(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池のアノード排ガスストリームからＣＯ、Ｈ２、及びＣＨ４を除去する方法であって、ＣＯ、Ｈ２、及びＣＨ４を含む前記アノード排ガスストリームを触媒に通すことを含み、前記排ガスストリームが最初に白金／パラジウム触媒に接触し、次いで銅／マンガン触媒に接触する方法。
【請求項２】
前記銅／マンガン触媒が少なくとも１つの希土類金属を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの希土類金属が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの希土類金属がランタン（Ｌａ）を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの希土類金属がセリウム（Ｃｅ）を含む請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記銅／マンガン触媒が、多孔質無機支持体上に担持された酸化マンガン及び酸化銅を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記多孔質無機支持体が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化ケイ素−酸化アルミニウム、二酸化チタン、及び酸化マグネシウムからなる群から選択される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
燃料電池のアノード排ガスストリームからＣＯ、Ｈ２、及びＣＨ４を除去するための触媒であって、前記触媒が、第１の白金／パラジウム触媒及び第２の銅／マンガン触媒を含み、前記アノード排ガスストリームが前記第１の触媒に接触した後に前記第２の触媒に接触する触媒。
【請求項９】
前記銅／マンガン触媒が、多孔質無機支持体上に担持された酸化マンガン及び酸化銅を含む請求項８に記載の触媒。
【請求項１０】
前記多孔質無機支持体が、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化ケイ素−酸化アルミニウム、二酸化チタン、及び酸化マグネシウムからなる群から選択される請求項９に記載の触媒。
【請求項１１】
前記銅／マンガン触媒が少なくとも１つの希土類金属を更に含む請求項９に記載の触媒。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの希土類金属が、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項１１に記載の触媒。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの希土類金属がランタン（Ｌａ）を含む請求項１２に記載の触媒。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの希土類金属がセリウム（Ｃｅ）を含む請求項１２に記載の触媒。
【請求項１５】
前記第２の銅／マンガン触媒のマンガンに対する銅の質量比が０．４〜０．９である請求項８に記載の触媒。
【請求項１６】
前記第２の銅／マンガン触媒のマンガンに対する銅の質量比が０．５〜０．７５である請求項８に記載の触媒。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１０年１１月１８日付で提出された米国仮特許出願第６１／４１５，１７１号に対する優先権を主張するものである。この出願の内容全体を参照により本明細書に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、燃料電池のアノード排ガスからＣＯ、Ｈ２、及びＣＨ４を除去するための装置、方法、及び応用並びにこれらのガスを除去するのに有用な触媒系に関する。