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

以非平衡合金为前驱体开发燃料电池甲烷直接重整阳极催化剂

基本信息

批准号：
15760526
负责人：
山崎倫昭
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

已经发现，通过对通过液体淬火法制备的非晶Ni-Zr合金带进行氧化还原处理而获得的亚稳态四方氧化锆负载的镍催化剂在二氧化碳的催化加氢反应中表现出极高的活性。这种高活性是通过氧化非晶锆基合金获得的亚稳态四方氧化锆实现的，该合金作为催化剂载体发挥着重要作用，我们通过氧化还原薄合金带制备了亚稳态四方氧化锆负载的铜催化剂，并尝试生产。通过甲醇水蒸气重整反应制氢。通过连续改变Cu-Zr非晶合金中的铜含量，研究氧化后形成的四方氧化锆的量，在40at.%合金中，没有形成四方氧化锆。并形成单晶。仅形成正方氧化锆，但随着铜含量增加至50、60和70at.%，四方氧化锆的丰度比例增加，形成Cu_<70>Zr_<30>(at.%)合金。比率上升至约0.7。当催化剂经氢还原活化后进行甲醇水蒸气重整反应时，合金前驱体中铜含量为30和40 at.%的催化剂几乎没有表现出催化活性，而铜含量为50 at.%的催化剂几乎没有表现出催化活性。当含量增加到60、70at.%时，催化活性增强。随着铜含量的增加，氢的产生量也增加，即四方氧化锆的丰度比达到最大值370ml/min·g。综上所述，证实了四方氧化锆作为甲醇蒸汽重整反应以及二氧化碳催化加氢反应中催化剂载体的有效性，并且四方氧化锆作为Cu-氧化催化剂载体的有效性。确定了Zr非晶态合金前体的组成范围和处理过程中形成四方氧化锆的氧化处理条件。