一酸化炭素の高効率酸化のための多孔質無機触媒膜の開発

高效氧化一氧化碳多孔无机催化膜的研制

• 批准号: 13126217
• 负责人: 草壁 克己
• 金额: $ 6.27万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13126217/
• 关键词: 無機膜; 燃料電池; 水素; 一酸化炭素; 選択酸化; 触媒膜; 改質; 反応分離; 触媒・化学プロセス; ナノ材料; 反応・分離; 酸化反応; ゼオライト; 多孔質材料; 貴金属; ゾルゲル; 触媒; 分離

多孔質α-アルミナ支持管上に水熱合成法でY型ゼオライト膜を合成し、イオン交換法によって白金を担持して分離機能と反応機能を持つ触媒膜とした。固体高分子電解質燃料電池の燃料水素となる改質水素からの一酸化炭素の除去を目的として、白金担持Y型ゼオライト触媒膜による一酸化炭素の選択酸化における反応分離挙動を詳細に検討した。その結果、膜透過では一酸化炭素に比べて水素の透過速度が速いので、水素と一酸化炭素(濃度1%)の混合空気を供給すると膜透過側では一酸化炭素が希釈できた。さらに供給側に一酸化炭素と同濃度の酸素を供給することによって、白金触媒上で酸化反応が進行し、反応温度200℃以上では透過側の一酸化炭素濃度が8ppm以下になった。一酸化炭素の酸化反応はLangmuir-Hinshelwood型の速度式に従うために、一酸化炭素濃度が低くなると逆に膜透過側では反応速度が増大し、酸化が効率的に進むことを明らかにした。また、膜内では拡散速度の違いから、水素に比べて一酸化炭素の滞留時間が長くなるために、水素に対する一酸化炭素の選択酸化性が向上することを明らかにした。白金担持Y型ゼオライト触媒膜について、反応および透過の速度解析モデルを提案し、触媒膜の反応特性を解析した。その結果、膜の透過側における水素および一酸化炭素の流束の実測値が、計算値と一致することから、本速度解析モデルを触媒膜反応装置の設計に適用できることを明らかにした。

Porous α-Alpha-AlphaAlpha The purpose of removing acidified carbon from fuel water of solid polymer electrolyte fuel cell is discussed in detail. As a result, the membrane transmission rate of an acidified carbon is higher than that of water, and the mixed air supply of water and an acidified carbon (concentration 1%) is higher than that of an acidified carbon. For example, if the reaction temperature is higher than 200℃, the concentration of acidified carbon on the transmission side is lower than 8ppm. A Langmuir-Hinshelwood type reaction velocity equation for acidified carbon increases with increasing acidified carbon concentration and increasing acidified carbon penetration rate. In addition, the dispersion velocity in the membrane is higher than that in the acidified carbon, and the retention time of the acidified carbon is higher than that in the acidified carbon. Platinum supported Y-type catalyst film for reaction, reflection and transmission velocity analysis As a result, the measured and calculated values of the flow of water and acidified carbon on the transmission side of the membrane are consistent with each other. It is clear that this velocity analysis device is applicable to the design of catalytic membrane reactors.

项目成果

Y.Hasegawa: "Selective Oxidation of CO in H_2 by Permeation through Catalytically Active Zeolite Membranes"J. Chem. Eng. Japan. 35・12. 1244-1251 (2002)

Y. Hasekawa：“通过催化活性沸石膜选择性氧化 H_2”J. Chem. 1244-1251 (2002)。

Y.Hasegawa et al.: "Oxidation of CO in Hydrogen-rich Gas Using a Novel Membrane Combined with a Microporous SiO_2 Layer and a Metal-Loaded γ-Al_2O_3 Layer"Applied Catalysis A : General. 225・1. 109-115 (2002)

Y.Hasekawa等人：“使用结合微孔SiO_2层和负载金属的γ-Al_2O_3层的新型膜氧化富氢气体中的CO”应用催化A：一般225・1。 2002）

K.I.Sotowa: "Enhancement of CO Oxidation by Use of H_2-Selective Membranes Impregnated with Noble-Metal Catalysis"Int. J. Hydrogen Energy. 27・3. 339-346 (2002)

K.I.Sotowa：“利用贵金属催化剂浸渍的 H_2 选择性膜增强 CO 氧化”，Int. 27・3 (2002)。

Y.Hasegawa: "The Influence of Feed Composition on CO Oxidation Using Zeolite Membranes loaded with Metal Catalysis"Microporous & Mesoporous Materials. 53. 37-43 (2002)

Y.Hasekawa：“进料成分对使用负载金属催化的沸石膜进行 CO 氧化的影响”微孔

Y.Hasegawa: "Oxidation of CO in Hydrogen-rich Gas Using a Novel Membrane Combined with a Microporous SiO_2 Layer and a Metal-Loaded γ-Al_2O_3 Layer"Applied Catalysis A : General. 225(1-2). 109-115 (2002)

Y.Hasekawa：“使用结合微孔 SiO_2 层和负载金属的 γ-Al_2O_3 层的新型膜氧化富氢气体中的 CO”应用催化 A：概述 109-115。 2002）