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池は、水素の電気化学的変換から高効率で電力を得る可能性を提供する。しかし、水素は爆発の危険性が高いため貯蔵又は輸送が難しいので、現在はメタノール又は炭化水素を水素源として用い、上流の改質器でこれらの化合物から水素を生成する。メタノールは通常条件下で液体であるので、大きな問題なく輸送及び貯蔵が可能である。炭化水素も、同様に通常条件下で液体であるか、超大気圧下で容易に液化することができる。メタンから本質的になる天然ガスの場合、適切なインフラが既にあるので、燃料電池を利用する定置型のエネルギー発生装置を、出発材料にメタンを用いて容易に作動させることができる。
【０００４】
水素は水蒸気改質によってメタンから放出され得る。生じるガスは水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素並びに微量の未反応のメタン及び水から本質的になる。このガスは燃料電池用の燃料ガスとして用いることができる。水蒸気改質の平衡を水素側にシフトさせるために、改質は温度約６５０℃で行われる必要がある。燃料ガスの組成を一定にするために、この温度は可能な限り正確に守られるべきである。
【０００５】
メタン及び水から生成した燃料ガスをエネルギー発生に用いることができる燃料電池システム（ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）は当該技術分野で公知である。そのようなシステムは、密閉された保護筐体（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｈｏｕｓｉｎｇ）内の燃料電池スタック中に配列された複数の燃料電池を具備し得る。水素、二酸化炭素、一酸化炭素、並びに残留するメタン及び水から本質的になる燃料ガスがアノードガス注入口から燃料電池に供給される。燃料ガスは上流の改質器でメタン及び水から生成される。アノード側で、燃料ガスが以下の反応式に従って消費されて電子が発生する。
【０００６】
ＣＯ３２−＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋２ｅ−
【０００７】
ＣＯ３２−＋ＣＯ→２ＣＯ２＋２ｅ−
【０００８】
燃料電池の効率を高くするために、反応は完了まで進行しないように行われる。したがって、アノード排ガスは、反応産物、二酸化炭素、及び水だけでなく、未変換の水素、一酸化炭素、及びメタンも含む。残留する水素、一酸化炭素、及びメタンを除去するために、アノード排ガスを空気と混合し、次いで、触媒排ガス燃焼器（ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｗａｓｔｅ  ｇａｓ  ｂｕｒｎｅｒ）に送り、そこで、残留するメタン、一酸化炭素、及び微量の水素を酸化して水及び二酸化炭素を形成する。
【０００９】
したがって、残留水素を除去するためには、アノード排ガスを最初に空気と混合し、次いで、触媒排ガス燃焼器に送り、そこで残留するメタン、一酸化炭素、及び微量の水素を酸化して水及び二酸化炭素にする。必要に応じて、あるいはその代わりに、アノード排ガス及び空気に加えて、カソード排ガス等のその他のガスを混合してよい。このプロセスで放出される熱エネルギーは様々に利用可能である。
【００１０】
先行技術では、好適な支持体上に細かく分布された形態で提供される貴金属、例えば白金及び／又はパラジウムが排ガス燃焼器の触媒として現在使用されている。この触媒燃焼には、非常に安定であり且つ温度ピークがないという利点がある。パラジウム触媒上での酸化反応は約４５０〜５５０℃の温度で進行する。約８００〜９００℃を超える、より高い温度では、Ｐｄ／ＰｄＯバランスがパラジウム金属側にシフトするので、触媒活性が低下する。シンタリングの発生又は触媒粒子のコーキングにより活性の消失が観察される。更に、貴金属触媒には原材料価格が非常に高いという欠点がある。
