家庭用燃料電池のための都市ガスからの水素製造·精製触媒の開発

摘要

近年，水素社会の到来を見据えて様々な水素製造法の確立が急ピッチで進められている。水素をエネルギーキャリアとしてとらえた場合，その膨大な需要を賄うための水素製造法としては，炭化水素，特にメタンの水蒸気改質法は現時点における最も現実的な選択肢である。また水蒸気改質法は，炭化水素中に含まれる水素に加えて水分子中の水素も利用できるイヒ学プロセスであり，今後も重安な水素製造法であり続けるだろう。しかしメタン水蒸気改質反応はΔH＝－206kJmol~(-1)という大きな吸熱反応であることから，エネルギー的に有利な部分酸化法やオートサーマル改質法，ドライリフォーミング法なども検討されてきた。また炭素析出を防止するために従来高S／C（水煮気／メタン比）下で運転されてきたが，省エネルギー化のために低S／Cで運転可能な耐コーキング性を高めた触媒の開発も行われている。またもう一つの大きな課題として，メタン水蒸気改質反応は水蒸気存在下700°C前後の高温で運転されるために，触媒の活性成分である活性金属粒子の焼結防止も重安である。いずれの方式を用いた場合も後段に続く水性ガスシフト反応（CO変成反応）によって改質ガス中のCO／H2比が調節され，水素のみを利用する場合は水素以外の成分をPSA（プレッシャー·スイング·アドソープション）法等の吸着除去工程によって取り除いて用いることになる。これらの工業水素製造プラントで使用される改質触媒に関しては既に優れた総説が多数報告されていることから，本稿では家庭用固体高分子形燃料電池システムのための水素製造·精製触媒の開発に的を絞り，特に筆者らが最近注力してきた水素精製触媒の開発を中心に触妹表面反応の見地から概説する。