改質ガス中の微量一酸化炭素の高選択的除去触媒に関する研究

高选择性脱除重整气中痕量一氧化碳的催化剂研究

• 批准号: 10875173
• 负责人: 渡辺 政廣
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10875173/
• 关键词: 高分子電解質燃料電池; 改質ガス; ゼオライト; 一酸化炭素; 選択的酸化

改質ガスを燃料とする高分子電解質燃料電池では、燃料中に少量のCOが存在すると、アノード触媒の被毒により深刻な電池性能の低下が起る。それ故、実用化に向けて、CO被毒の問題は最も大きな障害である。この問題の解決には燃料中のCOを予め大幅に低減する選択酸化除去触媒を開発することが重要である。昨年度は、Pt-Ru/モルデナイトのH_2中1%COの酸化除去活性が、Pt/モルデナイト、Ru/モルデナイトに比べ、低温で著しく向上することを見い出している。本年度はPt-Ru/モルデナイトのCO酸化特性について、さらに検討した。Pt-Ru/モルデナイトはガス流速を変えても、150℃でCO転化率、選択性とも約90%と高い値を維持したが、高温域では若干副反応のCO水素化が起り、燃料H_2のロスがあることがわかった。 In-situ FT-IRで解析したところ、 Pt-Ru/モルデナイトは反応中、 Pt表面のCO被覆率が低く抑えられるため、低温でも高いCO酸化活性を示すが、同時に活性点にH吸着も可能なため水素化が進行することがわかった。そこで、Ruと同様、PtへのCO吸着性を弱め、水素化活性のないFeをPtと合金化し、モルデナイトに担時したところ、100℃でもCO転化率がほぼ100%を示し、高温域でも水素化が見られない優れた触媒特性を示した。以上のようにゼオライト細孔内を反応場として利用することで、反応性の極めて高いH_2を主成分とする改質ガス中にわずか1%程度存在するCOを選択的に酸化除去する画期的な性能を持つ触媒が得られた。この成果は改質ガス作動型PEFCの実用化に大きく貢献できるものと考える。

Polymer electrolyte fuel cells are modified to reduce the presence of small amounts of CO in the fuel and to reduce the performance of the fuel cell due to poisoning of the catalyst. Therefore, the problem of CO poisoning is the biggest obstacle. The solution to this problem is to significantly reduce CO in the fuel and to develop selective acidification to remove catalysts. Last year, Pt-Ru/Ru catalyst was used to remove 1% CO from H_2. Pt/Ru catalyst was used to remove CO from H_2. Ru/Ru catalyst was used to remove CO from H_2 at low temperature. This year, the CO acidification characteristics of Pt-Ru/Cu alloy were investigated. Pt-Ru/H_2O/H_2O/H_2O/ In-situ FT-IR analysis, Pt-Ru/Pt reaction, Pt surface CO coverage from low to low temperature, high CO acidification activity, simultaneous adsorption of active site H possible hydration progress. For example, Ru and Pt have weak CO adsorption, hydration activity, Fe and Pt alloying, and CO conversion rate of 100% at 100℃. For example, hydration activity of Pt and Pt has excellent catalyst characteristics at high temperature. The reaction field in the pores of the catalyst is utilized, and the reaction temperature is extremely high. H_2 is the main component in the modification process, and CO is present at a level of 1% in the modification process. The performance of the catalyst is maintained during the acidification process. The results of this research are as follows: (1) The application of modified active PEFC has contributed greatly to the development of PEFC.