【００１１】
あるいは、メタンを触媒燃焼するための熱安定触媒が公知である。これらは、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＣｒを含むアルカリ土類ヘキサアルミン酸塩をベースとする。これらの触媒は、１２００℃を超える温度でも活性及び耐性が高いことを特徴とする。しかし、これらの触媒は５００〜８００℃の好ましい温度範囲では活性が比較的低い。低温でも適切な触媒活性が得られるように、少量の白金金属、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ又はＰｄが添加される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、ＣＯ、Ｈ２、及びＣＨ４を含むアノード排ガスと、空気と、任意であるその他のガス（例えばカソード排ガス）との混合物を酸化するための触媒排ガス酸化器を具備する燃料電池システムを長期間安定させるための、メタン、ＣＯ、及びＨ２の除去について安定且つ活性でありコストが有利な活性触媒に対するニーズが依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態は、アノード排ガス、空気、及び／又はその他の混合ガスの混合物（カソード排ガスも含まれ得る）を燃焼させるための触媒排ガス燃焼器を具備する燃料電池に関する。系は、この燃焼に２つの別個の触媒を用いる。更に、アノード排ガスからＣＯ、Ｈ２、及びＣＨ４を除去するための方法及び触媒への利用を開示する。
【００１４】
本発明のその他の特徴及び態様は、本発明の実施形態に従う特徴を例として図解する添付の図面と以下の詳細な説明から明らかとなる。発明の概要は本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明の範囲は請求項によってのみ定義される。
【００１５】
添付の図面を参照して本発明を１又は複数の種々の実施形態に関連して詳細に説明する。図面は図解のみを目的として提供するものであり、単に本発明の典型的又は例示的な実施形態を描いている。これらの図面は本発明を理解し易くするために提供するものであり、本発明の幅、範囲又は応用範囲を限定するものと理解されるべきではない。見易くするため及び図解し易いように、これらの図面は必ずしも一定の縮尺で作成されていない。
【００１６】
図面は、網羅的であること又は開示されている厳密な形態に本発明を限定することを意図していない。本発明を改良及び変更して実施できること並びに本発明は請求項及びその均等物によってのみ限定されることが理解されるべきある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】銅／マンガン触媒の約１５０〜７００℃の温度範囲におけるＣＨ４、ＣＯ、及びＨ２の変換を示す図である。
【図２】１５０〜７００℃の温度で白金／パラジウム触媒、次いで銅／マンガン触媒の燃焼を用いた場合のＣＨ４、ＣＯ、及びＨ２の変換を示す図である。
【図３】ＣＨ４の変換について、１５０℃から８００℃へ昇温して２００℃に降温する温度で作用させた二触媒系を比較した図である。触媒系は、ａ）白金／パラジウム触媒、次いで銅／マンガン触媒及びｂ）銅マンガン触媒、次いで白金／パラジウム触媒である。
【図４】ＣＯの変換について、１５０℃から８００℃へ昇温して２００℃に降温する温度で作用させた二触媒系を比較した図である（３５０℃から８００℃へ昇温後４００℃に降温するまでの温度はＣＯの変換が１００％であるとして示していない）。触媒系は、ａ）白金／パラジウム触媒、次いで銅／マンガン触媒及びｂ）銅マンガン触媒、次いで白金／パラジウム触媒である。
【図５】０〜８５０℃の温度範囲におけるＣＨ４変換について白金／パラジウム触媒及び卑金属銅／マンガン触媒のパフォーマンスの比較並びに新品触媒とエージング後触媒でのこれらの触媒のパフォーマンスの比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の装置、方法、及び応用は、本明細書に記載されている特徴のいずれかを単独又は組合せで含み得ると理解される。
