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JP2019195795A - Catalyzer and fuel reformer - Google Patents

Catalyzer and fuel reformer Download PDF

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JP2019195795A
JP2019195795A JP2018092376A JP2018092376A JP2019195795A JP 2019195795 A JP2019195795 A JP 2019195795A JP 2018092376 A JP2018092376 A JP 2018092376A JP 2018092376 A JP2018092376 A JP 2018092376A JP 2019195795 A JP2019195795 A JP 2019195795A
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JP
Japan
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catalyst body
oxide
electric field
gas
group
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JP2018092376A
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Japanese (ja)
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邦裕 小島
Kunihiro Kojima
邦裕 小島
近藤 和吉
Wakichi Kondo
和吉 近藤
一彦 加納
Kazuhiko Kano
加納  一彦
泰 関根
Yasushi Sekine
泰 関根
脩平 小河
Shuhei Ogawa
脩平 小河
矢部 智宏
Tomohiro Yabe
智宏 矢部
荻野 健太郎
Kentaro Ogino
健太郎 荻野
佑太郎 黒澤
Yutaro Kurosawa
佑太郎 黒澤
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

To provide a catalyzer capable of promoting production of Hgas and production of Ogas, and enhancing catalyst stabilizer, and a fuel performer using the same.SOLUTION: A catalyzer 1 has oxide 11 represented by LnMAO, wherein Ln:rare earth element, M:transition metal element, A:at least one kind of transition metal element different from noble metal element and the M, 0.03≤x≤0.1, 0.1≤y<0.5, and 2≤z≤4. The catalyzer 1 further has a noble element 12 carried on a surface of the oxide 11. A fuel modifier 2 has a reactor 21, the catalyzer 1 accommodated in the reactor 21, a heat source 22 for heating the catalyzer 1, an electric field application part 23 for applying an electric field to the catalyzer 1, and a control part 24 for changing supply and supply stop of a fuel containing at least H and O into the reactor, and controlling the electric field for applying to the catalyzer 1 by the electric field application part 23.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、触媒体および燃料改質装置に関する。   The present invention relates to a catalyst body and a fuel reformer.

従来、特許文献1には、燃料としての水の熱分解によるHガスの生成と、水の熱分解時に捕捉した酸素を利用したOガスの放出との両方を促すことが可能な触媒体として、Ce0.5Zr0.5とCoとVとMnOとの酸化物混合体を有する触媒体が開示されている。また、上記触媒体を用いてHガス、Oガスを生成する装置が記載されている。 Conventionally, Patent Document 1 discloses a catalyst body capable of promoting both generation of H 2 gas by thermal decomposition of water as fuel and release of O 2 gas using oxygen trapped during the thermal decomposition of water. as a catalyst having an oxide mixture of Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 and Co 3 O 4 and V 2 O 5 and MnO 2 are disclosed. The device for generating H 2 gas, O 2 gas using the catalyst are described.

特開2017−47405号公報JP 2017-47405 A

しかしながら、従来の酸化物混合体では、水の熱分解時に、混合された酸化物中の異種元素同士、例えば、CeとVとが複合化し、異相が析出する。そのため、従来の酸化物混合体は、燃料を改質してHガスの生成、Oガスの放出を促すことができるものの、触媒安定性が悪く、繰り返し使用することが難しいという課題がある。 However, in the conventional oxide mixture, during thermal decomposition of water, different elements in the mixed oxide, for example, Ce and V are complexed, and a different phase is precipitated. Therefore, the conventional oxide mixed, generation of H 2 gas fuel reforming, although it is possible to prompt the release of O 2 gas, catalyst stability is poor, there is a problem that it is difficult to repeatedly use .

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、Hガスの生成、Oガスの生成を促すことができ、触媒安定性を向上させることが可能な触媒体、また、これを用いた燃料改質装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and a catalyst body that can promote generation of H 2 gas and generation of O 2 gas and improve catalyst stability, and also uses the same. The present invention intends to provide a fuel reforming apparatus.

本発明の一態様は、Ln(1−y−x)(但し、Ln:希土類元素、M:遷移金属元素、A:貴金属元素および上記Mとは異なる遷移金属元素のうち少なくとも1種、0.03≦x≦0.1、0.1≦y<0.5、2≦z≦4)で示される酸化物(11)を有する、触媒体(1)にある。 One embodiment of the present invention includes Ln (1- yx ) M y A x O z (where Ln: rare earth element, M: transition metal element, A: noble metal element, and transition metal element different from M above) The catalyst body (1) has at least one oxide (11) represented by 0.03 ≦ x ≦ 0.1, 0.1 ≦ y <0.5, 2 ≦ z ≦ 4).

本発明の他の態様は、反応器(21)と、
上記反応器内に収容された上記触媒体(1)と、
上記触媒体を加熱する熱源(22)と、
上記触媒体へ電場を印加する電場印加部(23)と、
水素原子および酸素原子のうち少なくとも1つを含む燃料の上記反応器内への供給と上記燃料の供給停止とを切り替えるとともに、上記電場印加部により上記触媒体に印加する電場を制御する制御部(24)と、
を有する、燃料改質装置(2)にある。
Another aspect of the present invention comprises a reactor (21),
The catalyst body (1) housed in the reactor;
A heat source (22) for heating the catalyst body;
An electric field application unit (23) for applying an electric field to the catalyst body;
A control unit (switching between supply of fuel containing at least one of hydrogen atoms and oxygen atoms into the reactor and supply stop of the fuel and controlling an electric field applied to the catalyst body by the electric field application unit ( 24)
In the fuel reformer (2).

上記触媒体は、上記酸化物を有している。上記酸化物では、価数バランスが不安定化されて格子歪みが生じやすく、当該酸化物を構成する構成元素の価数変化が生じやすい。そのため、上記酸化物は、自身が価数変動することができ、酸化、還元の2つの反応を選択的に実施することできる。したがって、例えば、水等の水素原子および酸素原子を含む燃料を上記触媒体に接触させ、電場を印加した場合などには、酸化物中の分極が誘発され、燃料の分解によるHガスの生成および酸素の捕捉といった酸化反応と、捕捉した酸素を利用したOガスの放出といった還元反応とを選択的に実施することができる。また、上記酸化物は、水素環境下に曝されたり、電場を印加されたりした場合などでも、異種元素同士による異相形成が生じ難く、結晶構造が変化し難い。そのため、上記触媒体は、従来の触媒体に比べ、高い触媒安定性を有する。よって、上記触媒体によれば、Hガスの生成、Oガスの生成を促すことができ、触媒安定性を向上させることができる。 The catalyst body has the oxide. In the oxide, the valence balance is destabilized and lattice distortion is likely to occur, and the valence of the constituent elements constituting the oxide is likely to change. Therefore, the oxide itself can fluctuate in valence and can selectively carry out two reactions of oxidation and reduction. Therefore, for example, when a fuel containing hydrogen atoms such as water and oxygen atoms is brought into contact with the catalyst body and an electric field is applied, polarization in the oxide is induced, and H 2 gas is generated by the decomposition of the fuel. In addition, an oxidation reaction such as trapping oxygen and a reduction reaction such as releasing O 2 gas using the trapped oxygen can be selectively performed. In addition, even when the above oxide is exposed to a hydrogen environment or an electric field is applied, heterogeneous formation by different elements hardly occurs and the crystal structure hardly changes. Therefore, the catalyst body has higher catalyst stability than the conventional catalyst body. Therefore, according to the above catalyst body, generation of H 2 gas and generation of O 2 gas can be promoted, and catalyst stability can be improved.

上記燃料改質装置は、Hガスの生成、Oガスの生成を促すことができ、かつ、触媒安定性の高い上記触媒体を有している。そのため、上記燃料改質装置によれば、触媒体を繰り返し使用して、Hガス、Oガスを生成させることができる。 The fuel reformer includes the catalyst body that can promote the generation of H 2 gas and O 2 gas and has high catalyst stability. Therefore, according to the fuel reformer, H 2 gas and O 2 gas can be generated by repeatedly using the catalyst body.

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.

実施形態1の触媒体を模式的に示した説明図である。2 is an explanatory view schematically showing a catalyst body of Embodiment 1. FIG. 実施形態2の触媒体を模式的に示した説明図である。6 is an explanatory view schematically showing a catalyst body of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の触媒体による燃料改質方法を説明した説明図であり、(a)は、Hガス生成工程、(b)は、Oガス放出工程を示す。It is an explanatory view for explaining a fuel reforming method according catalyst embodiment 2, (a) is H 2 gas generation step, (b) show the O 2 gas releasing step. 実施形態3の燃料改質装置を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the fuel reforming apparatus of Embodiment 3 typically. 実験例1における、活性試験の実施方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the implementation method of the activity test in Experimental example 1. FIG. 実験例1における、Ce0.5Zr0.5とCoとVとMnOとからなる酸化物混合体のXRDパターンである。 3 is an XRD pattern of an oxide mixture composed of Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 , Co 3 O 4 , V 2 O 5 and MnO 2 in Experimental Example 1. 実験例1における、Ce0.62Cr0.33Pd0.05の初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。In Experimental Example 1, XRD pattern in the initial state of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 , Rietveld analysis pattern, and the difference spectrum. 実験例1における、Ce0.62Cr0.33Pd0.05の電場印加後のXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。4 is an XRD pattern, Rietveld analysis pattern, and difference spectrum after application of an electric field of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 in Experimental Example 1. 実験例1における、Ce0.62Cr0.33Pd0.05の水素還元後のXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。4 is an XRD pattern, Rietveld analysis pattern, and difference spectrum after hydrogen reduction of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 in Experimental Example 1. 実験例1における、Ce0.62Cr0.33Pd0.05の水素還元後に水蒸気を供給した後のXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。4 is an XRD pattern, Rietveld analysis pattern, and difference spectrum after supplying water vapor after reduction of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 in Experimental Example 1. 実験例2における、Ce0.67Cr0.33、Ce0.66Cr0.330.01(但し、A:Pd、Pt、Rh、Au、および、Agからなる群より選択される1種)を用いたときの活性試験の結果である。In Experiment 2, Ce 0.67 Cr 0.33 O 2 , Ce 0.66 Cr 0.33 A 0.01 O 2 (however, A: from the group consisting of Pd, Pt, Rh, Au, and Ag) It is a result of an activity test when using 1 type selected. 実験例3における、Ce(0.67−x)Cr0.33Pd(但し、x=0,0.01,0.03,0.05)を用いたときの活性試験の結果である。The result of the activity test when using Ce (0.67-x) Cr 0.33 Pd x O 2 (x = 0, 0.01, 0.03, 0.05) in Experimental Example 3 is there. 実験例4における、In−situ XAFS測定により得られた、Ce0.62Cr0.33Pd0.05におけるCeのK殻におけるエネルギー吸収端の吸収スペクトルである。It is an absorption spectrum of the energy absorption edge in the K shell of Ce in Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 obtained by In-situ XAFS measurement in Experimental Example 4. 実験例5における、各酸化物のラマンピークシフト量とO放出速度との関係を示した図である。In Experimental Example 5, a diagram showing the relationship between the Raman peak shift amount and O 2 release rate of each oxide. 実験例5における、Ce(0.67ーx)Cr0.33Pd(x=0.01,0.03,0.05)のラマンピークシフト量とO放出速度との関係を示した図である。In Experimental Example 5, the relationship between the Raman peak shift amount of Ce (0.67−x) Cr 0.33 Pd x O 2 (x = 0.01, 0.03, 0.05) and the O 2 release rate is shown. FIG. 実験例6における、Ce0.67Cr0.33の初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。7 is an XRD pattern, a Rietveld analysis pattern, and a difference spectrum in the initial state of Ce 0.67 Cr 0.33 O 2 in Experimental Example 6. 実験例6における、Ce0.5Cr0.5の初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。7 shows an XRD pattern, a Rietveld analysis pattern, and a difference spectrum in the initial state of Ce 0.5 Cr 0.5 O 2 in Experimental Example 6. 実験例6における、Ce0.3Cr0.7の初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。7 shows an XRD pattern, a Rietveld analysis pattern, and a difference spectrum in an initial state of Ce 0.3 Cr 0.7 O 2 in Experimental Example 6. 実験例6における、Ce0.66Cr0.33Pd0.01の初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。7 shows an XRD pattern, a Rietveld analysis pattern, and a difference spectrum in an initial state of Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2 in Experimental Example 6. 実験例6における、Ce0.64Cr0.33Pd0.03の初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。7 shows an XRD pattern, a Rietveld analysis pattern, and a difference spectrum in an initial state of Ce 0.64 Cr 0.33 Pd 0.03 O 2 in Experimental Example 6. 実験例6における、Ce0.62Cr0.33Pd0.05の初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルである。7 shows an XRD pattern, a Rietveld analysis pattern, and a difference spectrum in an initial state of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 in Experimental Example 6.

