JPH0471643A - メタンガス分解用触媒 - Google Patents
メタンガス分解用触媒Info
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- JPH0471643A JPH0471643A JP2180510A JP18051090A JPH0471643A JP H0471643 A JPH0471643 A JP H0471643A JP 2180510 A JP2180510 A JP 2180510A JP 18051090 A JP18051090 A JP 18051090A JP H0471643 A JPH0471643 A JP H0471643A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はメタンガス分解用触媒に関し、特に閉鎖系空間
（宇宙船、核シェルタ、潜水艦等）で人間の呼吸により
排出される炭酸ガスを吸着・濃縮した後、脱着した炭酸
ガスを水素で還元して生成したメタンガスを分解する反
応に使用される触媒に関する。
（宇宙船、核シェルタ、潜水艦等）で人間の呼吸により
排出される炭酸ガスを吸着・濃縮した後、脱着した炭酸
ガスを水素で還元して生成したメタンガスを分解する反
応に使用される触媒に関する。
従来のメタンガス分解法を実施する装置の一態様を第４
図によって説明する。
図によって説明する。
第４図の装置はメタンガス分解炉Ｊにセットされた反応
管にの内部に、ペレット状白金系触媒りを充填し、この
ペレット状白金系触媒りを保持するため、その両側部に
耐熱性繊維Ｍを充填することによりメタンガスを分解す
るようにしたものである。この装置を用いて、以下に示
す条件により、メタンガスを分解した場合のメタンガス
分解率は約３５％であり、また析出炭素によって反応管
に内ガス流路が閉塞されるまでの時間は約９時間であっ
た。
管にの内部に、ペレット状白金系触媒りを充填し、この
ペレット状白金系触媒りを保持するため、その両側部に
耐熱性繊維Ｍを充填することによりメタンガスを分解す
るようにしたものである。この装置を用いて、以下に示
す条件により、メタンガスを分解した場合のメタンガス
分解率は約３５％であり、また析出炭素によって反応管
に内ガス流路が閉塞されるまでの時間は約９時間であっ
た。
◎メタンガス分解条件
・反応管寸法：内径 ３０φ（ｍｍ ）長さ １０００
（田ｍ） ・反応温度＋１Ｏ００℃ ・ペレット状白金系触媒：アルミナ担体０，５％ルテニ
ウム触媒（０，０２ｃｍ３／個）・ベレット状白金系触
媒充填量及び充填体積：４１ｇ、４０ｃｍ’ ・耐熱性繊維ニジリカウール （線径１〜７μｍ） ・耐熱性繊維充填量及び充填体積： ３゜５ｇ、１００ ｃｍ３ 、メタンガス流量： ０．１４１β／ｍｉｎ・Ｇ ＨＳ
Ｖ （Ｇａｓ Ｈｏｕｒｌｙ ５ｐａｃｅ νｅｌ
ｏｃｉｔｙ）：６０ｈｒ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来のメタンガス分解炉の反応管に充填される従来の触
媒は次に示す欠点を有していた。
（田ｍ） ・反応温度＋１Ｏ００℃ ・ペレット状白金系触媒：アルミナ担体０，５％ルテニ
ウム触媒（０，０２ｃｍ３／個）・ベレット状白金系触
媒充填量及び充填体積：４１ｇ、４０ｃｍ’ ・耐熱性繊維ニジリカウール （線径１〜７μｍ） ・耐熱性繊維充填量及び充填体積： ３゜５ｇ、１００ ｃｍ３ 、メタンガス流量： ０．１４１β／ｍｉｎ・Ｇ ＨＳ
Ｖ （Ｇａｓ Ｈｏｕｒｌｙ ５ｐａｃｅ νｅｌ
ｏｃｉｔｙ）：６０ｈｒ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来のメタンガス分解炉の反応管に充填される従来の触
媒は次に示す欠点を有していた。
（１） アルミナペレットを担体とする白金系金属触
媒はその体積が１個当り約０．０２ ｃｍ３と大きく、
ＧＨ３Ｖ＝６０ｈｒりでメタンガスを分解する場合、約
９時間経過（触媒１ ｋｇに対して炭素を約１００ｇ補
集）すると系内が閉塞してしまうため、反応管内の耐熱
性繊維及びペレット状白金系金属触媒を頻繁に交“換し
なければならない。
媒はその体積が１個当り約０．０２ ｃｍ３と大きく、
ＧＨ３Ｖ＝６０ｈｒりでメタンガスを分解する場合、約
９時間経過（触媒１ ｋｇに対して炭素を約１００ｇ補
集）すると系内が閉塞してしまうため、反応管内の耐熱
性繊維及びペレット状白金系金属触媒を頻繁に交“換し
なければならない。
（２） ペレット状白金系金属触媒及び耐熱性繊維の
交換頻度が高いため、メタンガス分解炉の昇温及び降温
サイクル回数が多くなり電力消費量が大きい。
交換頻度が高いため、メタンガス分解炉の昇温及び降温
サイクル回数が多くなり電力消費量が大きい。
（３） ベレット状担体であるため、その重量が大き
い。
い。
（４） アルミナペレットを担体とする白金系金属触
媒は、その比表面積が小さいため触媒としての効果が少
なく反応に高温を必要とする。
媒は、その比表面積が小さいため触媒としての効果が少
なく反応に高温を必要とする。
本発明は以上のような欠点を解消するため、反応管に充
填されたペレット状白金系金属触媒及び耐熱性繊維の交
換頻度を低減し、低温度でメタンガス分解反応が可能と
なるメタンガス分解触媒を提供しようとするものである
。
填されたペレット状白金系金属触媒及び耐熱性繊維の交
換頻度を低減し、低温度でメタンガス分解反応が可能と
なるメタンガス分解触媒を提供しようとするものである
。