【００１９】
本発明の実施形態は、全般的には、排ガスストリーム、特に燃料電池アノードのオフガスストリームからのＣＯ／Ｈ２／ＣＨ４を還元する二触媒系に関する。この系で用いられるのは、第１に白金／パラジウム触媒である。触媒中の白金とパラジウムの比率は約１：１〜１：４である。支持体への白金及びパラジウムのローディング量は最大約５グラム／リットルまで異なり得る。別の一実施形態では、この量は最大約３．２グラム／リットルである。白金／パラジウムの最低ローディング量は約０．１グラム／リットルである。白金／パラジウム触媒は、従来のプロセスによって支持体上に白金及びパラジウムを析出させた、モノリス、発泡体、トリホール（ｔｒｉｈｏｌｅ）触媒、押出し成形品、球又は任意のその他の形状であり得る。必須でない一実施形態では、従来のウォッシュコーティング法を用いてハニカム体に混合酸化物支持体を含浸させることにより白金／パラジウム触媒を製造する。ウォッシュコートは、少なくとも９０％のアルミナを含む。次いで、ウォッシュコーティングされたハニカム体に、従来の塩を用いて白金及びパラジウムを含浸し、乾燥させ、５４０℃でか焼する。
【００２０】
別の実施形態では、白金及びパラジウムを用いる代わりに、白金のみ又はパラジウムのみを含む触媒を用いることができる。金属のシンタリング、支持体のシンタリング、ＰｄＯ→Ｐｄ＋１／２Ｏ２の転換及びコーキングを低減するためには白金及びパラジウムを一緒に使用することが重要であるが、系によっては、白金のみ又はパラジウムのみをベースとする触媒を使用することが有用であり得る。そのような触媒系は特定の状況下で良好に作用する。白金のみ又はパラジウムのみを用いる場合、その量は、最大で支持体上に約５グラム／リットル、最低で支持体上に約０．１グラム／リットルとなる。
【００２１】
系中の第２の触媒は、貴金属を含まない銅及びマンガンの混合酸化物、更に必要に応じて、金属が多価状態であり得る希土類金属を含む。一般的に、以下の組成が可能であり、百分率はＭｎ、Ｃｕ、更に場合によって希土類金属を含む総質量に対する重量百分率である：Ｍｎ８０〜２０％、Ｃｕ２０〜６０％、及び希土類金属０〜２０％、好ましくはＭｎ７５〜３０％、Ｃｕ２０〜５５％、及び希土類金属５〜１５％。一実施形態では、酸化物として表される重量百分率組成は以下の通りである：ＭｎＯが５０〜６０％、ＣｕＯが３５〜４０％、原子価が最も低い状態の希土類酸化物として約２〜約１５％。別の一実施形態は、５０〜６０％のＭｎＯ、３５〜４０％のＣｕＯ、及び１０〜１２％のＬａ２Ｏ３を含む。
【００２２】
個々の金属は上記以外の酸化状態もとり得る。例えば、マンガンはＭｎＯ２の形態で存在し得る。最終触媒上における銅とマンガンの質量比（Ｍｎの質量に対するＣｕの質量として計算）は０．４〜０．９、好ましくは０．５〜０．７５であり得る。
【００２３】
希土類金属とは、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）を意味する。Ｌａ及びＣｅが好ましい。
【００２４】
Ｍｎ及びＣｕの酸化物は、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化ケイ素−酸化アルミニウム、二酸化チタン又は酸化マグネシウム等の多孔質無機支持体上に担持される。酸化物は、触媒及び酸化物の総質量を基準にして通常３〜５０ｗｔ％、好ましくは３〜３０ｗｔ％の量で担持される。あるいは、希土類金属が支持体上に既に存在していてもよい。希土類金属の役割の１つは、多孔質無機支持体のＢＥＴ表面積を安定化することである。一実施形態はランタン安定化酸化アルミニウムである。ＢＥＴ表面積の決定は、ＡＳＴＭ  Ｄ３６６３（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｒｅａ  ｏｆ  Ｃａｔａｌｙｓｔｓ  ａｎｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｃａｒｒｉｅｒｓ）に従って行うことができる。一実施形態はランタン安定化酸化アルミニウムである。