(実施形態1)
実施形態1の触媒体について、図1を用いて説明する。図1に例示されるように、本実施形態の触媒体1は、Ln(1−y−x)(但し、Ln:希土類元素、M:遷移金属元素、A:貴金属元素および上記Mとは異なる遷移金属元素のうち少なくとも1種、0.03≦x≦0.1、0.1≦y<0.5、2≦z≦4)で示される酸化物11を有している。以下、これを詳説する。なお、図1では、触媒体1が上記酸化物11より構成されている例が示されている。
(Embodiment 1)
The catalyst body of Embodiment 1 is demonstrated using FIG. As illustrated in Figure 1, the catalyst body 1 of the present embodiment, Ln (1-y-x ) M y A x O z ( where, Ln: rare earth element, M: transition metal element, A: noble metal element And at least one transition metal element different from M, having an oxide 11 represented by 0.03 ≦ x ≦ 0.1, 0.1 ≦ y <0.5, 2 ≦ z ≦ 4) ing. This will be described in detail below. FIG. 1 shows an example in which the catalyst body 1 is composed of the oxide 11.

上記化学式(組成式)において、Lnは、希土類元素である。Lnとしては、具体的には、Ce(セリウム)、La(ランタン)、Pr(プラセオジム)、Nd(ネオジム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユーロビウム)などを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。Lnは、価数変化を生じやすい等の観点から、好ましくは、Ceを含んでいるとよく、より好ましくは、Ceであるとよい。   In the above chemical formula (composition formula), Ln is a rare earth element. Specific examples of Ln include Ce (cerium), La (lanthanum), Pr (praseodymium), Nd (neodymium), Sm (samarium), Eu (eurobium), and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Ln is preferable to contain Ce, more preferably Ce, from the viewpoint of easily causing a valence change.

上記化学式において、Mは、遷移金属元素である。Mは、具体的には、4族元素、5族元素、6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素および、11族元素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むことができる。この構成によれば、Ce等の希土類元素Lnの価数変化に伴って生じる格子歪みを緩和させやすい、酸素欠陥の規則性を低下させて、A元素のドープ量を増加させやすいなどの利点がある。4族の遷移金属元素としては、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、5族の遷移金属元素としては、V(バナジウム)、Nb(ニオブ)、6族の遷移金属元素としては、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、7族の遷移金属元素としては、Mn(マンガン)、8族の遷移金属元素としては、Fe(鉄)、9族の遷移金属元素としては、Co(コバルト)、10族の遷移金属元素としては、Ni(ニッケル)、11族の遷移金属元素としては、Cu(銅)などが好ましい。Mは、価数変化の幅が大きい等の観点から、Crを含んでいるとよく、より好ましくは、Crであるとよい。   In the above chemical formula, M is a transition metal element. Specifically, M is at least one selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Group 7 elements, Group 8 elements, Group 9 elements, Group 10 elements, and Group 11 elements. Can be included. According to this configuration, there are advantages such that it is easy to relax lattice distortion caused by a change in the valence of the rare earth element Ln such as Ce, reduce the regularity of oxygen defects, and easily increase the doping amount of the A element. is there. Group 4 transition metal elements include Ti (titanium), Zr (zirconium), Group 5 transition metal elements include V (vanadium), Nb (niobium), Group 6 transition metal elements include Cr (chromium). ), Mo (molybdenum), W (tungsten), Mn (manganese) as the group 7 transition metal element, Fe (iron) as the group 8 transition metal element, Co as the group 9 transition metal element (Cobalt) Ni (nickel) is preferable as the group 10 transition metal element, and Cu (copper) is preferable as the group 11 transition metal element. M preferably contains Cr, more preferably Cr, from the viewpoint of a large range of valence change.

上記化学式において、Aは、貴金属元素および上記Mとは異なる遷移金属元素のうち少なくとも1種である。つまり、Aは、貴金属元素および上記Mで構成元素として用いていない遷移金属元素のうち少なくとも1種である。貴金属元素としては、具体的には、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Rh(ロジウム)、Ir(イリジウム)、Ru(ルテニウム)、Os(オスミウム)などを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。また、遷移金属元素としては、具体的には、Cu(銅)、Ni、Coなどを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。Aは、O放出活性の向上、水等の燃料分解活性、格子歪みを大きくするなどの観点から、好ましくは、Pt、Pd、Rh、Au、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含んでいるとよく、より好ましくは、Pt、Pd、Rh、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含んでいるとよく、さらにより好ましくは、Pt、Pd、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含んでいるとよく、さらにより一層好ましくは、Pdであるとよい。 In the above chemical formula, A is at least one of a noble metal element and a transition metal element different from M. That is, A is at least one of a noble metal element and a transition metal element not used as a constituent element in M. Specific examples of the noble metal element include Pt (platinum), Pd (palladium), Rh (rhodium), Ir (iridium), Ru (ruthenium), Os (osmium), and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Specific examples of the transition metal element include Cu (copper), Ni, and Co. These can be used alone or in combination of two or more. A is preferably at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, Au, and Cu from the viewpoints of improving O 2 releasing activity, activity of decomposing fuel such as water, and increasing lattice distortion. It may contain a seed element, more preferably at least one element selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, and Cu, and even more preferably Pt, Pd. , And at least one element selected from the group consisting of Cu, and even more preferably Pd.

上記化学式において、xは、0.03以上0.1以下とされる。xが0.1を上回ると、価数変化の中心となるLn量が減少し、酸化物自身が価数変動し難くなる。また、過剰なA元素が結晶の外に析出しやすくなる。xは、好ましくは、0.09以下、より好ましくは、0.08以下、さらに好ましくは、0.07以下であるとよい。また、xは、Aの増量によって格子歪みを大きくし、Lnの価数変化を促進させる、H生成活性の向上、O放出活性の向上等の観点から、好ましくは、0.04以上、より好ましくは、0.05以上であるとよい。 In the above chemical formula, x is 0.03 or more and 0.1 or less. When x exceeds 0.1, the amount of Ln that is the center of valence change decreases, and the oxide itself becomes difficult to change in valence. Moreover, excess A element tends to precipitate out of the crystal. x is preferably 0.09 or less, more preferably 0.08 or less, and even more preferably 0.07 or less. Further, x is preferably 0.04 or more from the viewpoint of increasing the lattice distortion by increasing the amount of A and promoting the change in the valence of Ln, improving the H 2 generation activity, improving the O 2 releasing activity, etc. More preferably, it is 0.05 or more.

上記化学式において、yは、0.1以上0.5未満とされる。yが0.5以上になると、MがLnに固溶し難くなり、結晶構造が変化するおそれが高くなる。yは、好ましくは、0.48以下、より好ましくは、0.45以下、さらに好ましくは、0.43以下、さらにより好ましくは、0.4以下、さらにより一層好ましくは、0.38以下、最も好ましくは、0.36以下であるとよい。また、yが0.1未満になると、Ce等の希土類元素Lnの価数変化に伴って生じる格子歪みを緩和できなくなる。yは、好ましくは、0.15以上、より好ましくは、0.2以上、さらに好ましくは、0.25以上、さらにより好ましくは、0.3以上であるとよい。   In the above chemical formula, y is 0.1 or more and less than 0.5. When y is 0.5 or more, it becomes difficult for M to dissolve in Ln and the crystal structure is likely to change. y is preferably 0.48 or less, more preferably 0.45 or less, even more preferably 0.43 or less, even more preferably 0.4 or less, even more preferably 0.38 or less, Most preferably, it is 0.36 or less. On the other hand, when y is less than 0.1, it becomes impossible to relieve the lattice distortion caused by the valence change of the rare earth element Ln such as Ce. y is preferably 0.15 or more, more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.25 or more, and even more preferably 0.3 or more.

上記化学式において、zは、2以上4以下とされる。zが4を上回ると、酸化物11を構成するM元素(Cr等)やA元素(Pd等)が高価数のイオンとなる必要がでてくるため、酸化物11の安定性を損なうおそれがある。zは、好ましくは、3.5以下、より好ましくは、3以下、さらに好ましくは、2.5以下であるとよい。zが2を下回ると、酸化物11を構成するM元素(Cr等)やA元素(Pd等)がメタル化し、析出しやすくなる。zは、好ましくは、2であるとよい。この場合には、酸化物11の結晶構造が、ペロブスカイト構造よりも単位格子自由空間が大きくイオン結合性が低い蛍石型の結晶構造となる。そのため、酸化物11を構成する構成元素、酸素イオンのモビリティが高くなり、構成元素の価数変化を促進させやすくなる。   In the above chemical formula, z is 2 or more and 4 or less. If z exceeds 4, the M element (Cr or the like) or the A element (Pd or the like) constituting the oxide 11 needs to be an expensive number of ions, which may impair the stability of the oxide 11. is there. z is preferably 3.5 or less, more preferably 3 or less, and even more preferably 2.5 or less. When z is less than 2, the M element (Cr or the like) or the A element (Pd or the like) constituting the oxide 11 is metalized and easily deposited. z is preferably 2; In this case, the crystal structure of the oxide 11 is a fluorite-type crystal structure having a larger unit cell free space and lower ionic bondability than the perovskite structure. Therefore, the mobility of the constituent elements and oxygen ions constituting the oxide 11 is increased, and the valence change of the constituent elements is easily promoted.