本発明は耐熱性繊維に白金系金属を担持してなることを
特徴とするメタンガス分解用触媒である。
特徴とするメタンガス分解用触媒である。
本発明をより詳細に説明すると、触媒担体として用いる
耐熱性繊維としてはシリカウール、アルミナウールまた
はカーボン繊維が、活性触又、触媒担体である耐熱繊維
に白金系金属を添着させる方法としては、めっき法（化
学めっき、無電解めっき、電解めっき）または蒸着法（
ＣＶ Ｄ ： Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ 、 Ｐ Ｖ Ｄ ：Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いること
ができる。
耐熱性繊維としてはシリカウール、アルミナウールまた
はカーボン繊維が、活性触又、触媒担体である耐熱繊維
に白金系金属を添着させる方法としては、めっき法（化
学めっき、無電解めっき、電解めっき）または蒸着法（
ＣＶ Ｄ ： Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ 、 Ｐ Ｖ Ｄ ：Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いること
ができる。
シリカウール、アルミナウールまたはカーボン繊維を触
媒担体とし、白金、ルテニウム、イリジウムまたはパラ
ジウムを活性触媒金属としてめっき法（化学めっき、無
電解約つき、電解めっき）または蒸着法（ＣＶＤ、ＰＶ
Ｄ）により添着した本発明の触媒をメタンガス分解用触
媒として適用することにより析出炭素補集量を増加させ
ることができ、また、担体の重量を低減することができ
るとともに触媒比表面積を大きくすることができる。
媒担体とし、白金、ルテニウム、イリジウムまたはパラ
ジウムを活性触媒金属としてめっき法（化学めっき、無
電解約つき、電解めっき）または蒸着法（ＣＶＤ、ＰＶ
Ｄ）により添着した本発明の触媒をメタンガス分解用触
媒として適用することにより析出炭素補集量を増加させ
ることができ、また、担体の重量を低減することができ
るとともに触媒比表面積を大きくすることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。
第１図において、内径３０φ（ｍｍ）、長さ１００１０
００（の反応管Ａの均熱部に、表面を白金（１０ｗｔ％
）で被覆されたカーボン繊維（線径７〜１５μｍ）Ｂを
約１０ｇ充填する。次に白金で被覆されたカーボン繊維
Ｂを１０００ｔに加熱し、温度が安定した後メタンガス
流量をマスフローメータＣでＧ、 ｌ ４１ ｊ２／ｍ
ｉｎ （ＧＨ３Ｖ ： ６０ｈｒ−’）に調整し、反
応管Ａに流入させる。
００（の反応管Ａの均熱部に、表面を白金（１０ｗｔ％
）で被覆されたカーボン繊維（線径７〜１５μｍ）Ｂを
約１０ｇ充填する。次に白金で被覆されたカーボン繊維
Ｂを１０００ｔに加熱し、温度が安定した後メタンガス
流量をマスフローメータＣでＧ、 ｌ ４１ ｊ２／ｍ
ｉｎ （ＧＨ３Ｖ ： ６０ｈｒ−’）に調整し、反
応管Ａに流入させる。
次に系内圧力を背圧弁りを使用して０．５ｋｇ／ｃｍ’
Ｇ （ゲージ圧）に設定する。
Ｇ （ゲージ圧）に設定する。
反応系が閉塞（反応管Ａ前後の圧力差が０．５ｋｇ／ｃ
ｍ’Ｇ以上）したときメタンガスの流入を止め、反応管
Ａが冷却した後、炭素が析出した白金で被覆したカーボ
ン繊維Ｂを取り出し、その重量を測定する。またメタン
ガス流入中のメタンガス分解率を求めるため、反応管出
口部のメタンガス及び水素ガス濃度をガスクロマトグラ
フ分析装置Ｅで分析する。
ｍ’Ｇ以上）したときメタンガスの流入を止め、反応管
Ａが冷却した後、炭素が析出した白金で被覆したカーボ
ン繊維Ｂを取り出し、その重量を測定する。またメタン
ガス流入中のメタンガス分解率を求めるため、反応管出
口部のメタンガス及び水素ガス濃度をガスクロマトグラ
フ分析装置Ｅで分析する。
その結果白金で被覆したカーボン繊維已に析出した炭素
は５．５ｇであり、第２図に示す通り白金で被覆したカ
ーボン繊維１ ｋｇに対しテ約５５０ｇの析出炭素を補
集することができる。このときのメタンガス分解率は５
０％であった。
は５．５ｇであり、第２図に示す通り白金で被覆したカ
ーボン繊維１ ｋｇに対しテ約５５０ｇの析出炭素を補
集することができる。このときのメタンガス分解率は５
０％であった。
なお、こ＼で使用した触媒のカーボン繊維への白金担持
方法は次の通りである。
方法は次の通りである。
カーボン繊維を硝酸１０％溶液中で２〜３時間加熱後濾
過水洗し、乾燥する。白金を王水で溶解後加熱濃縮して
塩酸酸性とした後、温水を加え約８０ｒｄとする。この
溶液に前記の乾燥したカーボン繊維を加えて、次いでこ
の溶液にホルマリン（３７ｖｏ１％）を約８ｍ１．加え
た後、ＮａＯＨ溶液（３０ｗｔ％）を溶液が弱アルカリ
性を示すまで加える。その後、カーボン繊維を溶液から
取り出し、水洗した後、１２０〜１５０℃で乾燥する。
過水洗し、乾燥する。白金を王水で溶解後加熱濃縮して
塩酸酸性とした後、温水を加え約８０ｒｄとする。この
溶液に前記の乾燥したカーボン繊維を加えて、次いでこ
の溶液にホルマリン（３７ｖｏ１％）を約８ｍ１．加え
た後、ＮａＯＨ溶液（３０ｗｔ％）を溶液が弱アルカリ
性を示すまで加える。その後、カーボン繊維を溶液から
取り出し、水洗した後、１２０〜１５０℃で乾燥する。
メタンガス分解反応は炭酸ガス還元・酸素回収システム
の一部に用いることができる。第３図に示す通り、炭酸