【００２５】
Ｍｎ／Ｃｕ触媒は、最初に支持体にランタン又はセリウム又は所望であればその他の希土類金属の塩の溶液を含浸し、乾燥させた後、温度約６００℃でか焼することによって製造することができる。希土類金属が所望され、製造に関連した理由で支持体が既に希土類金属を含んでいる場合、このステップは不要である。例としてランタンで安定化された酸化アルミニウムが挙げられる。次いで、支持体に銅及びマンガンの塩の溶液を含浸し、１２０〜２００℃で乾燥させ、最大５４０℃でか焼する。
【００２６】
金属のあらゆる可溶性の塩が使用され得る。塩の例としては硝酸塩、ギ酸塩、及び酢酸塩が挙げられる。ランタンは、好ましくは硝酸ランタンＬａ（ＮＯ３）３として用いられ、銅及びマンガンは、好ましくは硝酸塩、すなわちＣｕ（ＮＯ３）２及びＭｎ（ＮＯ３）３として用いられる。
【００２７】
好ましい含浸プロセスは、支持体の細孔容積以下の量の溶液を用いる乾式含浸である。
【００２８】
特に好適な実施形態は、γ酸化アルミニウム上に担持された触媒であって、混合酸化物が以下の組成（酸化物のｗｔ％で表す）を有する触媒である：Ｌａ２Ｏ３＝９．３、ＭｎＯ＝５３．２、及びＣｕＯ＝３７．５。
【００２９】
更に、ホプカライト触媒が用いられ得る。これらは、二酸化マンガン及び酸化銅（ＩＩ）から主になる混合触媒である。更に、これらは、他の金属酸化物、例えば酸化コバルト及び酸化銀（Ｉ）を含み得る。
【００３０】
白金／パラジウム触媒及び銅／マンガン触媒を製造した後、白金／パラジウム触媒をアノード排ガスに最初に接触するように反応器中に配置する。次いで、銅／マンガン触媒を白金／パラジウム触媒の後ろに、反応器の別個の床又は別個のセクションに配置し、排ガスが最初に白金／パラジウム触媒に接触し、その後銅／マンガン触媒に接触するようにする。
【００３１】
白金／パラジウム触媒は約１４０〜約８００℃の温度で効果的に機能すること並びにＣＯ及びＨ２を酸化するために主に用いられることが見出された。驚くべきことに、図１及び図２の反応を比較することで示されるように、白金／パラジウム触媒及びマンガン／銅触媒を併用することで、銅／マンガン触媒のみを用いる場合よりも低い温度で水素及びＣＯの完全な変換が達成されることが見出された。更に、図４に示されるように、触媒系中で銅／マンガン触媒の前に白金／パラジウム触媒が配置された触媒系は、触媒の順番を逆にした場合よりも低い温度でより効果的にＣＯを除去する（図４参照）。
【００３２】
更に、白金／パラジウム触媒は低温でＨ２／ＣＯと反応性が非常に高いため、その結果生じる燃焼熱がＣｕ／Ｍｎ触媒の温度を上昇させ、メタンの変換率が高くなり得る。
【００３３】
更に、Ｐｔ／Ｐｄ触媒等の貴金属ベースの触媒は低温で比較的容易にＨ２及びＣＯを完全に酸化及び変換することが知られている。更に、銅／マンガン触媒は低温ではＣＨ４酸化活性が低くなり、Ｐｔ／Ｐｄ触媒より活性が低くなることが知られている。しかし、驚くべきことに、各触媒のエージング後、Ｃｕ／Ｍｎ触媒の方がＰｔ／Ｐｄ触媒よりも有意に安定性に優れ且つ活性が高いことが見出された。したがって、新品の触媒について考察した時、先行技術からは、アノード排ガスからＣＯ、Ｈ２、及びＣＨ４を触媒により除去するためにＰｔ／Ｐｄ触媒等の貴金属触媒を使用すべきであることが示唆され得るが、驚くべきことに、エージング後、低温で用いられる白金／パラジウムと高温で用いられる銅／マンガン触媒の燃焼は、先行技術の単独で用いられる貴金属ベース触媒よりも優れたパフォーマンスを示すことが見出された。エージングとは少なくとも約４８時間の使用を意味する。
【００３４】
