新規触媒反応場としての多孔質ファイバーコンポジットの材料設計

作为新型催化反应位点的多孔纤维复合材料的材料设计

• 批准号: 04J06768
• 负责人: 深堀 秀史
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J06768/
• 关键词: ペーパー構造体触媒; 抄紙技術; 空隙構造; 多孔質材料; 物質・熱輸送; 水素製造; 熱流体解析; メタノール改質; ペーパー成型; 燃料電池; メタノール水蒸気改質; 多孔質構造; シート成型; 光触媒分解; 酸化チタン

抄紙技術の応用により、無機セラミック繊維から成る多孔質ペーパー構造体内部に、水蒸気改質用触媒粉末を担持した「ペーパー触媒」を調製し、燃料電池用水素製造プロセスに供した。抄紙技術により製造されたペーパー触媒は、通常の紙と同様に高い成型性と二次加工性を有していた。また、粉末状触媒に匹敵する高いメタノール転化率を示し、実用性と高い触媒性能を併せ持った新規触媒材料であることが示された。ペーパー内部の空隙が良好なガス流路となり、触媒周辺の熱・物質輸送が促進されたためと推察される。さらに、固体高分子型燃料電池の触媒毒となるCOの副生が抑制されるという良好な結果も得られた。次に、ペーパー触媒の構造と触媒性能との相関を検討するため、空隙構造の異なるペーパーを調製して触媒性能を比較した。空隙容量によってメタノール転化率やCO濃度が変化し、ペーパー空隙が改質性能に影響することが示された。また、熱伝導性繊維である炭化ケイ素(SiC)繊維を配合したペーパーを調製したところ、従来のペーパー触媒よりもメタノール転化率が向上およびCO濃度が低下した。触媒層内部まで効率的に熱が供給され、ペーパー内部の触媒が有効に機能したためと思われる。また、SiC繊維配合ペーパーでは、COの主生成反応である水性逆シフト反応(H_2+CO_2→CO+H_2O)の抑制が確認された。触媒層の熱分布が均一になり、逆シフト反応が進行しにくい環境が整うことで、CO濃度の減少につながったと考えられる。ペーパーの空隙構造に加えて、繊維の熱的性質が改質性能に大きく影響することは、コンピューターを用いた熱流体解析によっても示されており、これらを制御することで高効率・高純度の水素生産が可能になると思われる。

通过应用造纸技术，准备了一个“造纸催化剂”，其中在由无机陶瓷纤维制成的多孔纸结构中支持用于蒸汽重整的催化剂粉末，并用于用于燃料电池的氢生产过程中。与普通纸一样，由造纸技术生产的造纸催化剂具有高可可的性能和次要加工性。它也被证明是一种新型的催化剂材料，表现出与粉末催化剂相当的高甲醇转化率，并且既实用又高度催化性。据估计，纸内的间隙形成了良好的气流路径，从而促进了催化剂周围的热和材料的运输。此外，抑制了该CO副产品的良好结果，即固体聚合物燃料电池的催化剂中毒。接下来，为了研究纸张催化剂的结构与催化性能之间的相关性，准备具有不同空隙结构的纸张来比较催化性能。已经表明，甲醇转化率和CO浓度根据空隙体积的变化而变化，并且纸张空隙会影响改革性能。此外，准备含有碳化硅（SIC）纤维的纸（制备了导热纤维）时，甲醇转化率和CO浓度低于常规纸催化剂的浓度。这被认为是因为热量有效地提供给了催化剂层的内部，并且纸内的催化剂有效地发挥了作用。此外，SIC纤维混合纸证实了抑制水反向移位反应（H_2+CO_2→CO+H_2O），这是CO.SUB的主要反应。据认为，催化剂层的热分布变得均匀，很难进行反向移位反应的环境得到改善，从而导致CO浓度降低。除了论文的空隙结构外，基于计算机的热流体分析表明，纤维的热性能对改革性能产生了重大影响，并且人们认为，通过控制这些分析，可以进行高效率和高纯度产生。

项目成果

Effect of void structure of photocatalyst paper on VOC decomposition

• DOI: 10.1016/j.chemosphere.2006.09.022
• 发表时间: 2007-02-01
• 期刊: CHEMOSPHERE
• 影响因子: 8.8
• 作者: Fukahori, Shuji;Iguchi, Yumi;Wariishi, Hiroyuki
• 通讯作者: Wariishi, Hiroyuki

Autothermal Reforming of Methanol Using Paper-Like Cu/ZnO Catalyst Composites Prepared by a Papermaking Technique

造纸技术制备的纸状 Cu/ZnO 复合催化剂自热重整甲醇

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Catalysis A : General 309
• 作者: Taketomi T;Yoshiga D;Taniguchi K;Kobayashi T;et al.;T.Sugimoto et al.;T.Shirasawa et al.;S.Fukahori et al.;H.Koga et al.
• 通讯作者: H.Koga et al.