カーボンエアロゲルの微細構造を利用した新規触媒の開発およびその活性評価

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18560745
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 池永 直樹 Kansai University, 環境都市工学部, 准教授 (20232209)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 俊光 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (70026045) ; 堀河 俊英 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (90380112)
• Keywords: カーボンエアロゲル / ルテニウム / 一酸化炭素 / 選択酸化

Research Abstract

燃料電池へ供給する水素は主に炭化水素の水蒸気改質によって製造されているが、炭化水素の改質ガスには微量のCOが含まれており、そのまま燃料電池に供給すると白金電極を被毒してしまうため、COを触媒を用いて酸化しCO_2に転換する必要がある。この触媒には過剰に存在するH_2を酸化することなく、微量のCOのみを完全に酸化することが求められている。現在、Pt/Al_2O_3などの貴金属系触媒が用いられており、コスト等の課題が残されているため、より安価で高活性な触媒が求められている。
本研究では、Ruを含浸法により担持したカーボンエアロゲル(Ru/CAG)がCOの選択酸化に及ぼす影響を検討した。なお、比較として担体にカーボンブラック(CB)および活性炭(AC)も用いた。
COの選択酸化反応は常圧固定床流通式反応装置を用いて75〜200℃で行った。供給ガス組成はCO:6000ppm、O_2:6000ppm、H_2:76% (N_2バランス)であった。
Ru(1wt%)/CBおよびRu(1wt%)/ACを用いて反応を行った場合、100℃においてCO転化率は約26%、COを完全には酸化することはできなかった。一方、Ru(1wt%)/CAGを用いた場合、CO転化率はほぼ100%となった。この時、H_2転化率は0.65%となり、COのみを選択的に酸化できていた。Ru(1wt%)/CAGを用いて100℃で10時間反応を行ったところ、CO転化率はほぼ100%を維持しており、Ru(1wt%)/CAGがCOの選択酸化反応に対して有効な触媒であることがわかった。
今後、なぜCAGを用いたときにのみ特異な活性を示したのかを明らかにすることで、さらに高活性な触媒が開発できるものと思われる。