非平衡合金を前駆体とする燃料電池用メタン直接改質アノード触媒の開発

液体急冷法により作製した非晶質Ni-Zr合金薄帯に酸化還元処理を施して得られる準安定正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒が二酸化炭素の接触水素化反応に極めて高活性を示すことがわかっている。この高活性は非晶質Zr基合金を酸化処理することによって得られる準安定正方晶ジルコニアが触媒担体として重票な働きを担っていることで発現することから、本年度はCu-Zr系非晶質合金薄帯を酸化還元することで、準安定正方晶ジルコニア担持銅触媒を作製し、そのメタノール水蒸気改質反応による水素製造を試みた。Cu-Zr非晶質合金中の銅含有量を30、40、50、60、70at.%と連続的に変化させ、酸化後の正方晶ジルコニアの形成量を調べたところ、銅含有量30、40at.%の合金では、正方晶ジルコニアは形成されず、単斜晶ジルコニアのみが形成されるが、銅含有量が50、60、70at.%と増加するにつれて、正方晶ジルコニアの存在比は増大し、Cu_<70>Zr_<30>(at.%)合金においてその存在比は、約0.7まで上昇した。水素還元による触媒活性化後にメタノール水蒸気改質反応に供したところ、合金前駆体時の銅含有量が30、40at.%の触媒では、ほとんど触媒活性を示さなかったが、銅含有量が50、60、70at.%と増加するにつれて、触媒活性を発現するようになり、その水素発生量は銅含有量、すなわち正方晶ジルコニアの存在比の増大とともに上昇し、Cu_<70>Zr_<30>合金触媒において、反応温度653K、原料供給量LHSV=14の条件にて、最大370ml/min・gに達した。以上のことから、二酸化炭素の接触水素化反応と同様に、メタノールの水蒸気改質反応においても正方晶ジルコニアの触媒担体としての有効性が確認され、またCu-Zr非晶質合金前駆体を酸化処理した際に正方晶ジルコニアが形成される組成範囲および酸化処理条件が明らかとなった。

液体急冷法により作製した非晶質Ni-Zr合金薄帯に酸化還元処理を施して得られる準安定正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒が二酸化炭素の接触水素化反応に極めて高活性を示すことがわかっている。この高活性は非晶質Zr基合金を酸化処理することによって得られる準安定正方晶ジルコニアが触媒担体として重票な働きを担っていることで発現することから、本年度はCu-Zr系非晶質合金薄帯を酸化還元することで、準安定正方晶ジルコニア担持銅触媒を作製し、そのメタノール水蒸気改質反応による水素製造を試みた。Cu-Zr非晶質合金中の銅含有量を30、40、50、60、70at.%と連続的に変化させ、酸化後の正方晶ジルコニアの形成量を調べたところ、銅含有量30、40at.%の合金では、正方晶ジルコニアは形成されず、単斜晶ジルコニアのみが形成されるが、銅含有量が50、60、70at.%と増加するにつれて、正方晶ジルコニアの存在比は増大し、Cu_<70>Zr_<30>(at.%)合金においてその存在比は、約0.7まで上昇した。水素還元による触媒活性化後にメタノール水蒸気改質反応に供したところ、合金前駆体時の銅含有量が30、40at.%の触媒では、ほとんど触媒活性を示さなかったが、銅含有量が50、60、70at.%と増加するにつれて、触媒活性を発現するようになり、その水素発生量は銅含有量、すなわち正方晶ジルコニアの存在比の増大とともに上昇し、Cu_<70>Zr_<30>合金触媒において、反応温度653K、原料供給量LHSV=14の条件にて、最大370ml/min・gに達した。以上のことから、二酸化炭素の接触水素化反応と同様に、メタノールの水蒸気改質反応においても正方晶ジルコニアの触媒担体としての有効性が確認され、またCu-Zr非晶質合金前駆体を酸化処理した際に正方晶ジルコニアが形成される組成範囲および酸化処理条件が明らかとなった。