なお、Aが複数の貴金属元素・遷移金属元素より構成される場合には、その複数の貴金属元素・遷移金属元素でxの組成比を分け合うことになる。また、Mが複数の遷移金属元素より構成される場合には、その複数の遷移金属元素でyの組成比を分け合うことになる。同様に、Lnが複数の希土類元素より構成される場合には、その複数の希土類元素で(1−y−x)の組成比を分け合うことになる。   When A is composed of a plurality of noble metal elements / transition metal elements, the composition ratio of x is shared by the plurality of noble metal elements / transition metal elements. When M is composed of a plurality of transition metal elements, the composition ratio of y is shared by the plurality of transition metal elements. Similarly, when Ln is composed of a plurality of rare earth elements, the composition ratio of (1-yx) is shared by the plurality of rare earth elements.

酸化物11は、具体的には、化学式がCe(1−y−x)CrPd(但し、0.03≦x≦0.05、0.1≦y<0.5)である酸化物より構成することができる。この構成によれば、Hガスの生成、Oガスの生成を促すことができ、触媒安定性を向上させることが可能な触媒体を確実なものとすることができる。上記酸化物11は、より具体的には、化学式がCe(0.67−x)Cr0.33Pd(但し、0.03≦x≦0.05)である酸化物とすることができる。この構成によれば、上記作用効果をより確実なものとすることができる。 Specifically, the oxide 11 has the chemical formula Ce (1- yx ) Cr y Pd x O 2 (where 0.03 ≦ x ≦ 0.05, 0.1 ≦ y <0.5). It can be composed of a certain oxide. According to this arrangement, generation of H 2 gas, O 2 can prompt the generation of gas, the catalyst stability can be improved catalytic body can be made reliable. More specifically, the oxide 11 is an oxide having a chemical formula of Ce (0.67-x) Cr 0.33 Pd x O 2 (where 0.03 ≦ x ≦ 0.05). Can do. According to this structure, the said effect can be made more reliable.

酸化物11は、酸素イオン伝導性および電子伝導性を有する構成とすることができる。酸化物11が酸素イオン伝導性を有することにより、酸素原子を含む燃料、水素原子および酸素原子を含む燃料の分解時に生じた酸素を上記酸化物11に捕捉しやすくなる。また、触媒体1に電場を印加した場合に、電場による酸素ポンピング作用を酸化物11が発現しやすくなり、酸化物11への酸素の捕捉や酸化物11からのO放出を促進させやすくなる。また、酸化物11が電子導電性を有することにより、電子の授受を伴う燃料の分解反応を促進させやすくなる。そのため、この構成によれば、より低温で燃料を分解可能な触媒体1が得られる。 The oxide 11 can be configured to have oxygen ion conductivity and electronic conductivity. When the oxide 11 has oxygen ion conductivity, the oxide 11 is easily captured by the oxide 11 when the fuel containing oxygen atoms, the hydrogen atom, and the fuel containing oxygen atoms are decomposed. In addition, when an electric field is applied to the catalyst body 1, the oxide 11 easily develops an oxygen pumping action by the electric field, and it is easy to promote the trapping of oxygen into the oxide 11 and the release of O 2 from the oxide 11. . In addition, since the oxide 11 has electronic conductivity, it is easy to promote the decomposition reaction of the fuel accompanying the transfer of electrons. Therefore, according to this structure, the catalyst body 1 capable of decomposing the fuel at a lower temperature is obtained.

酸化物11の酸素イオン伝導度は、具体的には、1×10−5以上1×10−2S/cm以下とすることができる。この構成によれば、酸化物11が酸素イオン伝導性を有する際の効果を確実なものとすることができる。また、酸化物11の電子伝導度は、具体的には、1×10−2以上1×10−1S/cm以下とすることができる。この構成によれば、酸化物11が電子伝導性を有する際の効果を確実なものとすることができる。 Specifically, the oxygen ion conductivity of the oxide 11 can be 1 × 10 −5 or more and 1 × 10 −2 S / cm or less. According to this structure, the effect when the oxide 11 has oxygen ion conductivity can be ensured. In addition, the electron conductivity of the oxide 11 can be specifically set to 1 × 10 −2 or more and 1 × 10 −1 S / cm or less. According to this structure, the effect when the oxide 11 has electronic conductivity can be ensured.

酸化物11の比表面積は、5以上100m/g以下とすることができる。この構成によれば、H生成活性とO放出活性とのバランスに優れた触媒体1を得やすくなる。酸化物11の比表面積は、H生成活性の向上などの観点から、好ましくは、8m/g以上、より好ましくは、10m/g以上、さらに好ましくは、25m/g以上、さらにより好ましくは、50m/g以上とすることができる。また、酸化物11の比表面積は、O放出活性の確保を容易にするなどの観点から、好ましくは、90m/g以下、より好ましくは、80m/g以下、さらに好ましくは、70m/g以下とすることができる。上記比表面積は、JIS R1626−1996「ファインセラミックス粉体の気体吸着BET法による比表面積の測定方法」に準拠して測定される値(吸着ガス:窒素)である。なお、測定は、燃料の改質に供する前の試料を用いて行う。 The specific surface area of the oxide 11 can be 5 or more and 100 m 2 / g or less. According to this configuration, it becomes easy to obtain the catalyst body 1 having an excellent balance between H 2 generation activity and O 2 release activity. The specific surface area of the oxide 11 is preferably 8 m 2 / g or more, more preferably 10 m 2 / g or more, still more preferably 25 m 2 / g or more, and further from the viewpoint of improving H 2 generation activity. Preferably, it can be 50 m 2 / g or more. The specific surface area of the oxide 11 is preferably 90 m 2 / g or less, more preferably 80 m 2 / g or less, and still more preferably 70 m 2 from the viewpoint of facilitating securing of the O 2 releasing activity. / G or less. The specific surface area is a value (adsorption gas: nitrogen) measured in accordance with JIS R1626-1996 “Method for measuring specific surface area of fine ceramic powder by gas adsorption BET method”. The measurement is performed using a sample before being subjected to fuel reforming.

触媒体1は、水素原子を含む燃料の分解によるHガスの生成を促すために用いることができる。この構成によれば、水素原子を含む燃料を改質してHガスを取り出すことができる。また、触媒体1は、酸素原子を含む燃料の分解時に捕捉した酸素を利用したOガスの放出を促すために用いることができる。この構成によれば、酸素原子を含む燃料を改質してOガスを取り出すことができる。また、触媒体1は、水素原子および酸素原子を含む燃料の分解によるHガスの生成ならびに当該燃料の分解時に捕捉した酸素を利用したOガスの放出の両方を促すために用いることができる。この構成によれば、水素原子および酸素原子を含む燃料を改質してHガスおよびOガスの両方を取り出すことができる。 The catalyst body 1 can be used to promote generation of H 2 gas by decomposition of fuel containing hydrogen atoms. According to this configuration, it is possible to take out the H 2 gas by reforming the fuel containing hydrogen atoms. Further, the catalyst body 1 can be used for promoting the release of O 2 gas using oxygen captured during decomposition of the fuel containing oxygen atoms. According to this configuration, the O 2 gas can be taken out by reforming the fuel containing oxygen atoms. Further, the catalyst body 1 can be used to promote both generation of H 2 gas by decomposition of a fuel containing hydrogen atoms and oxygen atoms and release of O 2 gas using oxygen captured during decomposition of the fuel. . According to this configuration, it is possible to take out both H 2 gas and O 2 gas by reforming the fuel containing hydrogen atoms and oxygen atoms.

水素原子を含む燃料としては、例えば、炭化水素、アンモニア等を例示することができる。酸素原子を含む燃料としては、例えば、酸化物、オゾン、窒化物、硫化物等を例示することができる。水素原子および酸素原子を含む燃料としては、例えば、水、アルコール類、尿素、過酸化水素等を例示することができる。   Examples of the fuel containing hydrogen atoms include hydrocarbons and ammonia. Examples of the fuel containing oxygen atoms include oxides, ozone, nitrides, sulfides, and the like. Examples of the fuel containing hydrogen atoms and oxygen atoms include water, alcohols, urea, hydrogen peroxide, and the like.

本実施形態の触媒体1は、酸化物11を有している。酸化物11では、価数バランスが不安定化されて格子歪みが生じやすく、当該酸化物11を構成する構成元素の価数変化が生じやすい。そのため、酸化物11は、自身が価数変動することができ、酸化、還元の2つの反応を選択的に実施することできる。したがって、例えば、水等の水素原子および酸素原子を含む燃料を触媒体1に接触させ、電場を印加した場合などには、酸化物11中の分極が誘発され、燃料の分解によるHガスの生成および酸素の捕捉といった酸化反応と、捕捉した酸素を利用したOガスの放出といった還元反応とを選択的に実施することができる。また、酸化物11は、水素環境下に曝されたり、電場を印加されたりした場合などでも、異種元素同士による異相形成が生じ難く、結晶構造が変化し難い。そのため、触媒体1は、従来の触媒体に比べ、高い触媒安定性を有する。よって、触媒体1によれば、Hガスの生成、Oガスの生成を促すことができ、触媒安定性を向上させることができる。 The catalyst body 1 of the present embodiment has an oxide 11. In the oxide 11, the valence balance is destabilized and lattice distortion is likely to occur, and the valence of components constituting the oxide 11 is likely to change. Therefore, the oxide 11 itself can fluctuate in valence, and can selectively perform two reactions of oxidation and reduction. Therefore, for example, when a fuel containing hydrogen atoms such as water and oxygen atoms is brought into contact with the catalyst body 1 and an electric field is applied, polarization in the oxide 11 is induced, and the H 2 gas is decomposed by the decomposition of the fuel. An oxidation reaction such as generation and oxygen trapping and a reduction reaction such as release of O 2 gas using the trapped oxygen can be selectively performed. In addition, even when the oxide 11 is exposed to a hydrogen environment or is applied with an electric field, the formation of a different phase between different elements hardly occurs and the crystal structure hardly changes. Therefore, the catalyst body 1 has high catalyst stability compared with the conventional catalyst body. Therefore, according to the catalyst body 1, the generation of H 2 gas, it is possible to promote the formation of O 2 gas, it is possible to improve the catalytic stability.

