[发明专利]用于负载金属的载体、负载金属型催化剂、甲烷化反应设备和与其相关的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于负载金属的载体、一种负载金属型催化剂、一种甲烷化反应设备和一种与其相关的方法，并且更明确地说，涉及一氧化碳的甲烷化。

背景技术

要用作燃料电池阳极中的燃料的氢气(H₂)是通过蒸汽重整从基于烃的燃料(诸如液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、石脑油、汽油、煤油或轻柴油)、基于醇的燃料(诸如甲醇)或城市燃气获得。

通过蒸汽重整获得的重整气体除含氢气以外还含有显著浓度的一氧化碳(CO)。重整气体中所含的CO在燃料电池中引起各种问题。因此，在将重整气体供应给燃料电池之前必须尽可能降低重整气体中的一氧化碳浓度。

为此目的，迄今为止，作为降低CO浓度的方法之一，已提出一种涉及将一氧化碳转化成甲烷(一氧化碳的甲烷化)的方法(例如专利文献1到4)。引用列表

专利文献

[PTL1]JPH03-93602A

[PTL2]JPH11-86892A

[PTL3]JP2002-068707A

[PTL4]JP2008-056539A

发明概述

技术问题

然而，相关技术的催化剂在甲烷化中的活性未必充足。

已鉴于所述问题而创造了本发明，并且本发明的目标之一是提供能实现一氧化碳的有效甲烷化的用于负载金属的载体、负载金属型催化剂、甲烷化反应设备和与其相关的方法。

问题的解决方案

根据本发明的一个实施方案用于实现上文所提到的目标的用于负载金属的载体包括通过使含有有机物质和金属的原材料碳化而获得的碳化材料，其中所述载体用于负载对一氧化碳的甲烷化反应显示催化活性的金属。根据本发明的一个实施方案，提供能实现一氧化碳的有效甲烷化的用于负载金属的载体。

另外，在用于负载金属的载体中，对一氧化碳的甲烷化反应显示催化活性的金属可以包括选自以下金属中的一种或多种金属：Ni、Ru、Rh、Pd、Pt、Ir、Cu、W、Cs、K、Na、Co、Fe、Ca、Mg、Ba、Sr和Li。在此情况下，对一氧化碳的甲烷化反应显示催化活性的金属可以包括Ni。

另外，用于负载金属的载体当负载Ni时∶在大于853.5eV到860eV或更小范围内的峰面积与在850eV或更大到860eV或更小范围内的峰面积的比率可以是0.5或更大，峰面积是通过对Ni的2p轨道的电子状态进行XPS测量而获得；并且在40℃到800℃范围内的H₂脱附量(所述H₂脱附量是通过H₂程序升温脱附法获得)与在40℃到800℃范围内的CO脱附量(所述CO脱附量是通过CO程序升温脱附法获得)的摩尔比可以是0.3或更大。

根据本发明的一个实施方案用于实现上文所提到的目标的负载金属型催化剂包括∶由通过使含有有机物质和金属的原材料碳化而获得的碳化材料形成的载体；和对一氧化碳的甲烷化反应显示催化活性的金属，所述金属负载于所述载体上。根据本发明的一个实施方案，提供能实现一氧化碳的有效甲烷化的负载金属型催化剂。

另外，在负载金属型催化剂中，对一氧化碳的甲烷化反应显示催化活性的金属可以包括选自以下金属中的一种或多种金属：Ni、Ru、Rh、Pd、Pt、Ir、Cu、W、Cs、K、Na、Co、Fe、Ca、Mg、Ba、Sr和Li。在此情况下，对一氧化碳的甲烷化反应显示催化活性的金属可以包括Ni。

另外，负载金属型催化剂∶在大于853.5eV到860eV或更小范围内的峰面积与在850eV或更大到860eV或更小范围内的峰面积的比率可以是0.5或更大，峰面积是通过对Ni的2p轨道的电子状态进行XPS测量而获得；并且在40℃到800℃范围内的H₂脱附量(所述H₂脱附量是通过H₂程序升温脱附法获得)与在40℃到800℃范围内的CO脱附量(所述CO脱附量是通过CO程序升温脱附法获得)的摩尔比可以是0.3或更大。

根据本发明的一个实施方案用于实现上文所提到的目标的甲烷化反应设备包括负载金属型催化剂中的任一者，其中所述甲烷化反应设备用于一氧化碳的甲烷化反应。根据本发明的一个实施方案，提供能实现一氧化碳的有效甲烷化的甲烷化反应设备。