更に、驚くべきことに、第１の触媒が白金／パラジウムを含み且つ第２の触媒が銅／マンガン及び任意で希土類金属酸化物を含む二触媒系を使用した場合のパフォーマンスは、銅／マンガン触媒を白金及び／又はパラジウム等の貴金属で促進（ｐｒｏｍｏｔｅ）した場合でさえ、銅／マンガン及び任意で希土類金属触媒を含む単一触媒を使用した時よりも優れていることが見出された。特定の理論により限定されるものではないが、白金／パラジウム触媒を、希土類金属を必要に応じて含む銅／マンガン触媒の前に直列で使用すると、白金／パラジウム触媒によってＣＯ及びＨ２が最初に変換され、希土類金属を必要に応じて含む銅／マンガン触媒によってＣＨ４がより高い温度で変換されることにより、触媒系全体のパフォーマンスが最適化されると理論化される。この上昇及び向上は触媒系のエージング後に特に顕著である。系のエージングの例として、触媒の加熱が温度９００℃で４８時間又は熱水により８６０℃で４８時間起こる場合が挙げられる。
【００３５】
更に、驚くべきことに、この二触媒系は高い空間速度で効率的且つ効果的に作用することが見出された。
【００３６】
更に、銅／マンガンを含み且つ必要に応じて希土類金属を含む、貴金属を含まない卑金属触媒を使用することで、貴金属触媒のみを用いる過去の触媒系よりも触媒系全体に必要な貴金属の量が少なくなり、触媒系全体のコストが下がる。
【実施例１】
【００３７】
銅／マンガン触媒を１．４〜２．０ｍｍの粒子状に作製した。触媒は２％Ｌａ添加アルミナ担体上に４．３％銅及び６．４％マンガンを含む。触媒は、従来の方法で形成されるトリホールの形態である。１０ｍｌの触媒を反応器内に配置し、そこにフィードを通す。フィードは０．６％ＣＨ４、１．１１％ＣＯ、９．７ＣＯ２、２．２％Ｈ２、１５．６６％Ｏ２、１１．９％Ｈ２Ｏを含み、残りはＮ２である。空間速度は１８，４００Ｈ−１ＧＨＳＶである。反応は最大７００℃で行う。結果を図１に示す。
【実施例２】
【００３８】
銅／マンガン触媒を１．４〜２．０ｍｍの粒子状に作製した。触媒は２％Ｌａ添加アルミナ担体上に４．３％銅及び６．４％マンガンを含む。触媒は、従来の方法で形成されるトリホールの形態である。全体のローディング量１．５グラム／リットルで０．５％白金及び１．０％パラジウムを含む第２の触媒を作製した。１０ｍｌのＣｕ／Ｍｎ粒子を反応器内に配置し、Ｐｔ／Ｐｄ触媒を上部に配置した。０．６％ＣＨ４、１．１１％ＣＯ、９．７ＣＯ２、２．２％Ｈ２、１５．６６％Ｏ２、１１．９％Ｈ２Ｏを含み残りがＮ２であるフィードを、最初にＰｔ／Ｐｄ触媒に、次いでＣｕ／Ｍｎ触媒に通す。空間速度は１８，４００Ｈ−１ＧＨＳＶである。反応は最大７００℃で３日間行う。結果を図２に示す。
【実施例３】
【００３９】
フィードガスを二触媒サンプルに通す。１つの試験では、白金／パラジウム触媒をマンガン／銅触媒の前に用い、別の試験では、フィードストリーム中のそれらの順番を逆にする。結果を図３及び４に示す。フィードは５２．２％Ｎ２、１６．５１％ＣＯ２、１３．８２％Ｏ２、１３．６２％Ｈ２Ｏ、１．７７％ＣＯ、１．５７％Ｈ２、及び０．５％ＣＨ４である。空間速度は３０，０００ＨＲ−１ＴＨＳＶである。使用される触媒は、Ｐｔ／Ｐｄを１：３の比率で含む白金／パラジウム触媒を総ローディング量１．４ｇ／ｌで含む。Ｃｕ／Ｍｎ触媒は、１２％銅、２０％マンガンを混合酸化物担体上に含む。試験は、このフィード上で、フィードの温度を１５０°から８００°に上げた後２００°に下げて行う。試験は７２時間行う。
【００４０】
図３から分かるように、２つの触媒系の間でＣＨ４変換に有意な差はない。しかし、図４では、銅／マンガン触媒の前にＰｔ／Ｐｄ触媒を配置した時にＣＯ変換が改善されている。
【００４１】
これらの例から、触媒床中で銅／マンガン触媒の前に白金／パラジウム触媒を使用することで、アノード排ガス中の水素及びＣＯが変換される温度が低くなることは明らかであり、１００％変換が起こるための温度は約１００℃低くなる。更に、白金／パラジウム触媒を銅／マンガン触媒の前に使用する触媒系を用いた時、より完全にＣＯが変換される。更に、これらの利点は高空間速度で達成される。