なお、酸化物11は、例えば、錯体重合法などを用いて作製することができる。錯体重合法を用いる場合、例えば、目的とする酸化物と同様の構成元素比となるように、前駆体である各構成元素の塩(硝酸塩等の無機塩等)、クエン酸、エチレングリコール、純水を75〜80℃程度でよく混合する。得られた混合物を100℃程度で12〜48時間程度乾燥させた後、400〜450℃程度で2〜48時間程度仮焼してクエン酸、エチレングリコールを予め分解除去し、その後、得られた仮焼物を500〜900℃程度で5〜48時間程度本焼成することにより、目的の酸化物11を得ることができる。   In addition, the oxide 11 can be produced using, for example, a complex polymerization method. When the complex polymerization method is used, for example, the salt of each constituent element as a precursor (inorganic salt such as nitrate), citric acid, ethylene glycol, pure so as to have the same constituent element ratio as the target oxide Mix water well at about 75-80 ° C. The obtained mixture was dried at about 100 ° C. for about 12 to 48 hours, calcined at about 400 to 450 ° C. for about 2 to 48 hours to decompose and remove citric acid and ethylene glycol in advance, and then obtained. The target oxide 11 can be obtained by subjecting the calcined material to main firing at about 500 to 900 ° C. for about 5 to 48 hours.

(実施形態2)
実施形態2の触媒体について、図2を用いて説明する。なお、実施形態2以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
(Embodiment 2)
The catalyst body of Embodiment 2 is demonstrated using FIG. Of the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the above-described embodiments represent the same components as those in the above-described embodiments unless otherwise indicated.

図2に例示されるように、本実施形態の触媒体1は、実施形態1にて上述した酸化物11と、酸化物11の表面に担持された貴金属元素12とを有している。実施形態1では、図1に示されるように、触媒体1が酸化物11からなる例を示したが、本実施形態の構成によれば、酸化物11と貴金属元素12との両方により、触媒体1に接触させた燃料の分解反応を促進させやすくなる。そのため、上記構成によれば、より低温でHガスの生成、Oガスの放出を促すことが可能な触媒体1が得られる。 As illustrated in FIG. 2, the catalyst body 1 of the present embodiment includes the oxide 11 described above in Embodiment 1, and the noble metal element 12 supported on the surface of the oxide 11. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the example in which the catalyst body 1 is made of the oxide 11 is shown. However, according to the configuration of the present embodiment, the contact is made by both the oxide 11 and the noble metal element 12. It becomes easy to promote the decomposition reaction of the fuel brought into contact with the medium 1. Therefore, according to the above construction, generation of H 2 gas, O 2 catalyst 1 release capable of urging the gas can be obtained at a lower temperature.

酸化物11の表面に担持された貴金属元素12は、具体的には、Pt、Pd、Rh、および、Ruからなる群より選択される少なくとも1種を含むことができる。この構成によれば、H生成活性、O放出活性を高めることができる。酸化物11の表面に担持された貴金属元素12は、H生成活性およびO放出活性のバランスなどの観点から、好ましくは、Pt、Pdなどであるとよく、より好ましくは、Pdであるとよい。 Specifically, the noble metal element 12 supported on the surface of the oxide 11 can include at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, and Ru. According to this configuration, H 2 generation activity and O 2 release activity can be enhanced. The noble metal element 12 supported on the surface of the oxide 11 is preferably Pt, Pd, or the like, more preferably Pd, from the viewpoint of the balance of H 2 generation activity and O 2 release activity. Good.

なお、上記金属元素は、例えば、含浸法などにより酸化物11に担持させることができる。含浸法を用いる場合、例えば、担持させる貴金属元素の前駆体である貴金属元素の塩(酢酸塩等)と、純水とをエバポレータに入れ、水分を蒸発乾固させる。この際、酸化物11に対して貴金属元素が所定の質量%となるように貴金属元素の塩の量を調整する。その後、上記乾固物を400〜600℃程度で2〜48時間程度焼成することにより、酸化物11に貴金属元素を所定の質量%で担持させることができる。   Note that the metal element can be supported on the oxide 11 by, for example, an impregnation method. In the case of using the impregnation method, for example, a salt of a noble metal element (acetate or the like) that is a precursor of the noble metal element to be supported and pure water are put into an evaporator, and water is evaporated to dryness. At this time, the amount of the salt of the noble metal element is adjusted so that the noble metal element becomes a predetermined mass% with respect to the oxide 11. Thereafter, the dried solid is baked at about 400 to 600 ° C. for about 2 to 48 hours, whereby the noble metal element can be supported on the oxide 11 at a predetermined mass%.

酸化物11に対する貴金属元素12の担持量は、合計で0.3質量%以上7質量%以下とすることができる。   The total amount of the noble metal element 12 supported on the oxide 11 can be 0.3 mass% or more and 7 mass% or less.

上記担持量は、燃料の分解反応の促進効果を確実なものとするなどの観点から、好ましくは、0.5質量%以上、より好ましくは、0.7質量%以上、さらに好ましくは、1質量%以上とすることができる。一方、上記担持量は、O放出の阻害抑制などの観点から、好ましくは、7質量%以下、より好ましくは、6質量%以下、さらに好ましくは、5質量%以下とすることができる。 The loading is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.7% by mass or more, and further preferably 1% by mass from the viewpoint of ensuring the effect of promoting the decomposition reaction of the fuel. % Or more. On the other hand, the supported amount is preferably 7% by mass or less, more preferably 6% by mass or less, and still more preferably 5% by mass or less from the viewpoint of suppressing inhibition of O 2 release.

図3を用い、本実施形態の触媒体1を用いた燃料改質方法の一例について説明する。当該燃料改質方法は、具体的には、H生成工程と、O放出工程とを有している。図3(a)に示されるように、H生成工程は、加熱状態にある触媒体1に燃料(本実施形態では、燃料として水(HO)を例示)を接触させ、燃料を熱分解してHを生成させるとともに、触媒体1に酸素を捕捉させる工程である。一方、図3(b)に示されるように、O放出工程は、酸素を捕捉した触媒体1を加熱状態とし、Oを放出させる工程である。O放出工程、または、H生成工程およびO放出工程において、触媒体1に対して外部エネルギーを与えることができる。外部エネルギーとしては、例えば、電場、磁場、プラズマなどを例示することできる。これらのうち、外部エネルギーとしては、電場が好ましい。触媒体1への電場印加により、触媒体1の分極、構成元素の価数変化、格子歪みが誘発されやすくなり、燃料の分解反応を促進させやすくなるからである。なお、電場を印加する際の電流値は、例えば、5mA以上15mA以下、電場を印加する際の電圧値は、例えば、0.2kV以上1.7kV以下とすることができる。 An example of a fuel reforming method using the catalyst body 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. Specifically, the fuel reforming method includes an H 2 generation step and an O 2 release step. As shown in FIG. 3A, in the H 2 generation step, fuel (in this embodiment, water (H 2 O) is exemplified as fuel) is brought into contact with the heated catalyst body 1 to heat the fuel. In this process, H 2 is generated by decomposition and the catalyst body 1 captures oxygen. On the other hand, as shown in FIG. 3B, the O 2 releasing step is a step in which the catalyst body 1 that has captured oxygen is heated to release O 2 . External energy can be applied to the catalyst body 1 in the O 2 releasing step, or the H 2 generating step and the O 2 releasing step. Examples of the external energy include an electric field, a magnetic field, and plasma. Of these, an electric field is preferred as the external energy. This is because application of an electric field to the catalyst body 1 easily induces polarization of the catalyst body 1, changes in the valence of constituent elements, and lattice distortion, and facilitates the fuel decomposition reaction. In addition, the electric current value at the time of applying an electric field can be 5 mA or more and 15 mA or less, for example, and the voltage value at the time of applying an electric field can be 0.2 kV or more and 1.7 kV or less, for example.

その他の構成および作用効果は、実施形態1と同様である。   Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

(実施形態3)
実施形態3の燃料改質装置について、図4を用いて説明する。図4に例示されるように、本実施形態の燃料改質装置2は、反応器21と、触媒体1と、熱源22と、電場印加部23と、制御部24とを有している。
(Embodiment 3)
A fuel reformer according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 4, the fuel reformer 2 of this embodiment includes a reactor 21, a catalyst body 1, a heat source 22, an electric field application unit 23, and a control unit 24.

反応器21は、触媒体1の触媒作用を利用して水素原子および酸素原子のうち少なくとも1つを含む燃料の熱分解を行わせるための容器である。本実施形態では、反応器21は、具体的には、水素原子および酸素原子の両方を含む燃料としての水を反応器21の内部に導入するための導入部211と、触媒体1を収容する収容部212と、生成したHガスまたはOガスを反応器21の外部に導出するための導出部213とを備えている。なお、導入部21には、開閉弁を備えた水の供給経路(不図示)が接続可能とされている。 The reactor 21 is a container for causing thermal decomposition of a fuel containing at least one of hydrogen atoms and oxygen atoms using the catalytic action of the catalyst body 1. In the present embodiment, specifically, the reactor 21 accommodates the catalyst body 1 and an introduction part 211 for introducing water as a fuel containing both hydrogen atoms and oxygen atoms into the reactor 21. The housing unit 212 and a deriving unit 213 for deriving the generated H 2 gas or O 2 gas to the outside of the reactor 21 are provided. The introduction unit 21 can be connected to a water supply path (not shown) having an on-off valve.

触媒体1としては、具体的には、実施形態1または実施形態2の触媒体1が用いられる。   Specifically, the catalyst body 1 of Embodiment 1 or Embodiment 2 is used as the catalyst body 1.

熱源22は、触媒体1を必要に応じて加熱するためのものである。熱源22としては、例えば、熱交換器やヒーターなどを用いることできる。本実施形態では、熱源22は、熱交換器より構成されている。熱交換器は、例えば、ボイラーなどの排熱や太陽熱などの熱エネルギーを利用して触媒体1を加熱することができるように構成されている。なお、本実施形態では、熱交換器によって気化された水(水蒸気)が触媒体1に供給されるように構成されている。   The heat source 22 is for heating the catalyst body 1 as necessary. As the heat source 22, for example, a heat exchanger or a heater can be used. In the present embodiment, the heat source 22 is composed of a heat exchanger. The heat exchanger is configured such that the catalyst body 1 can be heated using heat energy such as exhaust heat from a boiler or solar heat, for example. In this embodiment, water (water vapor) vaporized by the heat exchanger is configured to be supplied to the catalyst body 1.

