液化石油ガスを水素源とする酸化的水蒸気改質反応のための触媒開発

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酸化的改質反応の常温駆動に利用することが可能な担体の探索を行った.Fe,Crなどを含むペロブスカイト型酸化物(ABO_3)に注目して検討を行ったところ,これらの酸化物は結晶構造が還元処理後の状態で安定し易く,繰り返して使用すると,常温でO_2に暴露しても酸化,発熱しなくなってしまうことも明らかとなった.これまでの研究により,CeO_2にZrO_2を複合化させることによって,反応を駆動させるのに必要な還元処理温度が大幅に低下することを見出している.そこでこの理由について詳しく検討した.XRDによる解析では立方晶螢石型構造のパターンが得られたが,Rh/Ce_<0.5>Zr_<0.5>O_2ではZrO_2の固溶に伴う回折線のシフトが観測された.次にH_2-TPRを比較したところ,Rh/Ce_<0.5>Zr_<0.5>O_2ではR/CeO_2と比較してH_2の消費ピークが低温側へと大幅にシフトしており,ZrO_2の固溶化により担体の還元されやすさが大幅に向上することが明らかとなった.次に各温度で還元処理した触媒のO_2吸収量を323Kで測定した.Rh/CeO_2のO_2吸収量は非常に少なかったが,Rh/Ce_<0.5>Zr_<0.5>O_2では373Kで還元処理した後に288μmol/gものO_2吸収が見られた,この様にZrO_2の固溶化によって触媒の還元性が大幅に向上し,低い温度での還元処理でも触媒が充分に還元される様になったことで,充分なO_2吸収と発熱が得られる様になったということが明らかとなった.このRh/Ce_<0.5>Zr_<0.5>O_2を用いた場合,CH_4やエタノールを利用しても酸化的改質反応を373K以下の低温から駆動させ,かつ外部加熱無しに反応を繰り返し駆動させることが可能であるということが明らかとなり,本触媒プロセスにはLPGに限らず,天然ガスやバイオマス燃料などの多様な燃料を利用可能であるということを明らかにした.