[發明專利]催化劑、催化劑的制造方法和使用了該催化劑的含氫氣體的制造方法、氫發生裝置、燃料電池系統、以及負載硅的CeZr系氧化物

有效

• 申請號: 201380013313.4
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN104159665A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 永岡勝俊;宮崎達郎;矢野拓哉;碇和正;上山俊彥
• 申請（專利權）人: 國立大學法人大分大學;同和控股(集團)有限公司
• 主分類號: B01J23/76
• 分類號: B01J23/76;B01J23/63;C01B3/40;H01M8/06;H01M8/12
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及催化劑、催化劑的制造方法和使用了該催化劑的含氫氣體的制造方法、氫發生裝置、燃料電池系統、以及負載硅的CeZr系氧化物。

背景技術

本申請的發明人等到目前為止提出了即便在溫度較低的還原活化處理中也能夠表現出自發熱功能的催化劑等(專利文獻1、專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-229604號公報

專利文獻2：日本特開2011-183284號公報

發明內容

發明要解決的問題

然而已知，這樣的催化劑如果重復反應，則從烴中分離氫氣時，微量的碳在催化活性金屬上析出，從而降低催化劑的活性。

例如，CeO₂中添加了ZrO₂的氧化鈰-氧化鋯系的氧化物中，如果ZrO₂添加量增加，則還原后的發熱量增加，所以反應起始溫度降低而能夠容易進行常溫驅動。但是，存在由于載體上的裂解反應被促進而碳析出量增加，所以經受不住重復的反應的問題。

因此，本發明的目的在于提供即便重復反應也能夠抑制碳累積的催化劑等。

用于解決問題的方案

本發明的發明人等鑒于上述問題，發現在通式為Ce_xZr_yO₂(x+y＝1)表示的氧化物中包含規定量的硅、進而負載活性金屬的催化劑，其碳沉積量被抑制，至此解決上述問題。

即，本發明的催化劑為由CeZr系氧化物、硅和催化活性金屬組成的催化劑，

前述CeZr系氧化物滿足Ce_xZr_yO₂(x+y＝1)，

前述硅滿足0.02≤Si/Zr并且0.01<Si/(Ce+Zr+Si)<0.2的摩爾比。

另外，本發明的催化劑的前述催化活性金屬為選自鉑系元素、鎳、鈷中的至少1種。

另外，本發明的催化劑的前述硅偏在(分布得較多)于前述CeZr系氧化物的表面。

另外，本發明的催化劑的制造方法具有：

(1)制作包含銨離子和碳酸根離子的至少一種的溶液A和包含鈰和鋯的溶液B的工序、

(2)混合前述溶液A和前述溶液B而制成混合溶液的工序、

(3)向前述混合溶液中通入包含氧氣的氣體的工序、

(4)前述混合溶液中不包含碳酸時，添加二氧化碳或碳酸鹽的工序、

(5)在前述(3)的工序或前述(3)和(4)的工序之后，添加含硅溶液，得到包含鈰、鋯和硅的沉淀物的工序、

(6)將該沉淀物在大氣中焙燒，在包含鈰和鋯的CeZr系氧化物上包覆硅的工序、

(7)在包覆了硅的CeZr系氧化物上包覆催化活性金屬的工序、和

(8)在還原性氛圍中、20～600℃下對包覆了硅和催化活性金屬的CeZr系氧化物進行調整的工序。

另外，本發明的催化劑的制造方法中，前述溶液A是氨水。

另外，本發明的催化劑的制造方法中，前述含硅溶液中所含的硅源是TEOS。

另外，本發明的催化劑的制造方法中，前述催化活性金屬為選自由鎳、鈷和鉑族元素組成的組的至少一種。

進而，本發明的含氫氣體的制造方法，其為使包含烴或醇、以及氧氣的原料氣體與上述催化劑接觸，產生含氫氣體的方法，具有：

升溫工序：在還原性氛圍中、20～600℃下對前述催化劑進行調整，使之與前述原料氣體中的氧氣接觸，通過前述催化劑的自發熱，使前述原料氣體升溫至前述原料氣體中包含的烴或醇與氧氣發生燃燒反應的溫度，從而使前述原料氣體中包含的烴或醇燃燒；

利用在前述升溫工序中達到高溫的前述催化劑對前述原料氣體進行重整的工序。

另外，本發明的含氫氣體的制造方法中，在還原性氛圍中、20～200℃下對前述催化劑進行調整。

進而還有，本發明的氫發生裝置具備供給烴或醇的機構和供給氧氣的機構，并且具備重整器；前述重整器在與這些機構連接的容器中配置有前述催化劑。

本發明的氫發生裝置具備與前述重整器連接的、從排出的氣體中分離氫氣的機構。

另外，本發明的燃料電池系統，組裝有前述氫發生裝置。