電場印加部23は、触媒体1へ電場を印加するためのものである。本実施形態では、電場印加部23は、具体的には、一対の電極230と、電源233とを備えている。一対の電極230は、第1電極231および第2電極232より構成されており、触媒体1を挟んだ状態で配置されている。第1電極231および第2電極232は、電源233に電気的に接続されている。なお、第1電極231および第2電極232は、ガス透過可能に構成されている。   The electric field applying unit 23 is for applying an electric field to the catalyst body 1. In the present embodiment, the electric field application unit 23 specifically includes a pair of electrodes 230 and a power source 233. The pair of electrodes 230 includes a first electrode 231 and a second electrode 232, and is disposed with the catalyst body 1 interposed therebetween. The first electrode 231 and the second electrode 232 are electrically connected to the power source 233. The first electrode 231 and the second electrode 232 are configured to allow gas permeation.

制御部24は、水素原子および酸素原子のうち少なくとも1つを含む燃料の反応器21内への供給と当該燃料の供給停止とを切り替えるとともに、電場印加部23により触媒体1に印加する電場を制御する。本実施形態では、具体的には、制御部24は、周知のマイクロコンピュータ等を備える電子制御装置より構成されている。また、制御部24は、電場印加部23が触媒体1に印加する電流を可変制御するように構成されている。また、制御部24は、第1電流を触媒体1に印加する第1電流制御と、第1電流よりも電流値が高い第2電流を触媒体1に印加する第2電流制御とを実施するように構成されている。   The control unit 24 switches between the supply of the fuel containing at least one of hydrogen atoms and oxygen atoms into the reactor 21 and the supply stop of the fuel, and the electric field applied to the catalyst body 1 by the electric field applying unit 23. Control. In the present embodiment, specifically, the control unit 24 is configured by an electronic control device including a known microcomputer or the like. The control unit 24 is configured to variably control the current applied to the catalyst body 1 by the electric field application unit 23. In addition, the control unit 24 performs first current control for applying a first current to the catalyst body 1 and second current control for applying a second current having a current value higher than the first current to the catalyst body 1. It is configured as follows.

燃料改質装置2は、例えば、次のように動作させることができる。先ず、熱源22で触媒体1を加熱する。次いで、反応器21内に燃料を供給し、触媒体1に燃料を接触させる。本実施形態では、燃料の供給/供給停止の切り替えは、燃料の供給経路に設けられた開閉弁の開度を制御部24により制御することによって行われる。次いで、電場印加部23により、触媒体1へHガス生成のための電場を印加する。本実施形態では、一対の電極230間に電圧を印加して、触媒体1に第1電流を流すことにより、触媒体1へ電場が印加される。これにより、触媒体1の触媒作用により燃料からHガスが生成し、触媒体1に燃料の分解による酸素が捕捉される。なお、Hガスは、電場を印加しなくても生成させることが可能であるが、電場を印加した方が、より多くのHガスを生成させることができる。そして、所定の反応時間(例えば、数分〜十数分)経過した後に、触媒体1への燃料の供給を停止する。次いで、必要に応じて、熱源22で触媒体1を加熱する。なお、H生成時の加熱によってO放出に適した温度が得られておれば、触媒体1を再度加熱しなくてもよい。次いで、電場印加部23により、触媒体1へOガス放出のための電場を印加する。本実施形態では、一対の電極230間に電圧を印加して、触媒体1に第2電流を流すことにより、触媒体1へ電場が印加される。これにより、触媒体1に捕捉されていた酸素からOガスが生成する。なお、上記では、電場印加部23を機能させた動作の一例について説明したが、燃料改質装置2は、電場印加部23を機能させずに動作させる(ON・OFF制御)こともできる。 The fuel reformer 2 can be operated as follows, for example. First, the catalyst body 1 is heated by the heat source 22. Next, fuel is supplied into the reactor 21, and the fuel is brought into contact with the catalyst body 1. In the present embodiment, the fuel supply / supply stop switching is performed by controlling the opening degree of the on-off valve provided in the fuel supply path by the control unit 24. Next, an electric field for generating H 2 gas is applied to the catalyst body 1 by the electric field applying unit 23. In the present embodiment, an electric field is applied to the catalyst body 1 by applying a voltage between the pair of electrodes 230 and causing a first current to flow through the catalyst body 1. Thus, H 2 gas is generated from the fuel by the catalytic action of the catalyst body 1, and oxygen due to the decomposition of the fuel is captured by the catalyst body 1. The H 2 gas can be generated without applying an electric field, but more H 2 gas can be generated when an electric field is applied. Then, after a predetermined reaction time (for example, several minutes to several tens of minutes) has elapsed, the supply of fuel to the catalyst body 1 is stopped. Subsequently, the catalyst body 1 is heated with the heat source 22 as needed. Incidentally, if I have a temperature suitable for O 2 release is obtained by the heating at the time of H 2 generation may not heat the catalyst body 1 again. Next, the electric field applying unit 23 applies an electric field for releasing O 2 gas to the catalyst body 1. In the present embodiment, an electric field is applied to the catalyst body 1 by applying a voltage between the pair of electrodes 230 and causing the second current to flow through the catalyst body 1. Thereby, O 2 gas is generated from the oxygen trapped in the catalyst body 1. Although an example of the operation in which the electric field applying unit 23 is functioned has been described above, the fuel reformer 2 can be operated without functioning the electric field applying unit 23 (ON / OFF control).

本実施形態の燃料改質装置2は、Hガスの生成、Oガスの生成を促すことができ、かつ、触媒安定性の高い触媒体1を有している。そのため、本実施形態の燃料改質装置2によれば、触媒体1を繰り返し使用して、Hガス、Oガスを生成させることができる。 The fuel reformer 2 of the present embodiment has a catalyst body 1 that can promote generation of H 2 gas and generation of O 2 gas and has high catalyst stability. Therefore, according to the fuel reforming apparatus 2 of the present embodiment, H 2 gas and O 2 gas can be generated by repeatedly using the catalyst body 1.

(実験例1)
<触媒体の作製>
上述した錯体重合法に従い、Ce0.62Cr0.33Pd0.05を作製した。この際、前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。具体的には、錯体重合法では、使用した金属の物質量の3倍の物質量となるようにクエン酸一水和物とエチレングリコールとを秤量した。各試料をポリテトラフルオロエチレン製のビーカーに入れ、蒸留水を加えて約70℃に加熱しながら撹拌を行った。水分がある程度まで蒸発したところで、ホットスターラー上で蒸発乾固を行った。その後、流通式焼成炉を用いて本焼成を行った。
(Experimental example 1)
<Production of catalyst body>
Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 was produced according to the complex polymerization method described above. At this time, Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours. Specifically, in the complex polymerization method, citric acid monohydrate and ethylene glycol were weighed so that the amount of the material used was three times the amount of the metal used. Each sample was placed in a polytetrafluoroethylene beaker, and distilled water was added and stirred while heating to about 70 ° C. When the water had evaporated to some extent, it was evaporated to dryness on a hot stirrer. Then, main baking was performed using the flow-type baking furnace.

以上により、Ce0.62Cr0.33Pd0.05からなる触媒体(以下、単に「Ce0.62Cr0.33Pd0.05」ということがある。)を作製した。なお、得られた触媒体は、当該触媒体約2gを直径20mmのディスクに入れ、プレス成形機にて60kNの圧力で10分間プレスしてペレット化した後、粉砕し、得られた粉砕粉末をふるいにかけることにより、粒子径を355〜500μmに整粒した。 In this way, a catalyst body made of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 (hereinafter sometimes simply referred to as “Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 ”) was produced. . The obtained catalyst body was put in a disk having a diameter of 20 mm with about 2 g of the catalyst body, pressed with a press molding machine at a pressure of 60 kN for 10 minutes to be pelletized, and then pulverized. By sieving, the particle size was adjusted to 355 to 500 μm.

比較のため、Ce0.5Zr0.5とCoとVとMnOとの酸化物混合体に、Pdを担持させてなる触媒体(以下、Pd/(CZO+Co+V+MnO)ということがある。)を準備した。 For comparison, a catalyst body in which Pd is supported on an oxide mixture of Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 , Co 3 O 4 , V 2 O 5 and MnO 2 (hereinafter referred to as Pd / (CZO + Co 3 O 4 + V 2 O 5 + MnO 2 )).

<活性試験>
各触媒体を用い、活性試験を行った。活性試験は、固定床流通式反応器を用い、触媒体の量を1g、昇温温度10K/分、反応温度623K、全ガス流量を合計で200SCCM(内標準:Ar 10SCCM、バランス:He)とした。活性試験では、先ず、図5に示されるように、外径18mm、内径15mmの石英管からなる反応管54内に、作製した所定の触媒体53を充填し、さらに、反応管54の内部において触媒体53の軸方向の両端に、ガス透過が可能なメッシュ状の電極55、56(SUS製)を配置した。なお、メッシュ状の電極55、56には、電圧印加のためにそれぞれ棒状の電極を接触させた。触媒体53および電極55、56が入った反応管54を装置50にセットした。容器51内の水は、ポンプ52で反応管54内に送液し、気化させた状態で触媒体53に供給した。電極55、56には、不図示の電源が接続されており、触媒体53への電場印加が可能な構成とした。触媒体53の下流から放出されたガスは、サンプルボトル57内に回収した。
<Activity test>
An activity test was conducted using each catalyst body. The activity test uses a fixed bed flow reactor, the amount of the catalyst body is 1 g, the temperature rising temperature is 10 K / min, the reaction temperature is 623 K, and the total gas flow rate is 200 SCCM (internal standard: Ar 10 SCCM, balance: He). did. In the activity test, first, as shown in FIG. 5, a prepared predetermined catalytic body 53 is filled in a reaction tube 54 made of a quartz tube having an outer diameter of 18 mm and an inner diameter of 15 mm, and further inside the reaction tube 54. Mesh electrodes 55 and 56 (manufactured by SUS) capable of gas permeation were disposed at both ends of the catalyst body 53 in the axial direction. The mesh electrodes 55 and 56 were contacted with rod electrodes for voltage application, respectively. The reaction tube 54 containing the catalyst body 53 and the electrodes 55 and 56 was set in the apparatus 50. The water in the container 51 was fed into the reaction tube 54 by the pump 52 and supplied to the catalyst body 53 in a vaporized state. A power source (not shown) is connected to the electrodes 55 and 56 so that an electric field can be applied to the catalyst body 53. The gas released from the downstream of the catalyst body 53 was collected in the sample bottle 57.

