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

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450308
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 江口 浩一 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (00168775)
• 研究分担者: 関沢 好史 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (20253536)
• キーワード: 水素製造 / メタノール / 高分子電解質燃料電池 / シフト触媒 / 固体酸化物燃料電池 / 内部改質 / 選択酸化

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する。メタノールや炭化水素を改質した燃料を使用することになるが、この方法では水素中に含まれるCOをいかに除くかが重要とされる。多量の水素中の微量のCOを数10ppmまで減少させる方法として、水性ガスシフト反応とCO選択酸化について検討した。シフト反応は熱力学的制約から出来るだけ低温で高い転化率を示す高活性触媒の開発が必要である。本研究では従来からシフト触媒として用いられている。Cu-Al_2O_3-ZnO形の触媒を用いて改質ガス中に微量の酸素を加えることによって転化率が増大することを見出した。特に炭化水素改質ガスなど、高濃度のCOを含むガス中のCOの除去には有効である。一方貴金属を用いたCOの選択酸化においては低濃度COの場合極めて低いレベルまでCO濃度を低減できることが明らかになった。しかし高濃度の場合には非選択的な反応が進行する。これらの反応の他にもメタノールを直接電極上に供給して発電を行う直接メタノール型燃料電池について検討し、Pt-TiO_2系電極が一般的なPt-C系に比較しても高い耐CO被毒性を示すことが明確になった。TiO_2上に水が吸着しやすくPt上の吸着COを酸化する能力を有すると考えられる。この他にも燃料適応性に優れる内部改質型固体酸化物燃料電池についても検討した。

研究成果

• [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)
• [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)
• [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)
• [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)
• [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)