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水素エネルギー社会実現を目指したＣＯｘメタン化触媒の開発

开发COx甲烷化催化剂以实现氢能社会

基本信息

批准号：
13J05374
负责人：
多田昌平
金额：
$ 1.32万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

固体高分子形燃料電池の燃料である水素を炭化水素の改質により供給する際、副生するCOによるPt電極被毒を防ぐため、CO除去が必要である。CO除去プロセスとして現在のCO選択酸化反応にかえCOメタン化反応を採用すると、高精度での空気供給が不要となり、装置の小型化、制御の簡易化が進むため、PEFCシステム製造コストの低減につながる。この反応では改質燃料中に共存するCO2のメタン化を抑制しつつCOのみを選択的にメタン化することが必要である。CO選択メタン化反応機構（以下反応機構）を明らかにすることで、反応機構に立脚した触媒開発を行うことができると考えた。そこで、近年報告されたCO選択メタン化反応に関する報告をもとに、CO選択メタン化反応機構を考察した。その結果、CO2メタン化反応のみを抑制するためには、担体ー活性種界面で進行するformate種の水素化反応抑制が重要であることを予想した。昨年度までの検討により、CO選択メタン化反応用触媒として、Ru-Ni/TiO2触媒が有用であることを見いだした。これは、Ni種がRu-TiO2界面を塞ぎ、formate種の水素化を抑制したためであると考えられる。CO選択メタン化反応用触媒を実際の燃料電池に適用する場合に、実条件下での耐久性が課題となる。そこで、1kw級PEFCの運転を模擬し、開発したRu-Ni/TiO2触媒およびNi/TiO2触媒の長期試験を行った。Ni/TiO2触媒では、低空間速度（2500 h-1）であるものの、7000時間の安定性を示した。また、Ru-Ni/TiO2触媒では実条件に近い空間速度10000 h-1において、5500時間以上の安定性を示した。開発したRu-Ni/TiO2触媒は、優れた初期性能のみならず、高い耐久性も有していることがわかった。1000時間を越える実条件下での長期試験の報告は本研究が初めてである。

Solid polymer fuel cell fuel supply, carbon dioxide, CO, Pt electrode poisoning prevention, CO removal is necessary CO removal and acidification reaction, CO removal and acidification reaction, air supply with high precision, miniaturization of equipment, simplification of control, improvement of PEFC production process, etc. This is the reason why it is necessary to suppress CO2 emission in modified fuels. CO selection mechanism (hereinafter referred to as "reaction mechanism") is a mechanism for the development of catalyst. In recent years, the report on the selection of anti-corruption organizations has been reviewed. As a result, the inhibition of CO2 degradation is important for the inhibition of hydrate degradation at the active species interface. In the past year, the catalyst used for CO selective oxidation was found to be very useful. The Ru-TiO2 interface is blocked and the hydration of Ni species is inhibited. The durability of the catalyst used for CO selectivity and reaction under actual conditions is a problem when it is suitable for actual fuel cells. Simulation and development of Ru-Ni/TiO2 catalyst and Ni/TiO2 catalyst for 1kw PEFC Ni/TiO2 catalyst shows stability at low space velocity (2500 h-1) and 7000 time. Ru-Ni/TiO2 catalyst shows stability at near space velocity of 10000 h-1 and above 5500 h. Ru-Ni/TiO2 catalyst has excellent initial performance and high durability. 1000 time