水素生成活性試験では、上記反応温度にまで加熱された触媒体53を、10体積%のHを含むAr−Heガス(Ar5%内部標準)にて30分間、前還元処理した。次いで、40体積%のHO(水蒸気)を含むAr−Heガス(Ar5%内部標準)雰囲気下で、触媒体53に5mAの電流を10分間印加し、H生成量を測定した。一方、酸素放出活性試験では、上記反応温度に加熱された触媒体53を、10体積%のOを含むAr−Heガス(Ar5%内部標準)にて30分間、前酸化処理した。次いで、Ar−Heガスを5分間流通させた後、Ar−Heガス雰囲気下で、触媒体53に15mAの電流を5分間印加し、O放出量を測定した。 In the hydrogen generation activity test, the catalyst body 53 heated to the reaction temperature was pre-reduced for 30 minutes with Ar—He gas (Ar 5% internal standard) containing 10% by volume of H 2 . Next, a current of 5 mA was applied to the catalyst body 53 for 10 minutes in an Ar—He gas (Ar 5% internal standard) atmosphere containing 40% by volume of H 2 O (water vapor), and the amount of H 2 produced was measured. On the other hand, in the oxygen release activity test, the catalyst body 53 heated to the above reaction temperature was pre-oxidized with Ar—He gas (Ar 5% internal standard) containing 10% by volume of O 2 for 30 minutes. Next, after flowing Ar—He gas for 5 minutes, a current of 15 mA was applied to the catalyst body 53 for 5 minutes in an Ar—He gas atmosphere, and the amount of O 2 released was measured.

また、上記触媒反応による生成物の分析は、四重極型質量分析計を用いて行い(測定温度範囲:室温〜1073K)、各操作における電流値および電圧値は、オシロスコープを用いて記録した。   Moreover, the analysis of the product by the catalytic reaction was performed using a quadrupole mass spectrometer (measurement temperature range: room temperature to 1073 K), and the current value and voltage value in each operation were recorded using an oscilloscope.

上記の結果、Pd/(CZO+Co+V+MnO)からなる触媒体は、Hの最大生成速度が0.22mmol/min、Oの最大放出速度が0.13mmol/minであった。一方、Ce0.62Cr0.33Pd0.05からなる触媒体は、Hの最大生成速度が0.27mmol/min、Oの最大放出速度が0.14mmol/minであった。この結果から、Ce0.62Cr0.33Pd0.05からなる触媒体は、Pd/(CZO+Co+V+MnO)からなる触媒体と同様に、燃料としての水の熱分解によるHの生成と、水の熱分解時に捕捉した酸素を利用したOの放出との両方を促すことが可能であるといえる。 As a result, the catalyst body composed of Pd / (CZO + Co 3 O 4 + V 2 O 5 + MnO 2 ) has a maximum H 2 production rate of 0.22 mmol / min and a maximum O 2 release rate of 0.13 mmol / min. there were. On the other hand, the catalyst body made of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 had a maximum H 2 production rate of 0.27 mmol / min and a maximum O 2 release rate of 0.14 mmol / min. . From this result, the catalyst body made of Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 is similar to the catalyst body made of Pd / (CZO + Co 3 O 4 + V 2 O 5 + MnO 2 ). It can be said that it is possible to promote both generation of H 2 by thermal decomposition of O 2 and release of O 2 using oxygen captured during thermal decomposition of water.

<触媒体の結晶構造分析>
初期状態の触媒体、上記活性試験を実施した後の触媒体の結晶構造の変化を分析するため、XRD測定を実施した。XRD測定装置には、Rigaku社製のSmart Labを用いた。この際、XRD測定条件は、スタート角:10°、出口角:90°、スキャンステップ:0.01°、スキャンスピード:20°/minとした。
<Crystal structure analysis of catalyst body>
In order to analyze the change in the crystal structure of the catalyst body in the initial state after the above activity test, XRD measurement was performed. A Smart Lab manufactured by Rigaku was used as the XRD measurement apparatus. At this time, the XRD measurement conditions were a start angle: 10 °, an exit angle: 90 °, a scan step: 0.01 °, and a scan speed: 20 ° / min.

図6に、Ce0.5Zr0.5とCoとVとMnOとからなる酸化物混合体のXRDパターンを示す。なお、図6では、1073Kで熱処理した酸化物混合体についての結果も併せて示す。この結果によれば、上記酸化物混合体は、初期状態と、O放出後の状態とで、検出されたピークが異なっていることがわかる。具体的には、上記酸化物混合体では、O放出後に、CZO、Co、Vのピークの一部が消失し、新たにCeVOのピークが現れた。この結果から、上記酸化物混合体では、CeとVとが複合化することでOの放出がなされていることがわかる。つまり、上記酸化物混合体は、異種元素同士が複合化し、異相が析出するため、触媒安定性が悪く、繰り返し使用することが難しいといえる。 FIG. 6 shows an XRD pattern of an oxide mixture composed of Ce 0.5 Zr 0.5 O 2 , Co 3 O 4 , V 2 O 5 and MnO 2 . FIG. 6 also shows the results for the oxide mixture heat-treated at 1073K. According to this result, it can be seen that the detected peak of the oxide mixture is different between the initial state and the state after the release of O 2 . Specifically, in the above oxide mixture, after releasing O 2 , some of the peaks of CZO, Co 3 O 4 , and V 2 O 5 disappeared, and a new peak of CeVO 4 appeared. From this result, it can be seen that in the above oxide mixture, Ce and V are combined to release O 2 . In other words, it can be said that the above oxide mixture is difficult to use repeatedly because the heterogeneous elements are complexed and a heterogeneous phase is precipitated, resulting in poor catalyst stability.

また、上記酸化物混合体では、Ce、V以外のピークにも消失が見られた。これは、O放出による結晶構造の変化によって一部がアモルファス化したためであると考えられる。また、上記酸化物混合体では、1073Kまで昇温した場合に、活性試験後のXRDパターンと似たピークが検出されたが、1073Kまで昇温した場合のXRDパターンの方が、消失しているピークが多かった。この結果から、上記酸化物混合体は、高温に曝されることによって酸化物の一部が分解、もしくは、複合化したために、結晶化がうまく進行せず、結果としてXRDパターンにピークが観測されなかったものと推測される。 In the above oxide mixture, disappearance was also observed in peaks other than Ce and V. This is presumably because a part of the film was made amorphous by the change in crystal structure due to O 2 emission. Further, in the above oxide mixture, a peak similar to the XRD pattern after the activity test was detected when the temperature was increased to 1073K, but the XRD pattern when the temperature was increased to 1073K disappeared. There were many peaks. From this result, the oxide mixture was partially decomposed or compounded by being exposed to high temperature, so that crystallization did not proceed well, and as a result, a peak was observed in the XRD pattern. It is presumed that there was not.

一方、Ce0.62Cr0.33Pd0.05について、図7に、初期状態におけるXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトル、図8に、電場印加後のXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトル、図9に、水素還元後のXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトル、図10に、水素還元後に水蒸気を供給した後のXRDパターン、リートベルト解析パターン、および、差スペクトルを示す。なお、図7〜図10において、Rwpは重み付けされたパターンの信頼性因子、Reは実測と計算の統計誤差、Rpは重み付けがないR因子、Sは統計誤差を考慮したRwpの値である。また、図7〜図10には、実測したXRDパターン、リートベルト解析パターン、実測したXRDパターンとリートベルト解析パターンとの差スペクトルが示されている。これらの結果によれば、Ce0.62Cr0.33Pd0.05は、初期状態と、活性試験後(水素還元後、電場印加後、水素還元後に水蒸気供給後)との間で、上記酸化物混合体で見られたような、結晶構造の大きな変化が見られなかった。この結果から、Ce0.62Cr0.33Pd0.05は、触媒安定性が高く、繰り返し使用により、Hガス、Oガスを生成させることができることが確認された。 On the other hand, for Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 , FIG. 7 shows the XRD pattern, Rietveld analysis pattern, and difference spectrum in the initial state, and FIG. 8 shows the XRD pattern after applying the electric field, Belt analysis pattern and difference spectrum, FIG. 9 XRD pattern after hydrogen reduction, Rietveld analysis pattern, and difference spectrum, FIG. 10 XRD pattern after supplying water after hydrogen reduction, Rietveld analysis pattern And shows the difference spectrum. 7 to 10, Rwp is a weighted pattern reliability factor, Re is a statistical error between actual measurement and calculation, Rp is an R factor without weighting, and S is an Rwp value considering the statistical error. 7 to 10 show the measured XRD pattern, Rietveld analysis pattern, and the difference spectrum between the measured XRD pattern and the Rietveld analysis pattern. According to these results, Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 is between the initial state and the activity test (after hydrogen reduction, after electric field application, after hydrogen reduction and after water vapor supply). There was no significant change in the crystal structure as seen with the oxide mixture. From this result, it was confirmed that Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2 has high catalyst stability and can generate H 2 gas and O 2 gas by repeated use.

(実験例2)
<触媒体の作製>
実験例1と同様にして、上述した錯体重合法に従い、以下の酸化物を作製した。
・Ce0.67Cr0.33
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Pd0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Pt0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pt(NH(NOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Rh0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Rh(NOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Au0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、HAuCl・4HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Ag0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、AgNOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
(Experimental example 2)
<Production of catalyst body>
In the same manner as in Experimental Example 1, the following oxides were produced according to the complex polymerization method described above.
・ Ce 0.67 Cr 0.33 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
・ Ce 0.66 Cr 0.33 Pt 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pt (NH 4 ) 4 (NO 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Rh 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Rh (NO 3 ) 3 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Au 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and HAuCl 4 .4H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
・ Ce 0.66 Cr 0.33 Ag 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and AgNO 3 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.

以上により、Ce0.67Cr0.33、Ce0.66Cr0.330.01(但し、A:Pd、Pt、Rh、Au、および、Agからなる群より選択される1種)を作製した。なお、得られた各触媒体は、実験例1と同様に整粒した。 As described above, Ce 0.67 Cr 0.33 O 2 , Ce 0.66 Cr 0.33 A 0.01 O 2 (however, A: Pd, Pt, Rh, Au, and Ag are selected. 1 type). The obtained catalyst bodies were sized in the same manner as in Experimental Example 1.

次に、各触媒体を用い、実験例1と同様にして活性試験を行った。その結果を図11に示す。図11に示されるように、酸化物を構成するA元素としてPdを用いた場合に、H生成活性およびO放出活性が最も高いことがわかる。 Next, an activity test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 using each catalyst body. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 11, it can be seen that when Pd is used as the A element constituting the oxide, the H 2 generation activity and the O 2 release activity are the highest.

(実験例3)
<触媒体の作製>
実験例1と同様にして、上述した錯体重合法に従い、以下の酸化物を作製した。
・Ce0.67Cr0.33
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Pd0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.64Cr0.33Pd0.03
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.62Cr0.33Pd0.05
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
(Experimental example 3)
<Production of catalyst body>
In the same manner as in Experimental Example 1, the following oxides were produced according to the complex polymerization method described above.
・ Ce 0.67 Cr 0.33 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.64 Cr 0.33 Pd 0.03 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.

