革新的触媒シンポジウムにて下記2件の依頼講演を行いました。講演会にて下記1件の依頼講演を行いました。よって、私は常温常圧での低エネルギー放電による炭化水素の改質について検討した。低エネルギー放電としては、直流の微少パルスアーク放電を用い、全体として投入電力を10W程度に抑えた。よって、私は常温常圧での低エネルギー放電による炭化水素の改質について検討した。低エネルギー放電としては、直流の微少パルスアーク放電を用い、全体として投入電力を10W程度に抑えた。これにより、メタン、LPG、ガソリンあるいは各種アルコールといった燃料が常温あるいは気化温度(百数十度程度)において効率よく二酸化炭素あるいは水蒸気と反応して、合成ガスあるいは水素へと変換された。この低エネルギーDCパルス放電は、非平衡放電であり、高い電子温度を有しながら、ガス温度は常温のままを維持することができ、これによって、これまで不可能であった低い温度領域での炭化水素の改質が可能となった。コントロール可能であり、また炭素の析出もないため、民生用の水素生成装置としての応用が可能である。今後の課題として考えられる点は、効率の更なる向上を実現させるための高効率電源開発および、集積化による大型化、それにともなう電磁ノイズの遮蔽である。これらをクリアすることができれば、自動車用あるいは家庭用の燃料電池への水素供給改質への応用の道が開かれるものと考えている。研究成果概要:電場印加反応場中での触媒反応としてC-C結合、C-H結合、C-O結合、O-H結合を有するエタノールの分解を検討した。B)の2種を比較し、静電...電場印加反応場中での触媒反応としてC-C結合、C-H結合、C-O結合、O-H結合を有するエタノールの分解を検討した。B)の2種を比較し、静電場が触媒反応におよぼす影響ついて比較した。反応メカニズムに関する知見を得るために様々な実験を行った結果、放電と触媒のハイブリッド反応ではまず原料分子は放電場により活性ラジカル種に分解され、その後ラジカルルが触媒と反応することによりシナジー効果が発現しているという可能性を見出した。A)に比べ全ての温度域で転化率が向上し、高温になるほど活性向上の度合いが大きくなっていることが確認された。Aとはわずかに異なるがほぼ似た傾向を示している。ここで触媒層に電流が流れることによる加熱の影響を検討するため、サーモグラフィーにより反応場の温度測定を試みた。Bでは触媒に電流を流すことにより、加熱の影響だけでなく静電場と反応場の相互作用により活性が向上したと考えられる。研究成果概要:水性ガスシフト反応はH2の精製や合成ガスのH2/CO比の調整に用いられる反応であり、COとH2Oを反応させ、H2とCO2を生成する反応である。wt%Pdを鉄酸化物に担持した触媒につい...水性ガスシフト反応はH2の精製や合成ガスのH2/CO比の調整に用いられる反応であり、COとH2Oを反応させ、H2とCO2を生成する反応である。おいては、鉄系酸化物をベースとした触媒、さらにCo3O4を担体とした触媒についても詳細に検討した。Pdの担持量を振った際に、Pdの担持量が少量である触媒ではKが担持されていなくてもメタネーションは著しいがある程度活性が高いという結果が得られた。これらより、Pd、Kが別々に担体に作用している可能性を示唆した。Pdは担体の還元を促進する因子、Kは担体の還元を抑制する因子であると推測する。Pdの担持量を少量にしても活性があることから、今まで研究されてきたFe系触媒とは反応機構や活性点が異なり、Pdは単に担体の還元促進にしか寄与していない可能性が示唆された。Fe系触媒と異なり、メタネーションや炭素析出が生じたことからコバルトを使うことによる弊害も生じた。活性点についてであるが、Pdは単に補佐であり、Co自体が活性点である可能性が高いと考える。metalの間が活性点である可能性が高く、またPdとCoは合金化は合金化している可能性は高いが、高活性の原因ではないと示唆された。今後、メタネーションや炭素析出の現象の原因を今後検討していく必要があり、またPdの担持量が少量でも高活性であることからPd以外の担持金属についても検討していく必要がある。Pd/K/Fe2O3の高活性の原因追究として、Cs担持触媒、Na担持触媒についてXAFS、STEMを用いて詳細に検討したところ、Cs担持触媒ではCs/Pdのmol比によりPdの微細構造が異なっている可能性が示唆され、Pdの粒子径の影響が強いと考えられ、この結果を類推適用した結果、alkali/Pdのmol比=2で最も高活性の高いPd/K/Fe2O3についても粒子径が最も小さいと考えられる。研究成果概要:我々はこれまで、バイオマスエタノールの水蒸気改質用触媒として高活性であるCo触媒において、微量の鉄を表面に修飾することによるacetate種吸着の安定化が、副生成物の抑制や活性に効果的であることを見出した。今年度さらに、アルカリ金...我々はこれまで、バイオマスエタノールの水蒸気改質用触媒として高活性であるCo触媒において、微量の鉄を表面に修飾することによるacetate種吸着の安定化が、副生成物の抑制や活性に効果的であることを見出した。今年度さらに、アルカリ金属を加えることで副生成物の抑制が可能であることを見出した。wt%となるように担持したCo/K/α-Al2O3の活性試験を比較した。wt%程度で最大となった。K添加量の増加に伴って析出炭素量が低下した。これは、エタノールまたは中間体の吸着状態がK添加によって変化したためではないかと考え、IR測定を行い、各温度での表面吸着種について検討した。Kでエタノールを吸着させるとethoxide種として吸着し、温度を上げるとacetate種に変化することがわかった。Kでピークが消失しているのに対してCo/K/α-Al2O3では高温でもピークが残存する結果となった。K添加によってacetate種の吸着種が水の存在下でも安定化されることがわかった。Kを添加したCo/K/α-Al2O3では、Co/α-Al2O3と比較してacetate種が高温でも残存し、安定化されたことにより分解によるCH4の生成が抑制された。水の存在下でもCo/K/α-Al2O3ではacetate種が高温において安定化され、水蒸気雰囲気においてもacetate種の安定性が高い活性に寄与していた。これらから、安価なKを微量、コバルト触媒に添加することによって高性能なバイオマスエタノールからの水素製造触媒とすることが出来ることを見出した。