【実施例４】
【００４２】
触媒へのエージングの影響を試験するために、新品触媒とエージング後触媒でＣＨ４酸化を比較する。ハニカム上に含浸されたアルミナ支持体上に総ローディング量１．４ｇ／ｌで１：４のＰｔ／Ｐｄを含む白金／パラジウム触媒を製造する。更に、従来のウォッシュコーティング法を用いて、混合酸化物支持体と共にハニカム体に含浸された１２％銅、２０％マンガン、及び１．７％Ｌａを含む銅／マンガンを含む卑金属触媒を製造する。これらの触媒のそれぞれについて新品触媒及びエージング後触媒の両方で試験を行う。エージングには、触媒を９００℃の温度で４８時間加熱することで熱的に触媒を処理するか、８６０℃で４８時間熱水的に触媒を処理する。図５は、新品サンプルの場合、貴金属触媒が卑金属触媒よりＣＨ４酸化のライトオフが低いことを示している。しかし、エージング後では、卑金属触媒は、貴金属触媒よりも活性を維持しており、活性が有意に高い。
【００４３】
種々の例示的な実施形態及び実施態様の点から本発明を記載したが、個々の実施形態の１又は複数に記載されている種々の特徴、態様、及び機能性の応用可能性は、それらが記載されている特定の実施形態に限定されず、単独又は種々の組合せで、本発明の別の実施形態の１又は複数に、そのような実施形態が記載されているかどうか及びそのような特徴が記載の実施形態の一部であるとして示されているかどうかに関わらず、応用可能であると理解されるべきである。したがって、本発明の幅及び範囲は上記の例示的実施形態のいずれにも限定されない。
【００４４】
本明細書中で使用される用語及び表現並びにそのバリエーションは、特に断りのない限り、限定的ではなく開放的（ｏｐｅｎ  ｅｎｄｅｄ）であると解釈されるべきである。例を以下に示す。「〜を含む」という用語は、「〜を含むが、それらに限定されるものではない」等を意味するものとして読まれるべきである。「例」という用語は、議論中の項目の網羅的又は限定的リストではなく、その例示的な事例を提供するために使用される。単数形は「少なくとも１つ」又は「１又は複数の」等を意味すると読まれるべきである。「従来の」、「これまでの」、「通常の」、「標準的な」、「公知の」等の形容語句は、記載項目をある期間又はある時間に利用可能な項目に限定するものと解釈されるべきではなく、現在又は将来のいずれかの時点で利用可能であり得るか公知であり得る従来の、これまでの、通常の又は標準的な技術を包含すると読まれるべきである。同様に、本明細書で当業者に明らか又は公知である技術に言及する場合、そのような技術は現在又は将来のいずれかの時点で当業者に明らか又は公知であるものを包含する。
【００４５】
「１又は複数の」、「少なくとも」、「限定されるものではないが」等の幅を広げる言葉及び表現の存在は、場合によって、これら幅を広げる表現が存在しない場合に、より狭い事例が意図される又は要求されることを意味するものと読まれてはならない。「モジュール」という用語の使用は、モジュールの一部として記載又は請求されている構成要素又は機能性の全てが共通のパッケージ中に配置されることを意味しない。実際、モジュールの種々の構成要素のいずれか又は全ては、制御論理であれその他の構成要素であれ、単一パッケージ中で組み合わされてもよく、別個に維持されてもよく、更に複数のグループ又はパッケージ又は複数の位置に分散されてよい。
【００４６】
更に、本明細書中に記載した種々の実施形態は例示的なブロック図、フローチャート、及びその他の図解の点から説明されている。本明細書を読んだ当業者に明らかであるように、図解されている例に限定されることなく、図解されている実施形態及びその種々の変更例を実施することができる。例えば、ブロック図及びそれに付随する説明は特定の構造又は配置を必須にするものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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