[发明专利]催化剂、催化剂的制造方法和使用了该催化剂的含氢气体的制造方法、氢发生装置、燃料电池系统、以及负载硅的CeZr系氧化物

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂、催化剂的制造方法和使用了该催化剂的含氢气体的制造方法、氢发生装置、燃料电池系统、以及负载硅的CeZr系氧化物。

背景技术

本申请的发明人等到目前为止提出了即便在温度较低的还原活化处理中也能够表现出自发热功能的催化剂等(专利文献1、专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-229604号公报

专利文献2：日本特开2011-183284号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而已知，这样的催化剂如果重复反应，则从烃中分离氢气时，微量的碳在催化活性金属上析出，从而降低催化剂的活性。

例如，CeO₂中添加了ZrO₂的氧化铈-氧化锆系的氧化物中，如果ZrO₂添加量增加，则还原后的发热量增加，所以反应起始温度降低而能够容易进行常温驱动。但是，存在由于载体上的裂解反应被促进而碳析出量增加，所以经受不住重复的反应的问题。

因此，本发明的目的在于提供即便重复反应也能够抑制碳累积的催化剂等。

用于解决问题的方案

本发明的发明人等鉴于上述问题，发现在通式为Ce_xZr_yO₂(x+y＝1)表示的氧化物中包含规定量的硅、进而负载活性金属的催化剂，其碳沉积量被抑制，至此解决上述问题。

即，本发明的催化剂为由CeZr系氧化物、硅和催化活性金属组成的催化剂，

前述CeZr系氧化物满足Ce_xZr_yO₂(x+y＝1)，

前述硅满足0.02≤Si/Zr并且0.01<Si/(Ce+Zr+Si)<0.2的摩尔比。

另外，本发明的催化剂的前述催化活性金属为选自铂系元素、镍、钴中的至少1种。

另外，本发明的催化剂的前述硅偏在(分布得较多)于前述CeZr系氧化物的表面。

另外，本发明的催化剂的制造方法具有：

(1)制作包含铵离子和碳酸根离子的至少一种的溶液A和包含铈和锆的溶液B的工序、

(2)混合前述溶液A和前述溶液B而制成混合溶液的工序、

(3)向前述混合溶液中通入包含氧气的气体的工序、

(4)前述混合溶液中不包含碳酸时，添加二氧化碳或碳酸盐的工序、

(5)在前述(3)的工序或前述(3)和(4)的工序之后，添加含硅溶液，得到包含铈、锆和硅的沉淀物的工序、

(6)将该沉淀物在大气中焙烧，在包含铈和锆的CeZr系氧化物上包覆硅的工序、

(7)在包覆了硅的CeZr系氧化物上包覆催化活性金属的工序、和

(8)在还原性氛围中、20～600℃下对包覆了硅和催化活性金属的CeZr系氧化物进行调整的工序。

另外，本发明的催化剂的制造方法中，前述溶液A是氨水。

另外，本发明的催化剂的制造方法中，前述含硅溶液中所含的硅源是TEOS。

另外，本发明的催化剂的制造方法中，前述催化活性金属为选自由镍、钴和铂族元素组成的组的至少一种。

进而，本发明的含氢气体的制造方法，其为使包含烃或醇、以及氧气的原料气体与上述催化剂接触，产生含氢气体的方法，具有：

升温工序：在还原性氛围中、20～600℃下对前述催化剂进行调整，使之与前述原料气体中的氧气接触，通过前述催化剂的自发热，使前述原料气体升温至前述原料气体中包含的烃或醇与氧气发生燃烧反应的温度，从而使前述原料气体中包含的烃或醇燃烧；

利用在前述升温工序中达到高温的前述催化剂对前述原料气体进行重整的工序。

另外，本发明的含氢气体的制造方法中，在还原性氛围中、20～200℃下对前述催化剂进行调整。

进而还有，本发明的氢发生装置具备供给烃或醇的机构和供给氧气的机构，并且具备重整器；前述重整器在与这些机构连接的容器中配置有前述催化剂。

本发明的氢发生装置具备与前述重整器连接的、从排出的气体中分离氢气的机构。

另外，本发明的燃料电池系统，组装有前述氢发生装置。