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メタン水蒸気改質用触媒とその製造方法並びにこれを用いた水素の製造方法

国内特許コード P110003496
整理番号 B39P11
掲載日 2011年6月22日
出願番号 特願2005-193649
公開番号 特開2007-007599
登録番号 特許第5072200号
出願日 平成17年7月1日(2005.7.1)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
登録日 平成24年8月31日(2012.8.31)
発明者
  • 飯島 澄男
  • 湯田坂 雅子
  • 村田 克之
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 日本電気株式会社
発明の名称 メタン水蒸気改質用触媒とその製造方法並びにこれを用いた水素の製造方法
発明の概要 【課題】 従来の500℃以上、実際には700-800℃という高温度条件を必要とすることなく、より低い、500℃未満の反応温度において高効率での水素製造を可能とする、メタン水蒸気改質用の新しい触媒とこれを用いた水素製造方法を提供する。
【解決手段】 細孔性炭素材に貴金属の1種以上または貴金属とランタニド金属の各々1種以上が担持されていることを特徴とするメタン水蒸気改質用触媒を用いる。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


燃料電池の燃料である水素は、天然には産出しないため、何らかの方法で製造しなければならない。現状ではメタンからの水蒸気改質による製造が最も重要な手法である。ただ、メタン改質は吸熱反応であるため、現状では、水素の製造には500℃以上、より実際的には700-800℃程度で高温加熱しながら反応させる必要がある。しか、固体電解質燃料電池は80℃程度で作動するので、高温をかけるのはエネルギーの無駄であり、水素の製造もより低温で行うのが望ましい。コージェネレーションと組み合わせるなど効率化の手法もあるがそれでも80℃で作動する燃料電池に対して700℃以上もの高温をかけることはエネルギーの無駄である。さらに700-800℃の高温条件とするため、水素製造装置が巨大なものとなるという欠点も生ずる。



このような現状において、水素の製造方法についての様々な検討が進められており、メタンやその他の炭化水素の水蒸気改質による水素の製造や水素への交換に、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Rh(ロジウム)、Ru(ルテニウム)という貴金属、あるいはニッケル(Ni)をアルミナ、セリア、シリカ等の酸化物担体に担持した触媒を用いることも提案されている(たとえば特許文献1-3)。また、一方、メタンの水蒸気改質反応とは異なるが、酸化物担体や黒鉛化カーボンファイバまたはカーボンナノファイバ担体にパラジウム(Pd)とニッケル(Ni)という極めて特定の組合せの金属を担持した触媒を用いて炭化水素の分解によって水素を製造する方法が知られてもいる(特許文献4)。



しかしながら、これまでのところ、簡便に、より低い温度での高効率でのメタンの水蒸気改質反応によって水素製造を可能とすることは実際的には成功していないのが実情である。



このような状況において、上記の問題を解決できる新しい技術手段が確立されるのであれば、より低い温度での水素製造が可能となれば、装置の小型化も可能となり、自動車への搭載の道も開ける。また、家庭用燃料電池システムへの搭載も容易なものとなる。
【特許文献1】
特開2002-255508号公報
【特許文献2】
特開2003-190742号公報
【特許文献3】
特開2003-243018号公報
【特許文献4】
特開2004-74061号公報

産業上の利用分野


本発明は、燃料電池の燃料等としての水素をメタンの水蒸気改質反応により製造するのに有用な新しい触媒とその製造方法、並びにこれを用いたメタン水蒸気改質による水素の製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
カーボンナノホーンに貴金属の1種以上または貴金属とランタニド金属の各々1種以上が担持されていることを特徴とするメタン水蒸気改質用触媒。

【請求項2】
担持されている金属が、Pt、Ru、Eu・Ptのいずれかであることを特徴とする請求項1のメタン水蒸気改質用触媒。

【請求項3】
請求項1または2の触媒の製造方法であって、貴金属または貴金属とランタニド金属の化合物溶液とカーボンナノホーンとを混合し、蒸発乾固あるいは吸着担持することを特徴とするメタン水蒸気改質用触媒の製造方法。

【請求項4】
カーボンナノホーンを、あらかじめ酸化処理あるいは水素処理した後に金属の化合物溶液と混合することを特徴とする請求項3のメタン水蒸気改質用触媒の製造方法。

【請求項5】
請求項3または4の方法における蒸発乾固あるいは吸着担持後に、200℃~350℃の温度において水素接触処理することを特徴とするメタン水蒸気改質用触媒の製造方法。

【請求項6】
請求項1または2の触媒を用い、メタンの水蒸気改質反応によって水素を製造することを特徴とするメタンの水蒸気改質反応による水素の製造方法。

【請求項7】
200℃~700℃の反応温度により水蒸気改質反応を行うことを特徴とする請求項6のメタンの水蒸気改質反応による水素の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005193649thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) SORST 平成14年度採択課題
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