| 研究課題/領域番号 |
11450308
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
触媒・化学プロセス
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| 研究機関 | 京都大学 (2000-2001)
九州大学 (1999) |
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研究代表者 |
江口 浩一 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00168775)
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| 研究分担者 |
関沢 好史 トヨタ自動車 (20253536)
菊地 隆司 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40325486)
竹口 竜弥 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30227011)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
14,300千円 (直接経費: 14,300千円)
2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2000年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
1999年度: 9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
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| キーワード | 水素製造 / メタノール / 高分子電解質形燃料電池 / シフト触媒 / 固体酸化物形燃料電池 / 内部改質 / 選択酸化 / 固体酸化物燃料電池 / 高分子電解質燃料電池 |
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| 研究概要 |
水素を燃料とする燃料電池は化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換できる高効率なデバイスである。とくに高分子電解質燃料電池はコンパクトで可搬性に優れているため、自動車用、家庭用として期待されている。一方可搬型使用の場合、燃料である水素をいかにしてオンサイトで製造するかが問題となる。本研究ではメタノールや炭化水素から高効率で水素を製造する触媒反応系について検討した。
メタノールからの水素製造について、担持Cu触媒を用いて検討した。担持濃度が低い場合には、担体によって、触媒活性は大きく異なり、高表面積を持つZnAl_2O_4を担体に用い、Cu濃度が高い場合に高いTOFを示した。また活性点には、XRDで検出されるCu種のXRDにピークを与えないCu種が存在した。粒子径の大きなCu種の反応性が高いということが明らかになった。
つぎに、格子内にNi原子が含まれているヘキサアルミネート複合酸化物を高温処理した触媒を用いてメタンの部分酸化反応実験を行った。高温でも安定な活性を示した。この触媒は水蒸気改質反応においても高活性で高効率で水素を製造した。
メタノールや炭化水素の改質ガスからのCO除去法として以前Cu-Al_2O_3-ZnO系触媒による酸素添加シフト反応が有効であると報告した。特に150℃程度の触媒が十分な活性を示さない領域の活性向上に有効あった。
最後に、内部改質型の固体酸化物形燃料電池を用いて、メタンを電極上で水蒸気改質し水素を合成し、発電実験を行った。燃料極のNi-YSZサーメットに、CaO, SrO, CeO_2などの塩基性酸化物を添加するとコーク生成速度が大幅に低下した。とくに、CaOを添加したときには、内部改質速度が大幅に上昇する傾向が見られた。発電特性もCaOの影響は僅かで、電池の性能を低下させることなく、燃料の改質が電極上で起こることが明らかになった。
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