メタンのリフォーミング反応における触媒寿命予測のための炭素析出挙動解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555276
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 冨重 圭一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50262051)
• Keywords: メタン / リフォーミング反応 / 触媒寿命 / 炭素析出 / メタン分解 / 不均化反応

Research Abstract

メタンのリフォーミング反応における触媒開発において、炭素析出という問題点は明確なものの、その原因及び結果として生成した炭素の性質についての情報が十分得られているとはいいがたい。特に活性と炭素析出との相関については触媒寿命を考える上で非常に重要であり、これは実験室規模においても大きな意味を持つと思われる。本研究では、比較的短時間での実験結果から、活性寿命を考察するための分析手法の確立を目的とする。メタンの炭酸ガスリフォーミング反応及びスチームリフォーミング反応、また水-炭酸ガスを同時に供給する反応について触媒活性試験、反応温度、空間速度及び反応全圧の依存性などについての基礎データを取った。本研究グループにより開発されたニッケル-マグネシア固溶体触媒を対象としたところ、高表面積なものに比較して、低表面積な触媒の方が高い耐炭素析出特性を持つことを見いだした。反応器内の触媒の位置によって炭素析出量解析から、低表面積な触媒では入り口付近にある触媒への炭素析出が大きく抑制されており、メタンの分解反応を選択的に抑えていることがわかった。さらに、新たな触媒開発においては、合金触媒の検討を行っている。現在のところ、本固溶体触媒にSnを添加した触媒では、さらに高い耐炭素析出特性を持つことが明らかになった。調製法などの最適化を現在行い、高性能触媒の開発を進めている。

Research Products

• [Publications] K.Tomishige et.al.: "Development of Active and Stable Nickel-Magnesia Solid Solution Catalysts for CO_2 reforming of methane" Stud.Surf.Sci.Catal.114. 375-378 (1998)
• [Publications] K.Tomishige et al: "Development of Ultra-Stable ni catalysts for CO_2 reforming of Methane" Catalysis Today. 45. 35-39 (1998)
• [Publications] K.Tomishige: "Carbon-free CH_4-CO_2 and CH_4-H_2O Reforming Catalysts - Structure and Mechanism" Stud.Surf.Sci.Catal.119. 861-866 (1998)