JP5495011B2 - 水素発生用触媒及び水素発生方法 - Google Patents
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Description
ているが、水と接触すると一時的に多量の水素を発生して爆発的現象をもたらすために、取り扱いを慎重にする必要があり、やはり上記した燃料電池の水素供給源としては不適当である。
化学式:NH3BH3で表されるボラン・アンモニア(下記特許文献3、非特許文献3,4等参照)の加水分解反応を利用して水素を放出させる方法も報告されているが、これらの方法は、生成物であるホウ酸化合物の回収・再生の点で問題がある。
1. ロジウムとニッケルの複合金属からなる、ヒドラジン及びその水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物の分解反応による水素発生用触媒。
2. ロジウムとニッケルの複合金属が、ロジウムとニッケルの合金、金属間化合物又は固溶体である上記項1に記載の水素発生用触媒。
3. ロジウムとニッケルの複合金属におけるロジウムとニッケルの比率が、Rh:Ni(原子比)=100:1〜1:50の範囲である上記項1又は2に記載の水素発生用触媒。
4. 上記項1〜3のいずれかに記載の水素発生用触媒を、ヒドラジン及びその水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物に接触させることを特徴とする水素発生方法。
5. 上記項4の方法によって発生させた水素を燃料電池の水素源として供給することを特徴とする、燃料電池への水素供給方法。
3N2H4→ N2 + 4NH3 ・・・(2)
上述した非特許文献5には、ロジウム触媒の存在下におけるヒドラジンの分解反応について記載されており、ロジウム金属を触媒とする場合には、式( 1 )で示されるヒドラジン完全分解反応よりも、式( 2 )で示されるヒドラジン部分分解反応が優先的に進行して、多量のアンモニアが生成することが開示されている。また、その他の金属触媒については、ニッケル、銅、鉄等の金属を触媒として用いる場合には、ヒドラジンの分解反応は進行せず、コバルト金属を触媒とする場合には、ヒドラジンの分解反応は進行するが、完全分解反応の他、部分分解反応が進行して、多量のアンモニアが生成する。更に、本発明者の研究によれば、ロジウムと銅の複合金属、ロジウムと鉄の複合金属、ロジウムとコバルトの複合金属などを触媒とする場合には、完全分解による水素発生反応の選択率の向上は認められない。
本発明の水素発生方法で用いるロジウムとニッケルの複合金属触媒は、ロジウムとニッケルの混合物ではなく、ロジウムとニッケルが、密接な相互関係にある複合金属であることが必要である。このような複合金属の具体例としては、合金、金属間化合物、固溶体などを例示できる。
本発明の水素発生方法では、水素発生源としては、ヒドラジン及びその水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を用いる。ヒドラジン及びその水和物の種類について特に限定はなく、一般に市販されているものをそのまま使用できる。また、水素発生に悪影響の無い限りその他の成分が同時に含まれていても良い。
する場合には、ヒドラジン一水和物に対して7.9重量%の水素が発生するので、無水物を原料とする場合と比較すると水素発生効率は多少劣るが、なお高い水素発生効率を有す
るものであり、更に、安全性が良好となる。このため、安全性を考慮すると、ヒドラジン一水和物、又はこれを更に水で希釈した水溶液を用いればよい。本発明では、特に、安全性と水素の発生効率の両方を考慮すると、ヒドラジン濃度が40〜60重量%程度の水溶液を用いることが好ましい。
から選択することが可能である。特に、反応速度、触媒コスト等のバランスを考慮すると、例えば、ヒドラジン及びその水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物1モルに対して、上記複合金属量を0.01〜0.5モル程度とすることが好ましい。尚、触媒層を通過させる方法では、ヒドラジン又はその水和物溶液の流速と接触時間を考慮して触媒層の触媒量を決めればよい。
本発明方法によれば、ヒドラジンの分解による水素発生反応が選択性よく進行して、効率よく水素を生成させることができる。
容量30 mlの二つ口フラスコにRhCl3・3H2O (0.053 g)、 NiCl2・6H2O (0.012 g)、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム (CTAB, 95%)(0.105 g)、及び水(2.5 mL)を入
れ、5分間超音波攪拌したのち、NaBH4(0.010 g) 水溶液(1.5 mL)を入れ、2分間 激しく反応容器を振とうさせ、粒径約3 nmのRh4Niナノ粒子触媒を形成させた。
入し、放出量を測定した。攪拌開始5分後に16ml、10分後に26ml、20分後に42ml、50分後に76ml、100分後に119ml、150分後に144ml、190分後に146mlのガス放出が観測された。
容量30 mlの二つ口フラスコにRhCl3・3H2O (0.053 g)、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB, 95%)(0.105 g)、及び水(2.5 mL)を入れ、5分間超音波攪拌した後、NaBH4(0.010 g) 水溶液(1.5 mL)を入れ、2分間 激しく反応容器を振とうさせ、Rhナノ粒子触媒を形成させた。
して劣る結果であった。
容量30 mlの二つ口フラスコにNiCl2・6H2O (0.012 g)、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB, 95%)(0.105 g)、及び水(2.5 mL)を入れ、5分間超音波攪拌した後、NaBH4(0.010 g) 水溶液(1.5 mL)を入れ、2分間 激しく反応容器を振とうさせ、Niナノ粒子触媒を形成させた。
容量30 mlの二つ口フラスコにRhCl3・3H2O (0.040 g)、 NiCl2・6H2O (0.012 g)、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB, 95%)(0.105 g)、及び水(2.5 mL)を入れ、5分間超音波攪拌した後、NaBH4(0.010 g) 水溶液(1.5 mL)を入れ、2分間 激しく反応容器を振とうさせ、粒径約3 nmのRh3Niナノ粒子触媒を形成させた。
容量30 mlの二つ口フラスコにRhCl3・3H2O (0.027 g)、 NiCl2・6H2O (0.024 g)、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB, 95%)(0.105 g)、及び水(2.5 mL)を入れ、5分間超音波攪拌したのち、NaBH4(0.010 g) 水溶液(1.5 mL)を入れ、2分間 激しく反応容器を振とうさせ、粒径約3 nmのRhNiナノ粒子触媒を形成させた。
容量30 mlの二つ口フラスコにRhCl3・3H2O (0.013 g)、 NiCl2・6H2O (0.047 g)、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB, 95%)(0.105 g)、及び水(2.5 mL)を入れ、5分間超音波攪拌した後、NaBH4(0.010 g) 水溶液(1.5 mL)を入れ、2分間 激しく反応容器を振とうさせ、粒径約3 nmのRhNi4ナノ粒子触媒を形成させた。
Claims (5)
- ロジウムとニッケルの複合金属からなる、ヒドラジン及びその水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物の分解反応による水素発生用触媒であって、
該ロジウムとニッケルの複合金属におけるロジウムとニッケルの比率が、Rh:Ni(原子比)=8:1〜1:4の範囲である、水素発生用触媒。 - ロジウムとニッケルの複合金属がロジウムとニッケルの合金、金属間化合物又は固溶体である請求項1に記載の水素発生用触媒。
- 前記ロジウムとニッケルの複合金属が、粒径1〜100nmの複合金属である、請求項1又は2に記載の水素発生用触媒。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の水素発生用触媒を、ヒドラジン及びその水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物に接触させることを特徴とする水素発生方法。
- 請求項4の方法によって発生させた水素を燃料電池の水素源として供給することを特徴とする、燃料電池への水素供給方法。
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