。
合においても接触反応は、ガス雰囲気中に水素を導入し
た直後に始まる。０．１６５バールの水素を供給した後
に、水素の接触酸化は、圧力低下をもたらし、反応室内
の圧力は、数分間で１．８５バールから１．６０バール
まで低下した。触媒板内の温度は、１００℃から出発し
て１分以内に最高２５０℃まで上昇した。数分以内に水
素は水蒸気に変換された。実施例４ この実施例は、水蒸気を富有するガス雰囲気中での同じ
ＰｄＮｉＣｕ合金を用いる接触酸化の際の反応の経過を
示す。触媒薄板として前述の各実施例に一致する同じ寸
法のものが選択された。担体物質としてフエライト鋼
１．５７３２が使用される。
【００２７】図４による実施例の場合には、反応室は、
次のガスの含有量を有するガス混合物を含む：水蒸気７
９．２容量％、空気１５．９容量％およびＨ2 ４．９容
量％。実験を実施する前に、触媒薄板を飽和水蒸気の雰
囲気に１００℃において３．７５時間曝した。この水蒸
気および空気を含有する雰囲気中に水素を導入した直後
に、接触酸化が始った。水素を供給した際に反応室内の
圧力の上昇と共に触媒薄板の温度もまた上昇した。水素
の接触酸化は、圧力低下をもたらし、反応室内の圧力
は、約４分以内に約１．２７バールから１．２バールま
で低下した。触媒薄板内の温度は、１００℃から始って
急速に上昇し、そして２分以内に最高１８０℃まで上昇
した。この温度は、次に再び低下し、そして６分後にす
でに１００℃のその最初の数値に達した。水素は、接触
酸化により完全に水蒸気に変換された。実施例５ １．５７３２鋼よりなる担体物質上に担持された同じＰ
ｄＮｉＣｕ合金における水素富有ガス雰囲気の場合の反
応の経過を検討する。薄板の寸法は、実施例２、３およ
び４に一致する。反応室中には、次のガス含有量を有す
る雰囲気が装入される：水蒸気４２．５容量％、空気４
３．５容量％およびＨ2 １４容量％。接触反応の開始前
に、触媒薄板は、飽和水蒸気の雰囲気に１００℃におい
て２．５時間曝された。
次のガスの含有量を有するガス混合物を含む：水蒸気７
９．２容量％、空気１５．９容量％およびＨ2 ４．９容
量％。実験を実施する前に、触媒薄板を飽和水蒸気の雰
囲気に１００℃において３．７５時間曝した。この水蒸
気および空気を含有する雰囲気中に水素を導入した直後
に、接触酸化が始った。水素を供給した際に反応室内の
圧力の上昇と共に触媒薄板の温度もまた上昇した。水素
の接触酸化は、圧力低下をもたらし、反応室内の圧力
は、約４分以内に約１．２７バールから１．２バールま
で低下した。触媒薄板内の温度は、１００℃から始って
急速に上昇し、そして２分以内に最高１８０℃まで上昇
した。この温度は、次に再び低下し、そして６分後にす
でに１００℃のその最初の数値に達した。水素は、接触
酸化により完全に水蒸気に変換された。実施例５ １．５７３２鋼よりなる担体物質上に担持された同じＰ
ｄＮｉＣｕ合金における水素富有ガス雰囲気の場合の反
応の経過を検討する。薄板の寸法は、実施例２、３およ
び４に一致する。反応室中には、次のガス含有量を有す
る雰囲気が装入される：水蒸気４２．５容量％、空気４
３．５容量％およびＨ2 １４容量％。接触反応の開始前
に、触媒薄板は、飽和水蒸気の雰囲気に１００℃におい
て２．５時間曝された。
【００２８】水素の接触酸化を開始した結果、その導入
後、反応室内の圧力は、３分以内に２．７７バールから
２．４０バールまで低下した。温度は、高いＨ2 濃度の
ゆえに１分以内に１００℃から４１５℃の最高温度まで
上昇した。３分後に薄板は、再び最初の温度に達し、こ
の薄板の温度は１１５℃であった。
後、反応室内の圧力は、３分以内に２．７７バールから
２．４０バールまで低下した。温度は、高いＨ2 濃度の
ゆえに１分以内に１００℃から４１５℃の最高温度まで
上昇した。３分後に薄板は、再び最初の温度に達し、こ
の薄板の温度は１１５℃であった。
【００２９】接触反応の経過後、触媒薄板は、光沢のあ
る表面を示した。この触媒層におけるひび割れの発生
は、顕微鏡による観察によっては確認できなかった。
る表面を示した。この触媒層におけるひび割れの発生
は、顕微鏡による観察によっては確認できなかった。
【図１】フエライト鋼１．５７５５よりなる担体薄板上
に両面に被覆として適用された、Ｐｄ９５重量％、Ｎｉ
４重量％、Ｃｕ１重量％を含有するＰｄＮｉＣｕ合金に
おける水素の接触酸化の際の反応室内の圧力の経過、な
らびに遊離の水素および酸素を含有する飽和水蒸気の雰
囲気中に１００℃において曝された後の担体薄板にその
際現われた温度の経過を示す。
に両面に被覆として適用された、Ｐｄ９５重量％、Ｎｉ
４重量％、Ｃｕ１重量％を含有するＰｄＮｉＣｕ合金に
おける水素の接触酸化の際の反応室内の圧力の経過、な
らびに遊離の水素および酸素を含有する飽和水蒸気の雰
囲気中に１００℃において曝された後の担体薄板にその
際現われた温度の経過を示す。
【図２】同じＰｄＮｉＣｕ合金において、ただし１．５
７３２鋼よりなる担体薄板上に適用された上記合金にお
ける図１と同様な圧力および温度の経過を示す。
７３２鋼よりなる担体薄板上に適用された上記合金にお
ける図１と同様な圧力および温度の経過を示す。
【図３】同じ担体物質上に担持された図２に記載された
触媒による、水蒸気５７．６容量％、空気３２．９容量
％およびＨ2 ９．５容量％を含有する雰囲気中での接触
