一方向凝固した耐粉化性共晶系水素貯蔵合金を隔膜触媒とした水素化反応特性の研究

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水素貯蔵能に富む合金LaNi_5の欠点である水素吸収・放出に基づく崩壊・微粉化性を、延性で触媒能に富むNi金属と共晶凝固させ耐微粉化性の一方向共晶合金丸棒(10mmφ,100mm〓)を得、厚さ5mmに切断して隔膜触媒とした。ステンレス鋼製反応器に隔膜として取り付けて、(1)エチレン水素化(気相反応)、(2)1-オクテン水素化(液相反応)に対する反応試験を行った。隔膜触媒の活性尺度としては単位面積当たりの1次反応速度定数Ks(s^<-1>m^<-2>)を用いた。<1>気相反応のエチレン水素化反応実験から、(1)まず、この反応が起きること、(2)純エチレンを合金面に接触させるとコーク生成で活性が劣化することから純エチレンを用いず水素で希釈した。(3)水素希釈により1/10のエチレン濃度とした。この条件で、以下の実験を行い成果が得られた。(4)水素供給圧Pに対して吸収水素がα相をとるとき、Ksは√<P>に比例する。Pが高くなりβ相をとる状態では、Ksは急激に減少し、それより高いPでも一定を示す。(5)α相、α+β相およびβ相の圧状態3点でKsに対する温度変化を測定し、見掛けの活性化エネルギEaを求めると、いずれも同値の41.9Kj/molを得た。このことから表面反応律速が推定できた。(6)α相からβ相に移る領域で一定の条件を保ち反応を続けると一定を保っていたKsが突然急低下する。この現象はβ相の形成によるものと推定される。これよりβ相水素は金属原子と化学結合し非拡散性と考えられる。また本研究に先立って測定されたCPI曲線の結果ともよく符合した。<2>液相反応のオクテン水素化実験から気相反応と同様に、(7)Eaが40Kj/molであり、β相形成によると思われる急激な活性低下がみられた。しかし(8)Ksは√<P>に対して直線的ではなく、指数関数的であること、Ksがエチレンに対するそれの10^<-4>倍という小さい値を示した。以上、今後の研究発展に役立つ萌芽的知見が得られた。