[發明專利]納米金承載于氧化錳/氧化鐵觸媒及制法和應用

無效

• 申請號: 200710095892.8
• 申請日: 2007-04-12
• 公開（公告）號: CN101284239A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 陳郁文;林明憲;許泓锜;林加弘
• 申請（專利權）人: 大同股份有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J23/68;H01M4/90;H01M8/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明是關于納米金承載于氧化錳/氧化鐵觸媒，以及該納米金承載于氧化錳/氧化鐵觸媒其制造方法，及一氧化碳在納米金承載于氧化錳/氧化鐵觸媒的催化下，在富含氫氣環境下，與氧氣反應生成二氧化碳的工藝，以去除氫氣流中的一氧化碳。

背景技術

目前新能源的開發以及有效的利用儲存是工業的研究重點，燃料電池能將化學能高效率的轉化為電能，并能方便的儲存能量，正符合這項需求。在眾多燃料電池的種類中大致可依操作溫度分類為，高溫型燃料電池(操作溫度高于250℃)及低溫型燃料電池(操作溫度低于250℃)兩種，但受限于安全及大小的考慮，低溫型的較常見。但由于這些燃料電池中的電極非常容易被一氧化碳所毒化，例如：PAFCs(phosphoric?acid?fuel?cells)只能容忍2％一氧化碳的存在，PEMs(proton?exchange?membrane?fuel?cells)更是只能存在幾個ppm的一氧化碳，故如何獲得干凈的氫氣來源，就成為燃料電池最重要的課題。

燃料電池中所使用的氫氣，可從幾種方法來獲得，其中甲烷及水氣的重組反應(steam?reformer)是目前最經濟的氫氣來源，但缺點是需要一連串純化氫氣的步驟，另外也有采用其它碳氫化合物的裂解，或者是使用不會產生COx副產物的氨氣裂解反應生成氫氣。在重組反應中，甲烷及水氣的重組必定會生成副產物一氧化碳，而一氧化碳是降低電極效能的主因，故必須經過一連串移除一氧化碳的反應，才可將氫氣導入PEM中；在一連串的反應中，首先利用高溫的水氣與一氧化碳氧化反應(water?gas?shiftreactors，WGSs)操作在350～550℃，常使用氧化鐵/氧化鉻的混合觸媒，可將一氧化碳濃度降到3％；接下來經過低溫的WGS反應，使用氧化銅/氧化鋅/氧化鋁作為觸媒將一氧化碳濃度再降到0.5％，其溫度為200～300℃；最后進入選擇性氧化反應(preferential?oxidation，PROX)將一氧化碳減至幾個ppm。

選擇性一氧化碳氧化反應是目前最能有效移除一氧化碳方法之一，早期常用于此類反應的觸媒，通常都同時具有高度的一氧化碳氧化能力及氫氣的氧化能力，最被廣泛使用的莫過于是白金觸媒；但是白金觸媒的反應活性雖好，卻也使得氫氣的氧化量也跟著增加，所以隨著溫度的升高，一氧化碳轉化率就會下降，選擇率也隨的降低。另外，應用Ru、Rh、Pd等金屬觸媒應用在這個反應上，其一氧化碳轉化率如同白金觸媒一般，隨著溫度升高而遞減。一氧化碳轉化率遞減的情況在各種觸媒中，分別為Ru/Al₂O₃＞Rh/Al₂O₃＞Pt/Al₂O₃＞Pd/Al₂O₃(同樣在0.5％的金屬含量下)。除此之外，國外相關研究顯示金觸媒適合在100℃以下進行反應，銅觸媒則適合100～200℃，白金觸媒則是在200℃有100％的一氧化碳轉化率，并且發現反應氣體中二氧化碳的存在會降低一氧化碳的轉化率，尤其是金觸媒更為明顯。相較于白金觸媒，金觸媒不但能在低于100℃下具有很高的活性，是其它貴金屬觸媒所不能比擬的，并且金的原料也比白金便宜且價格穩定許多，其操作溫度也較適合低溫型燃料電池，不用另行加溫。

先前有關金觸媒專利大部分都在一氧化碳氧化上的應用，并沒有在氫氣環境下進行選擇性一氧化碳氧化反應，并且并無使用氧化錳/氧化鐵混合性氧化物作為擔體，在100℃以下進行反應。由已公開/公告專利中，未有如本發明所描述利用納米金承載于氧化錳及氧化鐵觸媒應用在選擇性一氧化碳氧化的方法。