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公開番号2025135550
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-18
出願番号2024226967
出願日2024-12-24
発明の名称メタノール改質触媒
出願人日本化薬株式会社
代理人
主分類B01J 23/72 20060101AFI20250910BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】経時的な性能変化が少なく、特に活性低下が少なく、高温反応させても触媒の破損がないため反応成績の長期安定性が高いメタノール改質触媒を提供する。
【解決手段】メタノールを改質して水素を製造するための触媒であって、(A)活性成分を有し、以下式(I)で表される振とう強度が30%以上であるメタノール改質触媒。
振とう強度(%)=(振とう試験後1mmメッシュを通過しない触媒重量)/(振とう試験前の触媒重量)×100(I)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
メタノールを改質して水素を製造するための触媒であって、（Ａ）活性成分を有し、以下式（Ｉ）で表される振とう強度が３０％以上であるメタノール改質触媒。
振とう強度（％）＝（振とう試験後１ｍｍメッシュを通過しない触媒重量）／（振とう試験前の触媒重量） ×１００（Ｉ）
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
前記（Ａ）活性成分が、１種以上の第４周期元素を有する請求項１に記載のメタノール改質触媒。
【請求項３】
前記第４周期元素が、銅である請求項２に記載のメタノール改質触媒。
【請求項４】
前記（Ａ）活性成分を有する触媒前駆体が（Ｂ）不活性担体に担持されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のメタノール改質触媒。
【請求項５】
前記（Ｂ）不活性担体がケイ素を含む不活性担体である請求項４に記載のメタノール改質触媒。
【請求項６】
前記触媒前駆体の平均粒子径Ｘと、メタノール改質触媒の平均粒子径Ｙとの関係が、以下式（ＩＩ）で表されることを特徴とする請求項４に記載のメタノール改質触媒。
Ｘ／Ｙ ≦ ０．０３０（ＩＩ）
【請求項７】
前記触媒前駆体をミキサーで混錬する工程を有する、請求項４に記載のメタノール改質触媒の製造方法。
【請求項８】
前記触媒前駆体を相対遠心加速度１５Ｇ以上で成形する工程を有する、請求項４に記載のメタノール改質触媒。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタノールを接触改質し水素を生成する反応（メタノール改質反応）に用いられるメタノール改質触媒に関するものであり、経時的な性能変化が少なく、特に活性低下が少ない触媒に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ
２
やパーフルオロカーボンガスなどの温室効果ガスによる地球温暖化が深刻な課題となっている。特にＣＯ
２
においては化石燃料の燃焼から排出されるＣＯ
２
ガスが多いため、化石燃料に代替できるクリーンなエネルギーが求められており、各国でその削減目標が掲げられている（温室効果ガスの削減）。そこで、水素を燃料として用いる燃料電池が実用化の段階に入り、既存の化石燃料エネルギーから電気エネルギーへの変換プロセスの代替であり、上述の温室効果ガスの削減に貢献できるプロセスとして、一躍注目を浴びている。
【０００３】
水素は常温常圧で気体のため、これを利用・輸送しやすくする目的で、特定の化学物質に変換する方法が複数提案されている。このような化学物質は、メタノールやエタノールなどのアルコール系の他、シクロヘキサンなどが挙げられる。そして変換された化学物質は、実際に燃料電池が使用される場所にて、再度水素に変換され、有効利用される。
燃料電池で使用する水素を製造する方法としては、上述の特定の化学物質（メタノールやエタノールなどのアルコール系、シクロヘキサンなど）に関わらず、たとえばメタン、プロパン、ブタン、デカリン、灯油、軽油、ナフサ、ガソリン、ジメチルエーテルなどの炭化水素化合物やバイオマスを改質して水素を取り出す方法や、水の電気分解や光水素製造用触媒から水素を取り出す方法が知られており、これらの水素源からいかに効率良く水素を取り出せるか、また経時変化が小さく安定して長期間水素を取り出すことができるかが工業化において非常に重要になっている。
【０００４】
上記の中でもメタノールを水蒸気改質することにより水素を製造するメタノール水蒸気改質装置は、比較的穏和な条件下で水素を製造できるため、特に固体高分子形燃料電池への水素供給手段として期待されている。メタノールの改質は、まず以下の式１に示した水素および一酸化炭素の生成に導かれる。
【０００５】
［化１］
ＣＨ
３
ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ
２
（１）
【０００６】
式１において生成した水素は、燃料電池に供給できる。また、該改質方法は吸熱性であり、反応のための熱の供給が必要である。
【０００７】
一酸化炭素は、燃料電池の電極に対して一般的に有害であることが知られている他、人体に対しても有害な化学物質である。そのため、以下の式２に示すように水蒸気との反応により一酸化炭素を二酸化炭素に変換することが好ましい。この変換反応は、水性ガスシフト反応として知られており、一酸化炭素を二酸化炭素に変換し、かつさらなる水素を生成することができる。
【０００８】
［化２］
ＣＯ＋Ｈ
２
Ｏ→ＣＯ
２
＋Ｈ
２
（２）
【０００９】
式１および式２の反応を同時に効率よく進行させることで、メタノール１分子から最大３分子の水素を生成することができる。
【００１０】
上記のメタノール改質による水素の製造において極めて重要な役割を果たすのがメタノール改質触媒（以下単に触媒と記載する場合がある）である。触媒に求められる主たる事項として、改質効率に寄与する触媒活性の向上、触媒活性の安定性、有害な副生成物の生成抑制が挙げられる。
有害な副生成物の生成抑制とは、メタノール改質により水素及び二酸化炭素が生成されるのみならず、同時に副生される有毒な一酸化炭素の生成を抑制するということである。副生された一酸化炭素量が多いほど水蒸気改質装置とともに設ける一酸化炭素除去手段の大型化や高能力化を行う必要が生じ、水素生成コストが高くなってしまうからである。
（【００１１】以降は省略されています）

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