ガス還元・酸素回収システムは人間の呼吸により排出さ
れた炭酸ガスを分離・濃縮Ｆ後、その炭酸ガスを水素で
還元Ｇすることにより、メタンガスと水が生成する。メ
タンガスは分解工されることにより、固体炭素及び水素
が生成し、水素は炭酸ガス還元用として再利用される。
の一部に用いることができる。第３図に示す通り、炭酸
ガス還元・酸素回収システムは人間の呼吸により排出さ
れた炭酸ガスを分離・濃縮Ｆ後、その炭酸ガスを水素で
還元Ｇすることにより、メタンガスと水が生成する。メ
タンガスは分解工されることにより、固体炭素及び水素
が生成し、水素は炭酸ガス還元用として再利用される。
また炭酸ガスを還元することにより得られる水は、酸素
と水素とに電気分解Ｈされ、酸素は人間の呼吸用として
、水素は炭酸ガス還元用として再利用される。メタンガ
ス分解反応とは、以上の反応中Ｉの反応を示す。
と水素とに電気分解Ｈされ、酸素は人間の呼吸用として
、水素は炭酸ガス還元用として再利用される。メタンガ
ス分解反応とは、以上の反応中Ｉの反応を示す。
本発明のメタンガス分解を用いてメタンガスを熱分解す
ることにより、触媒交換頻度を約２倍に延長できるため
、メタン分解炉の昇温、降温サイクルに要する電力を低
減できる。またメタンガス分解率を反応温度１０００℃
で約１５％向上することができるとともに触媒重量を約
スに軽減できるため、宇宙船等に使用する場合有利であ
る。
ることにより、触媒交換頻度を約２倍に延長できるため
、メタン分解炉の昇温、降温サイクルに要する電力を低
減できる。またメタンガス分解率を反応温度１０００℃
で約１５％向上することができるとともに触媒重量を約
スに軽減できるため、宇宙船等に使用する場合有利であ
る。
第１図は本発明の一実施例のメタンガス分解用触媒の効
果を把握するために使用したメタン分解分解装置の概略
図、第２図は本発明の一実施例のメタンガス分解用触媒
の効果を示す図表、第３図はメタンガス分解反応が組み
込まれる反応系を説明するためのフロー、第４図は従来
のメタンガス分解装置の一態様を示す概略図である。 明
果を把握するために使用したメタン分解分解装置の概略
図、第２図は本発明の一実施例のメタンガス分解用触媒
の効果を示す図表、第３図はメタンガス分解反応が組み
込まれる反応系を説明するためのフロー、第４図は従来
のメタンガス分解装置の一態様を示す概略図である。 明
Claims (1)
- 耐熱性繊維に白金系金属を担持してなることを特徴とす
るメタンガス分解用触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2180510A JPH0471643A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | メタンガス分解用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2180510A JPH0471643A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | メタンガス分解用触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0471643A true JPH0471643A (ja) | 1992-03-06 |
Family
ID=16084512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2180510A Pending JPH0471643A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | メタンガス分解用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0471643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536866A (ja) * | 2002-07-22 | 2005-12-02 | オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド | 被覆触媒材料 |
| JP2006255533A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ガス浄化材料及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-07-10 JP JP2180510A patent/JPH0471643A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536866A (ja) * | 2002-07-22 | 2005-12-02 | オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド | 被覆触媒材料 |
| JP4785384B2 (ja) * | 2002-07-22 | 2011-10-05 | オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド | 被覆触媒材料 |
| JP2006255533A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ガス浄化材料及びその製造方法 |
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