酸化の際の圧力および温度の経過を示す。
触媒による、水蒸気５７．６容量％、空気３２．９容量
％およびＨ2 ９．５容量％を含有する雰囲気中での接触
酸化の際の圧力および温度の経過を示す。
【図４】同じ担体物質を有する触媒における、水蒸気７
９．２容量％、空気１５．９容量％およびＨ2 ４．９容
量％を含有する雰囲気中での接触酸化の際の圧力および
温度の経過を示す。
９．２容量％、空気１５．９容量％およびＨ2 ４．９容
量％を含有する雰囲気中での接触酸化の際の圧力および
温度の経過を示す。
【図５】同じ担体物質上の図２において記載された触媒
における、水蒸気４２．５容量％、空気４３．５容量％
およびＨ2 １４容量％を含有する雰囲気中での接触酸化
の際の圧力および温度の経過を示す。
における、水蒸気４２．５容量％、空気４３．５容量％
およびＨ2 １４容量％を含有する雰囲気中での接触酸化
の際の圧力および温度の経過を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591148576 ゲゼルシヤフト・フユール・レーアクトー ルジッヒェルハイト・（ゲー・エル・エ ス）・ミト・ベシュレンクテル・ハフツン グ ドイツ連邦共和国、ケルン１、シュウェル トネルガッセ、１ (72)発明者 アミヤ・クマール・チヤクラボルテイ ドイツ連邦共和国、エルフトシユタット、 タンネンウエーク、９アー (72)発明者 ユルゲン・ローデ ドイツ連邦共和国、ベルギッシユ−グラー トバッハ２、ウイルヘルムスヘーエ、11 (72)発明者 カールーハインツ・クラット ドイツ連邦共和国、ユーリッヒ、ウエンデ リヌスストラーセ、64 (72)発明者 ヘルムート・ウエンツル ドイツ連邦共和国、ユーリッヒ、ノルトス トラーセ、８ (72)発明者 ラルフ・コンラート ドイツ連邦共和国、シン、ベルリネル・ス トラーセ、10
Claims (9)
- 【請求項１】 担体物質上の触媒層として適用されてい
る、水素の酸化に影響を与える金属または対応する金属
合金よりなる、水素、酸素および水蒸気を含有する雰囲
気中の水素を酸化するための触媒において、担体物質が
触媒層と熱的に両立しうる薄板、織物、網または粒状物
として結合されておりそして水蒸気に対して耐食性であ
ることを特徴とする上記水素、酸素および水蒸気を含有
する雰囲気中の水素を酸化するための触媒。 - 【請求項２】 担体物質および触媒層の線膨張率がほぼ
等しくそして温度上昇と同様に変動なしに直線的に増大
することを特徴とする請求項１による触媒。 - 【請求項３】 担体物質および触媒層の熱伝導率の差が
僅少であることを特徴とする請求項１による触媒。 - 【請求項４】 担体物質と触媒層との間に、脆い金属間
相を含まない中間層が形成されていることを特徴とする
請求項１〜３のうちのいずれかによる触媒。 - 【請求項５】 担体物質が酸またはアルカリ含有化合物
または毒例えばホウ酸に対して抵抗性であることを特徴
とする請求項１〜４のうちのいずれかによる触媒。 - 【請求項６】 担体物質が操作の際の温度上昇の間に、
格子定数の微々たる変化のみしか生じないような、水素
および酸素との混晶または相のみを形成することを特徴
とする請求項１〜５のうちのいずれかによる触媒。 - 【請求項７】 担体物質が低い水素溶解度を示すことを
特徴とする請求項１〜６のうちのいずれかによる触媒。 - 【請求項８】 担体物質と触媒相との間に酸化物層が形
成されていないことを特徴とする請求項１〜７のうちの
いずれかによる触媒。 - 【請求項９】 触媒層がサンドブラストされた担体物質
上に適用されていることを特徴とする請求項１〜８のう
ちのいずれかによる触媒。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4022236 | 1990-07-12 | ||
| DE4041661A DE4041661C2 (de) | 1990-07-12 | 1990-12-22 | Katalysator zur Oxidation von Wasserstoff in Wasserstoff, Wasserdampf und Sauerstoff enthaltender Atmosphäre |
| DE40222365 | 1990-12-22 | ||
| DE40416615 | 1990-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06182225A true JPH06182225A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=25894943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3171366A Pending JPH06182225A (ja) | 1990-07-12 | 1991-07-11 | 水素、酸素および水蒸気を含有する雰囲気から水素を除去するための触媒 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5198405A (ja) |
| EP (1) | EP0467110B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06182225A (ja) |
