水素製造機能を持つ高効率固体電気化学リアクターの検討

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650908
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 江口 浩一 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (00168775)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関澤 好史 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (20253536) ; 大瀧 倫卓 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (50223847)
• Keywords: 燃料電池 / 水素製造 / 水蒸気改質 / メタン / メタノール / CO_2改質反応 / シフト反応

Research Abstract

水素は将来のエネルギー体系の基軸をなすと考えられている重要な燃料である。水素を燃料電池に供給して、クリーンな発電システムを構築する試みが活発になされている。本研究では高温型の固体電解質燃料電池において、電極上に直接炭化水素燃料を供給し、改質反応により水素を製造しながら発電を行う、内部改質型の燃料電池について検討した。燃料としてCH_4を用いる場合H_2O改質とCO_2改質の2種の方法が考えられるが、いずれの場合にも発電が可能であった。但し燃料過剰領域では炭素析出により大きく性能は低下した。メタノールを内部改質した場合は炭素析出は進行せず良好な発電が可能であった。一方、C_2炭化水素を用いた場合は炭素析出が激しく進行したために、燃料電池性能の劣化が著しい。この劣化は不可逆で、水素で炭素を除去した後でも電極性能は回復しなかった。
低温型の高分子電解質燃料電池においても水素製造技術は極めて重要である。この燃料としては常温で液体のメタノールが適していると考えられる。メタノールは300℃でも容易に改質されて水素となるが、その改質ガス中には1%程度のCOが含まれる。燃料中のCOは燃料電池のPt電極性能を劣化させるので、その低減法について検討した。水性ガスシフト反応はCOと水蒸気の反応によってCO_2へ無害化する反応で、低温ほど平衡論的に有利である。この反応に最も活性な触媒はCu-Zn/Al_2O_3系であった。しかし低温では触媒活性が不十分なために、平衡転化率に近づけることができない。そこで反応ガス中に微量の酸素を混入して反応の促進を試みたところ、低温活性の向上に極めて有効であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Koshi Sekizawa,Sei-ichi Yano,Koichi Eguchi, Hiromichi Arai: "Selective removal of CO in methanol reformed gas over Cu-supported mixed metal oxides" Applied Catalysis A: General. 169. 291-297 (1998)
• [Publications] Zhiming Gao, Koshi Sekizawa, Noichi Eguchi: "Power Generation Characteristics of SOFC Internal CO2 Reforming of Methanol" DENKI KAGAKU. in press. (1999)