以上により、Ce0.67Cr0.33、Ce(0.67−x)Cr0.33Pd(但し、x=0,0.01,0.03,0.05)を作製した。なお、得られた各触媒体は、実験例1と同様に整粒した。 From the above, Ce 0.67 Cr 0.33 O 2 , Ce (0.67-x) Cr 0.33 Pd x O 2 (where x = 0, 0.01, 0.03, 0.05) Produced. The obtained catalyst bodies were sized in the same manner as in Experimental Example 1.

次に、各触媒体を用い、実験例1と同様にして活性試験を行った。その結果を図12に示す。図12に示されるように、Pdドープ量が5%(酸化物におけるx=0.05)の場合に、H生成活性およびO放出活性が最も高いことがわかる。 Next, an activity test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 using each catalyst body. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 12, it can be seen that the H 2 generation activity and the O 2 release activity are the highest when the Pd doping amount is 5% (x = 0.05 in the oxide).

(実験例4)
<触媒体の作製>
実験例1と同様にして、上述した錯体重合法に従い、以下の酸化物を作製した。なお、得られた酸化物は、実験例1と同様に整粒した。
・Ce0.62Cr0.33Pd0.05
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
(Experimental example 4)
<Production of catalyst body>
In the same manner as in Experimental Example 1, the following oxides were produced according to the complex polymerization method described above. The obtained oxide was sized in the same manner as in Experimental Example 1.
Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.

上記酸化物60mgを60kNで30秒間プレスして10mmのディスク状の測定試料を作製した。測定試料を、室温から623Kまで昇温させ、10分間保持した。次いで、inertガスとしてHe(100SCCM)を使用し、inertガス中で測定試料に10分間電場(印加電流:15mA)を印加した。次いで、測定試料に対して10分間水蒸気(He:HO=100SCCM:20SCCM)を流通させた。 60 mg of the above oxide was pressed at 60 kN for 30 seconds to produce a 10 mm disk-shaped measurement sample. The measurement sample was heated from room temperature to 623 K and held for 10 minutes. Next, He (100 SCCM) was used as the inert gas, and an electric field (applied current: 15 mA) was applied to the measurement sample in the inert gas for 10 minutes. Next, water vapor (He: H 2 O = 100 SCCM: 20 SCCM) was passed through the measurement sample for 10 minutes.

次に、酸化物中のCeの価数変化を確認するため、初期の測定試料、inertガス中で電場を印加した後の測定試料、水蒸気を流通させた後の測定試料について、In−situ X線吸収微細構造(XAFS)測定により、CeのK殻におけるエネルギー吸収端(Ce−K端)の吸収スペクトルを求めた。なお、XAFS測定には、大型放射光施設SPring−8のB14B2のビームラインを用いた。また、測定範囲は、5700〜5900eVとした。また、解析ソフトには、フリーソフトのAthenaを用いた。   Next, in order to confirm the change in the valence of Ce in the oxide, the initial measurement sample, the measurement sample after applying the electric field in the inert gas, and the measurement sample after circulating the water vapor were measured using the In-situ X The absorption spectrum of the energy absorption edge (Ce-K edge) in the K shell of Ce was determined by linear absorption fine structure (XAFS) measurement. For the XAFS measurement, the B14B2 beam line of the large synchrotron radiation facility SPring-8 was used. The measurement range was 5700-5900 eV. As analysis software, free software Athena was used.

その結果を図13に示す。Ceエッジジャンプ位置からのCeの価数変化を解析したところ、図13に示されるように、初期の測定試料に電圧を印加することで、エッジジャンプが還元側へシフトし、次に、水蒸気を供給することでエッジジャンプが酸化側へシフトしていることが確認された。この結果から、測定試料の酸化物中においてCeの価数変化が起こっていることがわかる。したがって、上記酸化物は、自身が価数変動することができ、酸化、還元の2つの反応を選択的に実施することが可能であるといえる。   The result is shown in FIG. When the valence change of Ce from the Ce edge jump position was analyzed, as shown in FIG. 13, by applying a voltage to the initial measurement sample, the edge jump was shifted to the reduction side, and then the water vapor was removed. It was confirmed that the edge jump was shifted to the oxidation side by supplying. From this result, it is understood that the valence change of Ce occurs in the oxide of the measurement sample. Therefore, it can be said that the oxide itself can fluctuate in valence and can selectively carry out two reactions of oxidation and reduction.

(実験例5)
<触媒体の作製>
実験例1と同様にして、上述した錯体重合法に従い、以下の酸化物を作製した。なお、得られた各酸化物は、実験例1と同様に整粒した。
・Ce0.66Cr0.33Pd0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.64Cr0.33Pd0.03
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.62Cr0.33Pd0.05
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Pt0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pt(NH(NOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Rh0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Rh(NOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Au0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、HAuCl・4HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Ag0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、AgNOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Cu0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Cu(NO・3HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
(Experimental example 5)
<Production of catalyst body>
In the same manner as in Experimental Example 1, the following oxides were produced according to the complex polymerization method described above. In addition, each obtained oxide was sized similarly to Experimental Example 1.
Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.64 Cr 0.33 Pd 0.03 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
・ Ce 0.66 Cr 0.33 Pt 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pt (NH 4 ) 4 (NO 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Rh 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Rh (NO 3 ) 3 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Au 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and HAuCl 4 .4H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
・ Ce 0.66 Cr 0.33 Ag 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and AgNO 3 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Cu 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Cu (NO 3 ) 3 .3H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.

次に、各酸化物を用い、実験例1と同様にして活性試験を行い、O放出速度を測定した。また、初期の各酸化物について、ラマン分光分析にて、格子歪みとしてラマンピークシフト量を測定した。なお、ラマン分光分析装置には、Jasco Corp.製、「laser Raman spectrometer NRS−4500」を用いた。測定条件は、波長532nmの光源使用、分解能0.7cm−1とした。 Next, using each oxide, an activity test was performed in the same manner as in Experimental Example 1, and the O 2 release rate was measured. For each of the initial oxides, the Raman peak shift amount was measured as lattice distortion by Raman spectroscopic analysis. The Raman spectroscopic analyzer includes a Jasco Corp. “Laser Raman spectrometer NRS-4500” manufactured by the same company was used. The measurement conditions were a light source having a wavelength of 532 nm and a resolution of 0.7 cm −1 .

その結果を、図14および図15に示す。図14によれば、CeCrAO(A:Pt、Pd、Rh、Au、Ag、または、Cu)系の酸化物において、O放出速度は、A元素のドープによる格子歪みにほぼ比例していることがわかる。また、A元素を構成する貴金属元素のうちでは、Pdを用いた場合に、格子歪みを大きくしやすいことが確認された。なお、図14において、例えば、A元素がPtである場合とCuである場合とでO放出速度が大きく乖離しているのは、電子供与や求引性等の金属物性の影響によるものと考えらえる。 The results are shown in FIG. 14 and FIG. According to FIG. 14, in the CeCrAO 2 (A: Pt, Pd, Rh, Au, Ag, or Cu) -based oxide, the O 2 release rate is almost proportional to the lattice strain due to the doping of the A element. I understand that. Further, it was confirmed that among the noble metal elements constituting the A element, it is easy to increase the lattice strain when Pd is used. In FIG. 14, for example, the O 2 release rate is greatly different between the case where the element A is Pt and the case where it is Cu because of the influence of metal properties such as electron donation and attractive properties. I can think of it.

また、図15によれば、Pdのドープ量が増加するほど、O放出速度が大きくなることがわかる。この結果から、CeCrAO(A:Pt、Pd、Rh、Au、Ag、または、Cu)系の酸化物において、A元素のドープ量を増加させることで、格子歪みが大きくなり、電場印加によってOを放出しやすくなることがわかる。 FIG. 15 also shows that the O 2 release rate increases as the doping amount of Pd increases. From this result, in the CeCrAO 2 (A: Pt, Pd, Rh, Au, Ag, or Cu) -based oxide, the lattice distortion increases by increasing the doping amount of the A element, and the O field is applied by applying the electric field. It turns out that it becomes easy to discharge | release 2 .

(実験例6)
<触媒体の作製>
実験例1と同様にして、上述した錯体重合法に従い、以下の酸化物を作製した。なお、得られた各酸化物は、実験例1と同様に整粒した。
・Ce0.67Cr0.33
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.5Cr0.5
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.3Cr0.7
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HOを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.66Cr0.33Pd0.01
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.64Cr0.33Pd0.03
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・Ce0.62Cr0.33Pd0.05
前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。また、本焼成温度は500℃、本焼成時間は5時間とした。
・1mass%Pd/Ce0.66Cr0.33Pd0.01
上記Ce0.66Cr0.33Pd0.01酸化物担体への金属担持は含浸法にて行った。担体および担持する金属の前駆体を秤量し、蒸留水あるいはアセトンを30mL程度加え、2時間、120rpmにて混合した。前駆体である各構成元素の塩には、Ce(NO・6HO、Cr(NO・6HO、Pd(OCOCHを用いた。その後、蒸発乾固を行った。蒸発乾固させた生成物を120℃で一晩乾燥させ、その後、500℃で5時間焼成した。
(Experimental example 6)
<Production of catalyst body>
In the same manner as in Experimental Example 1, the following oxides were produced according to the complex polymerization method described above. In addition, each obtained oxide was sized similarly to Experimental Example 1.
・ Ce 0.67 Cr 0.33 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
・ Ce 0.5 Cr 0.5 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
・ Ce 0.3 Cr 0.7 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.64 Cr 0.33 Pd 0.03 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
Ce 0.62 Cr 0.33 Pd 0.05 O 2
Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. The main baking temperature was 500 ° C., and the main baking time was 5 hours.
1 mass% Pd / Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2
Metal loading on the Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2 oxide support was performed by an impregnation method. The carrier and the metal precursor to be supported were weighed, and about 30 mL of distilled water or acetone was added and mixed at 120 rpm for 2 hours. Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Cr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Pd (OCOCH 3 ) 2 were used as the salt of each constituent element as a precursor. Thereafter, evaporation to dryness was performed. The evaporated product was dried at 120 ° C. overnight and then calcined at 500 ° C. for 5 hours.

<触媒体の結晶構造分析>
各酸化物について、実験例1と同様にして、初期状態におけるXRD測定を実施した。その結果を、図16〜図21に示す。図16〜図18によれば、Crドープ量が50%(酸化物におけるy=0.5)以上になると、CrがCeに固溶し難くなり、別の結晶構造が出現することがわかる。また、図16と図19〜図21によれば、Pdドープ量が5%(酸化物におけるx=0.05)までは結晶構造の変化が見られなかった。
<Crystal structure analysis of catalyst body>
About each oxide, it carried out similarly to Experimental example 1, and implemented the XRD measurement in an initial state. The results are shown in FIGS. 16 to 18, it can be seen that when the Cr doping amount is 50% or more (y = 0.5 in the oxide), Cr becomes difficult to dissolve in Ce and another crystal structure appears. Further, according to FIG. 16 and FIGS. 19 to 21, no change in the crystal structure was observed until the Pd doping amount was 5% (x = 0.05 in the oxide).