| AT (1) | ATE114292T1 (ja) |
| CA (1) | CA2046820C (ja) |
| DE (1) | DE59103569D1 (ja) |
| RU (1) | RU2099137C1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5643850A (en) * | 1991-03-09 | 1997-07-01 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Process for the production of a catalyst layer on a carrier material and catalyst with a catalyst layer for the removal of hydrogen from a hydrogen and oxygen-containing gas mixture |
| US5525570A (en) * | 1991-03-09 | 1996-06-11 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Process for producing a catalyst layer on a carrier and a catalyst produced therefrom |
| US5285486A (en) * | 1992-11-25 | 1994-02-08 | General Electric Company | Internal passive hydrogen peroxide decomposer for a boiling water reactor |
| US5287392A (en) * | 1992-11-25 | 1994-02-15 | General Electric Company | Internal passive water recombiner/hydrogen peroxide decomposer for a boiling water reactor |
| US5392325A (en) * | 1993-05-21 | 1995-02-21 | General Electric Company | Method and apparatus for local protection of piping systems from stress corrosion cracking |
| DE19548235C2 (de) * | 1995-12-22 | 1999-02-25 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Vorrichtung zur Entfernung von Wasserstoff aus einem Gasgemisch und Anwendung der Vorrichtung |
| JP2000098075A (ja) | 1998-07-23 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 可燃性ガス除去装置 |
| GB0425152D0 (en) * | 2004-11-15 | 2004-12-15 | Middlesex Silver Co Ltd | Fabric structure |
| DE102008013213B3 (de) | 2008-03-07 | 2010-02-18 | Areva Np Gmbh | Verfahren zur katalytischen Rekombination von in einem Gasstrom mitgeführtem Wasserstoff mit Sauerstoff sowie Rekombinationssystem zur Durchführung des Verfahrens |
| WO2018026994A1 (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Dow Global Technologies Llc | Process for increasing the service life of a solar receiver |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3773894A (en) * | 1971-07-22 | 1973-11-20 | Exxon | Nitrogen oxide conversion using reinforced nickel-copper catalysts |
| US3873472A (en) * | 1972-10-28 | 1975-03-25 | Kanegafuchi Chemical Ind | Catalyst for the purification of exhaust gases and process for preparing the catalyst |
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