[发明专利]氢化/脱氢化反应用载体催化剂、其制备方法以及使用该催化剂的氢储存/供给方法

说明书

技术领域

本发明涉及在形成芳族化合物的加氢反应或芳族化合物的氢衍生物的脱氢化反应中显示催化剂活性的氢化/脱氢化反应用载体催化剂、其制备方法，以及使用该催化剂的氢储存/供给方法。

背景技术

近年来，地球暖化已成为问题，取代化石燃料、作为清洁能源的燃料电池系统受到人们关注。作为燃料电池系统的一种燃料，氢燃料受到人们的关注。这是由于，在以氢燃料作为燃料的燃料电池系统中，在产生电力时只排出水，因此作为对环境影响最小的能源受到关注。但是，氢在常温下为气体、且是可燃性物质，因此，有储存或运输较难的问题。

因此，目前对于安全地储存氢、并且可以根据需要响应良好地供给氢的氢储存/供给系统进行了研究，作为目前可实际应用的氢的供给形式，人们对以下方法进行了研究：A.将氢压入高压钢瓶等中，配送至各家庭的方法；B.通过水蒸气重整等方法，由已有的基本设施——城市供气、丙烷气获得氢的方法；C.通过夜间电力将水进行电解，获得氢的方法；D.通过由太阳能电池等得到的电能将水电解，获得氢的方法；E.通过光催化反应，由光能和水直接获得氢的方法；以及F.使用光合成细菌或厌氧性产氢细菌等获得氢的方法等。

其中，A.作为氢供给系统可以容易地实现，但是氢气为可燃性的，因此安全性方面有问题，实用性低。而B.在可利用现有的、供给管路完备的气体管路方面是现实的，但是重整器的响应性不足。C.-F.中，在供给方和需求方产生了时间滞后，因此无法迎合由于电力需求变化引起的负荷变动。

因此，为了实现具有实用化可能性的上述B.-F.的方法，人们对于预先将产生的氢储存，根据需要响应良好地将氢供给燃料电池系统的贮·供氢系统进行了研究。作为上述系统的具体例子，公开了使用贮氢合金的系统或者是使用碳纳米管或碳纳米纤维等碳材料的系统(例如参照专利文献1和专利文献2)。

专利文献1：日本特开平7-192746号公报

专利文献2：日本特开平5-270801号公报

发明内容

然而，上述使用贮氢合金的系统中，虽然可以构建可通过热来控制氢的吸放的简便的系统，但是合金单位重量的贮氢量低，即使是代表性的LaNi合金，贮氢量也只停留在3重量％左右。另外，由于使用合金，还有重量大且价格高的缺点。

在使用碳材料的系统中，人们正在开发可大量贮氢的材料，但是仍未足够，这些材料难以工业化规模合成，由于价格问题或所得碳材料的质量的问题，均未达到实际应用的阶段。

在所述状况下，作为低成本、安全性、运输性、储存能力优异的贮·供氢系统，本发明人着眼于苯/环己烷系或萘/萘烷·四氢化萘系的烃，提出了利用含有芳族化合物的贮氢体的加氢反应、和含有该芳族化合物的氢化衍生物的供氢体的脱氢化反应的至少一方，进行氢的储存和/或供给的贮·供氢系统。这里所使用的催化剂是铂或钯等，但是必须比使用这些金属催化剂的系统进一步提高反应速度。

本发明人使用担载了含有至少两种金属元素的合金的载体催化剂作为贮·供氢系统的优选催化剂。该载体催化剂与使用只由一种金属构成的催化剂的情况相比，可以充分发挥构成合金的金属所具有的特征，但是又有以下问题：产生合金化导致的晶体结构的弊端、合金催化剂的附着性低、或者发生合金催化剂的钝化、经不起长时间使用。

因此，本发明的目的在于解决上述问题，提高氢化或脱氢化的反应速度，使催化剂长时间使用。

为实现上述目的，本发明涉及氢储存/供给方法，该方法使用载体催化剂，进行形成芳族化合物的氢化反应或者对该芳族化合物的氢化衍生物进行脱氢化反应，所述载体催化剂是载体表面的一部分或全部被铂和碳化钼或者铂和碳化钨所覆盖的载体催化剂。

使用上述氢储存/供给方法，可以长时间稳定且高速地进行氢储存/供给。这是由于，该氢储存/供给方法中使用的含有铂和碳化钼或者铂和碳化钨的催化剂中，碳化钼或碳化钨所具有的活性点使氢化和脱氢化反应高活性化。并且，通过在碳化钼或碳化钨上担载铂，铂的担载力增加。因此可以使铂高分散化。并且，由于未使用合金作为催化剂，因此不会发生在使用含有两种以上金属元素的合金作为催化剂时出现的问题——晶体结构的不稳定和钝化。因此，可以实现氢化和脱氢化反应的高活性化和长时间的稳定驱动。

另一发明涉及氢化/脱氢化反应用载体催化剂，该催化剂的载体表面的一部分或全部被铂和碳化钼或者铂和碳化钨所覆盖。

使用上述氢化/脱氢化反应用载体催化剂，由于上述理由，可以长时间稳定且高速地进行氢储存/供给。

另一发明涉及氢化/脱氢化反应用载体催化剂，其中，载体是具有微孔的多孔体。