<活性試験>
各酸化物と、酸化物表層に別途Pdを1質量%担持させた1mass%Pd/Ce0.66Cr0.33Pd0.01とを用い、実験例1と同様にして、活性試験を行った。その結果を、表1にまとめて示す。
<Activity test>
Using each oxide and 1 mass% Pd / Ce 0.66 Cr 0.33 Pd 0.01 O 2 in which 1% by mass of Pd was separately supported on the oxide surface layer, an activity test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1. Went. The results are summarized in Table 1.

Figure 2019195795
Figure 2019195795

表1のNo.1〜No.3の触媒体の結果を比較することにより、Ce/Cr量の比(組成比)を変化させたときの触媒活性を分析することができる。具体的には、H生成活性は、Cr量の増加に伴い増加することがわかる。これは、価数変化の幅の大きいCrが増えたことで、酸化物全体における価数変動の絶対量が増加したためであると推察される。一方、O放出活性は、Cr量の増加に伴い減少することがわかる。また、CeとCrとの複合化が十分でないCe0.5Cr0.5、Ce0.3Cr0.7では、O放出活性が低かった。この結果から、CeとM元素であるCrとを十分に複合化させることで、O放出活性を向上させることができるといえる。 No. in Table 1 1-No. By comparing the results of the catalyst bodies of No. 3, the catalytic activity when the ratio of Ce / Cr amount (composition ratio) is changed can be analyzed. Specifically, it can be seen that the H 2 generation activity increases as the Cr content increases. This is presumably because the absolute amount of valence fluctuation in the whole oxide increased due to the increase in Cr with a wide valence change. On the other hand, it can be seen that the O 2 releasing activity decreases as the Cr content increases. Further, Ce 0.5 Cr 0.5 O 2 and Ce 0.3 Cr 0.7 O 2 in which the combination of Ce and Cr was insufficient were low in O 2 releasing activity. From this result, it can be said that the O 2 releasing activity can be improved by sufficiently combining Ce and Cr as the M element.

次に、表1のNo.1、No.4〜No.6の触媒体の結果を比較することにより、Pdドープ量を変化させたときのO放出活性について分析することができる。具体的には、Pdドープ量が5%のときに、O放出量が最大となった。これは、Pdドープ量の増加により酸化物における格子歪みが大きくなり、O放出量が増加したものと推測される。また、表1のNo.4、No.7の触媒体の結果によれば、Pdを担持させることで、O放出量が減少する傾向が見られた。これは、酸化物の表面を覆うPdが、格子内の酸素がOとして外部に出ることを阻害したためであると推測される。 Next, no. 1, no. 4-No. By comparing the results of the catalyst bodies of No. 6, it is possible to analyze the O 2 releasing activity when the Pd doping amount is changed. Specifically, when the Pd doping amount was 5%, the O 2 emission amount became maximum. This is presumably because the lattice distortion in the oxide increases due to the increase in the Pd doping amount, and the O 2 emission amount increases. In Table 1, No. 4, no. According to the result of the catalyst body of No. 7, there was a tendency that the amount of released O 2 decreased by supporting Pd. This is presumably because Pd covering the surface of the oxide hindered oxygen in the lattice from coming out as O 2 .

次に、表1のNo.1、No.4〜No.6の触媒体の結果を比較することにより、Pdドープ量を変化させたときのH生成活性について分析することができる。具体的には、Pdドープ量が増加するにつれて、H生成量、O放出量が増加した。この結果によれば、酸化物中のPdが燃料としての水のOH結合の切断に効いており、H生成、O放出の活性点になっている可能性があるといえる。それ故、Pdドープ量が増加するにつれて、H生成、O放出の活性点が増えてH生成活性、O放出活性が向上したものと推測される。また、Pdドープ量1%に対して、Pdドープ量3%、5%は、O放出量が約2倍に大きくなっていることが確認される。もっとも、表1のNo.5、No.6の触媒体の結果によれば、Pdドープ量を3%から5%に増加させた際のO放出量の増加は微増であった。このことから、Pdドープ量は1%ではまだ十分ではなく、3%で活性点が飽和状態に近いレベルになることがわかる。また、Pdドープ量が3%の段階で、上記活性点が十分に存在するため、Pdドープ量5%のように、これ以上のPdドープによるO放出活性の向上代は小さくなると推測される。 Next, no. 1, no. 4-No. By comparing the results of the catalyst bodies of No. 6, it is possible to analyze the H 2 generation activity when the Pd doping amount is changed. Specifically, as the amount of doped Pd increased, the amount of H 2 produced and the amount of O 2 released increased. According to this result, it can be said that Pd in the oxide is effective in cutting the OH bond of water as a fuel and may be an active point for H 2 generation and O 2 release. Therefore, it is presumed that as the amount of doped Pd increases, the active sites for H 2 generation and O 2 release increase and the H 2 generation activity and O 2 release activity improve. Further, it is confirmed that the amount of O 2 released is approximately doubled when the Pd doping amount is 3% and the Pd doping amount is 3% and 5%. However, No. 1 in Table 1. 5, no. According to the result of the catalyst body of No. 6, the increase in the amount of O 2 released was slightly increased when the Pd doping amount was increased from 3% to 5%. From this, it can be seen that 1% of the Pd doping amount is not yet sufficient, and that the active point is close to saturation at 3%. Further, since the active sites are sufficiently present when the Pd doping amount is 3%, it is surmised that the improvement margin of the O 2 emission activity due to the Pd doping beyond this becomes small as the Pd doping amount is 5%. .

本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and experimental examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Moreover, each structure shown by each embodiment and each experiment example can be combined arbitrarily, respectively.

1 触媒体
11 酸化物(担体)
12 貴金属元素
2 燃料改質装置
21 反応器
22 熱源
23 電場印加部
24 制御部
1 Catalyst 11 Oxide (support)
12 Precious metal element 2 Fuel reformer 21 Reactor 22 Heat source 23 Electric field application unit 24 Control unit

Claims (13)

Ln(1−y−x)(但し、Ln:希土類元素、M:遷移金属元素、A:貴金属元素および上記Mとは異なる遷移金属元素のうち少なくとも1種、0.03≦x≦0.1、0.1≦y<0.5、2≦z≦4)で示される酸化物(11)を有する、触媒体(1)。 Ln (1-y-x) M y A x O z (where Ln: rare earth element, M: transition metal element, A: noble metal element and at least one transition metal element different from M, 0.03 Catalyst body (1) having an oxide (11) represented by ≦ x ≦ 0.1, 0.1 ≦ y <0.5, 2 ≦ z ≦ 4). 上記Lnは、Ceを含む、請求項1に記載の触媒体。   The catalyst body according to claim 1, wherein the Ln contains Ce. 上記Mは、4族元素、5族元素、6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素および、11族元素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む、請求項1または2に記載の触媒体。   The M includes at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Group 7 elements, Group 8 elements, Group 9 elements, Group 10 elements, and Group 11 elements. The catalyst body according to claim 1 or 2. 上記Mは、Crを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の触媒体。   The catalyst body according to any one of claims 1 to 3, wherein the M includes Cr. 上記Aは、Pt、Pd、Rh、Au、Ag、および、Cuからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の触媒体。   The catalyst body according to any one of claims 1 to 4, wherein the A contains at least one element selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, Au, Ag, and Cu. 上記Aは、Pdを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒体。   Said A is a catalyst body of any one of Claims 1-5 containing Pd. 上記酸化物は、Ce(1−y−x)CrPd(但し、0.03≦x≦0.05、0.1≦y<0.5)である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の触媒体 The oxide is Ce (1- yx ) Cr y Pd x O 2 (where 0.03 ≦ x ≦ 0.05, 0.1 ≦ y <0.5). The catalyst body according to any one of さらに、上記酸化物の表面に担持された貴金属元素(12)を有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の触媒体。   The catalyst body according to any one of claims 1 to 7, further comprising a noble metal element (12) supported on the surface of the oxide. 上記酸化物の表面に担持された上記貴金属元素は、Pt、Pd、Rh、および、Ruからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項8に記載の触媒体。   The catalyst body according to claim 8, wherein the noble metal element supported on the surface of the oxide includes at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, and Ru. 上記酸化物の酸素イオン伝導度は、1×10−5以上1×10−2S/cm以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の触媒体。 10. The catalyst body according to claim 1, wherein the oxide has an oxygen ion conductivity of 1 × 10 −5 or more and 1 × 10 −2 S / cm or less. 上記酸化物の電子伝導度は、1×10−2以上1×10−1S/cm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の触媒体。 11. The catalyst body according to claim 1, wherein the oxide has an electronic conductivity of 1 × 10 −2 or more and 1 × 10 −1 S / cm or less. 水素原子を含む燃料の分解によるHガスの生成、酸素原子を含む燃料の分解時に捕捉した酸素を利用したOガスの放出、または、水素原子および酸素原子を含む燃料の分解によるHガスの生成および上記水素原子ならびに酸素原子を含む燃料の分解時に捕捉した酸素を利用したOガスの放出の両方を促すために用いられる、請求項1〜11のいずれか1項に記載の触媒体。 Generation of H 2 gas by decomposition of fuel containing hydrogen atoms, release of O 2 gas using oxygen captured during decomposition of fuel containing oxygen atoms, or H 2 gas by decomposition of fuel containing hydrogen atoms and oxygen atoms The catalyst body according to any one of claims 1 to 11, which is used to promote both generation of hydrogen and release of O 2 gas using oxygen trapped during decomposition of the fuel containing hydrogen atoms and oxygen atoms. . 反応器(21)と、
上記反応器内に収容された請求項1〜12のいずれか1項に記載の触媒体(1)と、
上記触媒体を加熱する熱源(22)と、
上記触媒体へ電場を印加する電場印加部(23)と、
水素原子および酸素原子のうち少なくとも1つを含む燃料の上記反応器内への供給と上記燃料の供給停止とを切り替えるとともに、上記電場印加部により上記触媒体に印加する電場を制御する制御部(24)と、
を有する、燃料改質装置(2)。
A reactor (21);
The catalyst body (1) according to any one of claims 1 to 12, housed in the reactor,
A heat source (22) for heating the catalyst body;
An electric field application unit (23) for applying an electric field to the catalyst body;
A control unit (switching between supply of fuel containing at least one of hydrogen atoms and oxygen atoms into the reactor and supply stop of the fuel and controlling an electric field applied to the catalyst body by the electric field application unit ( 24)
A fuel reformer (2) comprising:
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