[发明专利]氨分解催化剂结构体以及燃料电池

说明书

本发明的目的在于，提供一种能通过抑制催化剂粒子的凝聚而良好地维持催化活性，高效地进行从氨到氢的分解反应的氨分解催化剂结构体以及使用了该氨分解催化剂结构体的燃料电池。一种氨分解催化剂结构体，其特征在于，是用于对氨进行分解而生成氢的氨分解催化剂结构体，所述氨分解催化剂结构体具备：多孔质结构的载体，由沸石型化合物构成；以及至少一种催化剂物质，存在于所述载体内，所述载体具有相互连通的通道，所述催化剂物质为金属微粒，存在于所述载体的至少所述通道。

技术领域

本发明涉及一种氨分解催化剂结构体以及燃料电池。

背景技术

近年来，将氢用作清洁能源从环境保护的观点考虑受到关注，例如，由从有机性废弃物中产生的氨回收氢的方法、以氢为燃料的燃料电池车的开发正在积极地进行。虽然氢作为清洁能源而优选，但为了储藏而需要大的体积，特别是在用作自动用燃料电池的原料的情况下，氢向燃料电池的供给方法成为问题。作为解决该问题的方法，以液氨的状态储藏氢并通过气化的氨的催化分解来制造氢的方法最近受到关注。

通常，氨的分解反应(2NH₃→3H₂+N₂)为体积膨胀型的吸热反应，因此，反应压力低、反应温度高在反应平衡上有利。氨的热分解需要800℃以上、理想的是1000℃以上的高温，因此优选使用催化剂。在使用了催化剂的催化分解中，能在300～700℃和更低的反应温度下进行分解反应。

此外，特别是在汽车用燃料电池中将液氨用作原料的情况下，期望减少残留氨，进而生成高纯度的氢。因此，作为氨分解催化剂，也要求一种能在较低温度下且高效地分解氨而转变为氢的氨分解催化剂(氢生成催化剂)。

对于这样的氨分解催化剂而言，以往，作为载体使用了氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钛等熔点为2000℃程度以上的耐热陶瓷。但是，对于这些材料而言，在800℃以上的高温环境下的分解反应中，存在如下问题：载体、所担载的金属容易凝聚(以下，有时称为“热凝聚”)，催化活性降低。此外，在高浓度的氨原料的情况下，在较低温度下的分解反应中，存在NH₃转化率低的问题。

在专利文献1中提出了一种氨分解催化剂，其与以往的以氧化铝为载体的情况相比，能提高NH₃转化率(使其为2倍以上)，以由特定的钙铝石(mayenite)型化合物构成的基材为载体。然而，在这样的方法中，虽然NH₃的转化率提高，但催化活性金属粒子直接附着于基材表面，因此，无法充分地抑制催化活性金属粒子彼此的凝聚，尚未达到防止催化活性的降低、提高耐久性(寿命延长)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/045780号

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于，提供一种能通过抑制催化剂粒子的凝聚而良好地维持催化活性，高效地进行从氨到氢的分解反应的氨分解催化剂结构体以及使用了该氨分解催化剂结构体的燃料电池。

技术方案

本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，结果发现了如下事实，并基于该发现而完成了本发明，即，可得到一种氨分解催化剂结构体，是用于对氨进行分解而生成氢的氨分解催化剂结构体，所述氨分解催化剂结构体具备：多孔质结构的载体，由沸石型化合物构成；以及至少一种催化剂物质，存在于所述载体内，所述载体具有相互连通的通道，所述催化剂物质为催化剂物质为金属微粒，存在于所述载体的至少所述通道，由此，能通过抑制催化剂粒子的凝聚而良好地维持催化活性，高效地进行从氨到氢的分解反应。

即，本发明的主旨构成如下。