一酸化炭素を含まない水素の製造に適したジメチルエーテル水蒸気改質触媒の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650840
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 武石 薫 静岡大学, 工学部, 助手 (40216841)
• Keywords: ジメチルエーテル / DME / 水素 / ゾルーゲル法 / 水蒸気改質 / 一酸化炭素 / アルミナ / 銅触媒

Research Abstract

ジメチルエーテル(DME)は,毒性がなく,燃やしても粒子状物質がでない,取り扱いも容易であることなどから,次世代のクリーンエネルギーとして期待がもたれている。今回は,このDMEから水蒸気改質により水素を作り出すことの可能性を検討するとともに,改質に適した触媒の探索を試みた。
実験にはゾルーゲル法で調製したγ-Al_2O_3,SiO_2,Cu/Al_2O_3,Ru/Al_2O_3,Cu/SiO_2,Cu/ZrO_2,Cu-Zn(9-1wt%)/Al_2O_3など,その他含浸法で作ったCu-Zn(25-25wt%)/Al_2O_3や市販のCu-Zn(50-50wt%)(N211)を触媒として用いた。
ゾルーゲル法で調製したAl_2O_3系担持触媒が,多量にH_2を生成した。また,γ-Al_2O_3のみだとメタノールを多く生成した。一方,メタノールの水蒸気改質に優れていたSiO_2系触媒では,H_2はほとんど生成されなかった。これらのことから,DMEのメタノールへの加水分解にはLewis酸点の多いγ-Al_2O_3が優れ,できたメタノールが活性金属によって水蒸気改質されH_2が生成するものと推測した。さらに,一酸化炭素の少ないH_2製造には活性金属としてCuが優れ,さらにZnを添加するとよりCOが減少することが分かった。また,含浸法で調製した触媒はAl_2O_3の表面が金属に覆われるため,メタノールへの分解が起きにくく,H_2も生成しにくいことが確認された。
以上のことから,1)DMEを水蒸気改質してH_2を作り出すことが可能であること,2)その触媒には,加水分解によるメタノール生成のためのAl_2O_3とメタノールを水蒸気改質しH_2を生成する活性金属(Cuなど)とを触媒表面に均一分散させる必要があり,調製法としてゾルーゲル法が適していること,が分かった。