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可搬型水素製造装置のための燃料改質および一酸化炭素除去技術の検討

研究課題

研究課題/領域番号 11450308
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 触媒・化学プロセス
研究機関京都大学 (2000-2001)
九州大学 (1999)

研究代表者

江口 浩一  京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00168775)

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)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
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)
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
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。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書

研究成果

(27件)

すべて その他

すべて 文献書誌

  • [文献書誌] T.Utaka, K.Sekizawa, K.Eguchi: "CO removal by Oxygen-Assisted Water Gas Shift Reaction over Supported Cu catalysts"Appl. Catal. A : Gen.. 194-195. 21-26 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Utaka, K.Eguchi, K.Sekizawa, K.Sasaki: "Removal of CO from Reformed Fuel by Shift Reaction and Selective Oxidation"Proc. 2000 CEC/SAE Int. Spring Fuels and Lubricants Meeting, Paris, 19-22 June 2000, SAE, Warrendale. 95-96 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 江口浩一: "燃料電池のための燃料改質とCO除去触媒"触媒. 43(4). 249-253 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐々木一成, 江口浩一: "酸化物イオン伝導体"Material integration. 14(11). 55-59 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 江口浩一: "固体酸化物形燃料系電池(SOFC)の開発"化学工業. 53(2). 57-61 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tanaka, T.Utaka, R.Kikuchi, K.Sasaki, K.Eguchi: "CO Removal from Reformed Fuel over Cu/AnO/Al_2O_3 Catalysts Prepared * Impregnation and Coprecipitaion Methods"Appl. Catal. A : Gen.. (in press). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 江口浩一, 宇高俊匡: "燃料電池のための燃料改質とCO除去技術"シーエムシー株式会社. 38-45 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Utaka, K. Sekizawa, K. Eguchi: "CO removal by Oxygen-Assisted Water Gas Shift Reaction over Supported Cu catalysts"Appl. Catal. A : Gen.. 194-195. 21-26 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Utaka, K. Eguchi, K. Sekizawa, K. Sasaki: "Removal of CO from Reformed Fuel by Shift Reaction and Selective Oxidation"Proc. 2000 CEC/SAE Int. Spring Fuels and Lubricants Meeting, Paris, 19-22 June 2000, SAE, Warrendale. 95-96 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koich Eguch: "Catalytic Reforming and CO Removal for Fuel Cell Application"Catalyst and Catalysis. 43(4). 249-253 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazunari SASAKI, Koichi Eguchi: "Oxide Ionic Conductors"Material integration. 14(11). 55-59 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koichi Eguchi: "Research on Solid Oxide Fuel Cells"Chemical Industry. 53(2). 57-61 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Tanaka, T. Utaka, R. Kikuchi, K. Sasaki, K. Eguchi: "CO Removal from Reformed Fuel over Cu/ZnO/Al_2O_3 Catalysts Prepared by Impregnation and Coprecipitaion Methods"Appl. Catal. A : Gen. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tanaka, T.Utaka, R.Kikuchi, K.Sasaki, K.Eguchi: "CO removal from reformed fuel over Cu/Zno/Al_2O_3 catalysts prepared by impregnation and coprecipitation methods"Appl. Catal., A:. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Utaka, T.Takeguchi, K.Eguchi, R.Kikuchi, K.Sasaki: "CO removal from reformed fuels over Cu and noble metal catalysts"Proceedings of the 8^<th> Japan-Korea Symposium on Catalysis. 189-190 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sasaki, H.Kojo, Y.Hori, R.Kikuchi, K.Eguchi: "Direct-alcohole/hydrocarbon SOFCs : Comparison of power generation characteristics for various fuels"Electrochem.. 79(1). 18-22 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takeguchi, S.Furukawa, M.Inoue: "Hydrogen spillover from NiO to the Large Surface Area CeO_2-ZrO_2 Solid Solutions and Activity of the NiO/CeO_2-ZrO_2 catalysts for Partial Oxidation of Methane"J. Catal.. 202. 14-24 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 江口浩一, 宇高俊匡: "燃料電池のための燃料改質とCO除去技術"シーエムシー株式会社. 38-45 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Utaka,K.Sekizawa,K.Eguchi: "CO removal by oxygen assisted water gas shift reaction over supported Cu catalysts"Applied Catalysis,A. 194-195. 21-26 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 宇高俊正,田中洋平,関澤好史,佐々木一成,江口浩一: "酸化反応を伴なうCOシフト反応によるメタノール改質ガスからのCO除去"触媒. 42. 96-98 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Utaka,K.Eguchi,K.Sekizawa,K.Sasaki: "Removal of CO from Reformed Fuel by Shift Reaction and Selective Oxidation"Proc.2000 CEC/SAE Int.Spring Fuels and Lubricants Meeting. 95-96 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Utaka,R.Kikuchi,,K.Sasaki,K.Eguchi,: "Activity of Cu-Supported Catalysts for CO Removal from Reformed Fuels"International Symposium on fuel cells for Vehicles,. 236-241 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekizawa, J.Nishiyama.Z. Zao, K.Eguchi: "Solid oxide fuel cell operated with internal reforming of hydrocarbons"Proceedings、The 3 International Fuel Cell Conference. 399-402 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Utaka, K. Sekizawa, K.Eguchi: "CD removal of methanol reformed gas for fuel cell application"Proceedings、The 3 International Fuel Cell Conference. 205-208 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Eguchi, J. Nishiyama,K. Sekizawa K. Yamada: "SOFC with internal reforming of methane and effect of gas species on power generation"Solid Oxide Fuel Cells VI(Sofc VI). 1010-1018 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Z, Zao, K. Sekizawa,K.Eguchi: "Power generation characteristics of SOFC with internal CO reforming of methane"Electrochemistry. 67(4). 336-339 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekizawa, T. Utaka,K.Eguchi: "Catalytic production of hydrogen from methanol for fuel cell application"Kinetics and Catalysis. 40(3). 411-413 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-03-31   更新日: 2016-04-21  

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