CO解毒作用を持つ水素燃料電池とその為のPROX触媒の開発

具有CO解毒作用的氢燃料电池及其PROX催化剂的开发

• 批准号: 08J11728
• 负责人: 庄 将志
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology (2009)Saitama Institute of Technology (2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J11728/
• 关键词: PROX反応; 水素燃料電池; 担持Pt触媒; carbon担持Pt触媒; Pt触媒

Fe/Pt/TiO_2触媒およびPt/carbon触媒は室温付近から極めて高いCO選択酸化活性を示す触媒を発見し、その反応メカニズムを反応の観点から反応メカニズムについて明らかにし、その詳細についてはジャーナルおよび触媒学会等で報告をしている。今年度は、これらの触媒を材料からの観点でアプローチを行い、その反応メカニズムを証明することが目的であった。Fe/Pt/TiO_2触媒の鉄添加量の最適化を行った。そこで、粉状にした1wt%Pt/TiO_2触媒に対して0.01,0.05,0.1,0.5,1,5,10,20…wt.%k的に鉄の添加量を増やして行き、PROX反応について調べた。その結果、5～10wt.%の鉄添加量が最適であることがわかった。また、これら鉄の添加量を変えることで得られた幾つかの触媒についてBET法を用いて比表面積について調べた。担体に用いたTiO_2の比表面積は58.9m^2/gであったのに対して、最も高いCO選択酸化活性(CO conv.=95%)を示した10wt.%Fe/Pt/TiO_2触媒は53.3m^2/gであった。このことから、本触媒のCO選択酸化活性は比表面積に全く依存しないことがわかった。次に、反応前,活性処理後および反応後の鉄と白金の状態を調べるためにXPSを用いて調べた。すると、Ptは反応前では高binding energy側にあるのに対し、水素を用いた活性化処理および反応後では金属Pt(70.9eV)付近のbinding energyを示すことがわかった。一方、鉄の状態は反応前では3価のFeであり、素を用いた活性化処理および反応後では低binding energyを示すことから、還元されていることがわかった。これらのことから、高いCO選択酸化活性を示す触媒の状態としてPtは金属でることが望ましく、鉄は3価より還元され2価であることが望ましいことがわかった。

Fe/Pt/TiO_2 catalyst and Pt/carbon catalyst show high CO selective acidification activity near room temperature. This year, the catalyst material has been tested for its purpose. Optimization of Fe addition in Fe/Pt/TiO_2 catalyst. Pt/TiO_2 catalyst 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1,5,10,20…wt.% K iron content increase, PROX reverse adjustment 5~10wt.% The amount of iron added is optimal. The specific surface area of the catalyst can be adjusted by BET method. The specific surface area of TiO_2 was 58.9 m^2/g, and the CO selectivity was the highest. 95%) 10wt.% Fe/Pt/TiO_2 is 53.3m^2/g. The CO selective acidification activity of the catalyst depends entirely on the specific surface area. After the secondary treatment, before the reaction, after the active treatment, the iron and platinum state are adjusted. Before and after the reaction, Pt(70.9eV) was used for high binding energy. The state of iron and iron before and after the activation of iron and iron is low binding energy The catalytic activity of the catalyst is determined by the reaction temperature of the catalyst and the reaction temperature of the catalyst.

项目成果

A CO-Tolerant Hydrogen Fuel Cell System Designed by Combining with an Extremely Active Pt/CNT Catalyst

结合活性极高的 Pt/CNT 催化剂设计的耐 CO 氢燃料电池系统

• 发表时间: 2009
• 期刊: Catalysis Letters 127
• 作者: Ken-ichi Tanaka;Masashi Shou;Hong He;Chanbin Zhang;Daling Lu
• 通讯作者: Daling Lu

An Extremely Active Pt/Carbon Nano-Tube Catalyst for Selective Oxidation of CO in H_2 at Room Tempreture

室温下H_2中CO选择性氧化的高活性Pt/碳纳米管催化剂

• 发表时间: 2008
• 期刊: Catalysis Letters 126
• 作者: Ken-ichi Tanaka;Masashi Shou;Hongbin Zahng;Youzhu Yuan;Tokio Hagiwara;Astushi Fukuoka;Junji Nakamura;Daling Lu
• 通讯作者: Daling Lu

Role of Carbon Nano Tube as a support of Pt for preferential oxidation of CO in H_2

碳纳米管作为Pt载体在H_2中优先氧化CO的作用

• 发表时间: 2008
• 作者: Masashi Shou;Hongbin Zhang;Youzhu Yuan;Tokio Hagiwara;Ken-ichi Tanaka
• 通讯作者: Ken-ichi Tanaka

室温活性なPROX触媒(Carbon担持Pt触媒)の開発

室温活性PROX催化剂（碳载Pt催化剂）的开发

• 发表时间: 2008
• 作者: 庄将志;萩原時男;福岡淳;田中虔一
• 通讯作者: 田中虔一

The mechanism for the selective oxidation of CO enhanced by H_2O on a novel PROX catalyst

新型PROX催化剂上H_2O增强CO选择性氧化机理

• 发表时间: 2008
• 期刊: Catalysis Letters 120
• 作者: Xiaoyen Shi;Ken-ichi Tanaka;Hong He;Masashi Shou;Wenqing Xu.;Xiuli Zhang
• 通讯作者: Xiuli Zhang