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アンモニア分解触媒とその製造方法および、これを用いた装置

国内特許コード P150012321
整理番号 S2015-0333-N0
掲載日 2015年10月5日
出願番号 特願2015-132223
公開番号 特開2016-064407
出願日 平成27年6月30日(2015.6.30)
公開日 平成28年4月28日(2016.4.28)
優先権データ
  • 特願2014-187924 (2014.9.16) JP
発明者
  • 宮尾 敏広
  • 東山 和寿
  • 山下 壽生
  • 橋本 登
  • 出来 成人
  • 渡辺 政廣
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 アンモニア分解触媒とその製造方法および、これを用いた装置
発明の概要 【課題】細孔によるアンモニアの吸着と金属粒子の粒径の最適化を同時に実現するアンモニア分解触媒、分解触媒の製造方法、アンモニの分解方法及び装置の提供。
【解決手段】アンモニア分解能を有する金属粒子と、金属粒子の粒径よりも小さな径の細孔を有しかつ金属粒子と接触する多孔質材料と、を有するアンモニア分解触媒。金属粒子が担体に担持された担持金属触媒を備え、多孔質材料は、担持金属触媒を被覆する被覆層である、アンモニア分解触媒。被覆層上にさらに前記金属粒子を担持し、担持された金属粒子の表面をさらに多孔質材料で被覆する、アンモニア分解触媒。金属粒子は、遷移金属又は貴金属の粒子であり、多孔質材料は、ZSM5、シリカライト、チタン含有ゼオライトから選ばれた少なくとも1つであり、担体は、モルデナイト、ZSM5、フェリエライト、ベータ型ゼオライト、Y型ゼオライト、から選ばれた少なくとも1つのアンモニア分解触媒。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


再生可能エネルギーの利用促進による持続可能な社会の構築は、地球温暖化の原因を作り出した先進国の使命である。再生可能エネルギー利用促進の障害の多くはエネルギーの供給地と需要地の地理的乖離に起因しており、生産地で得られたエネルギーを安全かつ効率的に需要地に運ぶ技術の開発が必須といえる。アンモニアは分子中に17wt%の水素を含み、その分解の際には水素、窒素以外の生成物のない理想的なエネルギーキャリアー(EC)であり、その合成法が既に工業的に確立されていることから最も実現性の高いECの一つと言える。アンモニア合成-分解システムでは、分解物が水素と窒素であることから使用済みECを供給地に戻すリサイクル工程が不要であることも大きな利点である。



このような背景から、アンモニア触媒の分解速度を向上させ、より効率よく水素を製造するための技術の確立が水素社会の実現のために強く望まれている。特許文献1には、アンモニアガスを燃焼させて駆動力を得るアンモニア燃焼エンジンであって、燃焼ガスの排熱を利用してアンモニアを分解するアンモニア分解反応器を有することを特徴としたアンモニア燃焼エンジンが開示されている。この装置では、アンモニア分解反応器はアンモニア燃焼反応器の上流に設置され、アンモニア分解によって生じた水素がアンモニア燃焼反応器の助燃ガスとして利用される。

産業上の利用分野


本発明はアンモニア分解触媒、その製造法およびアンモニア分解触媒を用いた装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
アンモニア分解能を有する金属粒子と、
前記金属粒子の粒径よりも小さな径の細孔を有しかつ前記金属粒子と接触する多孔質材料と、
を有するアンモニア分解触媒。

【請求項2】
前記金属粒子が担体に担持された担持金属触媒を備え、
前記多孔質材料は、前記担持金属触媒を被覆する被覆層である、
請求項1に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項3】
アンモニアを水素と窒素に分解する担持金属触媒と、前記担持金属触媒の表面を覆うアンモニア吸着能を有する多孔質材料の被覆層を備えるアンモニア分解触媒。

【請求項4】
前記被覆層上にさらに前記金属粒子を担持し、前記担持された金属粒子の表面をさらに前記多孔質材料で被覆する、
請求項2又は請求項3に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項5】
前記金属粒子は、前記多孔質材料の結晶中に含まれる、
請求項1に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項6】
前記多孔質材料は、前記金属粒子を担持する担体である、
請求項1に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項7】
前記金属粒子は、遷移金属又は貴金属の粒子である、
請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項8】
前記アンモニア分解触媒における前記金属粒子の質量分率が0.1~40%の範囲である、
請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項9】
前記金属粒子の粒径が1~20nmである、
請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項10】
前記多孔質材料の前記細孔の径は、0.2~3.0nmである、
請求項1~請求9のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項11】
前記多孔質材料は、ZSM5、シリカライト、チタン含有ゼオライトから選ばれた少なくとも1つである、
請求項1~請求項10のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項12】
前記担体は、モルデナイト、ZSM5、フェリエライト、ベータ型ゼオライト、Y型ゼオライト、から選ばれた少なくとも1つである、
請求項2~請求項11のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒。

【請求項13】
アンモニア分解能を有する担持金属触媒に対し、水熱合成法により前記担持金属触媒に担持された金属の粒径より小さな径の細孔を有する多孔質材料の被覆層を形成する、
アンモニア分解触媒の製造方法。

【請求項14】
アンモニア分解能を有する金属粒子の金属塩水溶液に多孔質材料を浸漬させた混合液を蒸発乾固させて前記金属塩を前記多孔質材料の外表面に析出させ、前記金属粒子を前記多孔質材料の外表面に担持させるアンモニア分解触媒の製造方法。

【請求項15】
請求項1~請求項12のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒を用いて水素を製造する外熱式水素製造装置であって、加熱部にアンモニアと空気を供給しその燃焼熱で前記アンモニア分解触媒を加熱する、
水素製造装置。

【請求項16】
アンモニア分解方法であって、
270℃~550℃の動作温度にて請求項1~請求項12のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒にアンモニアを流通させ、前記流通させたアンモニアの分解転化率が90%以上となるまでアンモニアを分解するアンモニア分解方法。

【請求項17】
他のアンモニア分解装置によりアンモニア分解がされた後に残存するアンモニアを、請求項1~請求項12のいずれか1項に記載のアンモニア分解触媒に流通することで前記残存するアンモニアをさらに分解するアンモニア分解方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015132223thum.jpg
出願権利状態 公開
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