【手続補正書】
【提出日】平成17年10月28日(2005.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  触媒膜反応器であって、以下：
酸化ゾーンおよび還元ゾーンであって、該酸化ゾーンおよび該還元ゾーンは、気体不透過性膜により分離されており、該気体不透過性膜は、該酸化ゾーンと接触した酸化面および該還元ゾーンと接触した還元面を有する；
該膜の該酸化面にある接着触媒層；
該酸化ゾーンにある三元触媒、
を包含し、
ここで、該膜は、単一相の混合したイオン伝導性および電子伝導性セラミックであり、そして該触媒層および該三元触媒は、酸化反応を促進する、触媒膜反応器。
【請求項２】  前記接着触媒層および前記三元触媒が、炭化水素の部分酸化を促進する、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項３】  前記膜セラミックが、次式を有する：
Ａ2-xＡ’xＢ2-yＢ’yＯ5+z
ここで、Ａが、アルカリ土類金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンの混合物である；Ａ’が、金属イオンまたは金属イオンの混合物であり、ここで、該金属が、ランタニド系列の金属およびイットリウムからなる群から選択される；Ｂが、金属イオンまたは金属イオンの混合物であり、ここで、該金属が、３ｄ遷移金属、および第１３族金属からなる群から選択される；Ｂ’が、金属イオンまたは金属イオンの混合物であり、ここで、該金属が、３ｄ遷移金属、第１３族金属、ランタニドおよびイットリウムからなる群から選択される；ｘおよびｙが、互いに独立して、０に等しいかそれより大きくかつ２に等しいかそれ未満の数である；そしてｚが、該セラミック材料の電荷を中性にする数である、
請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項４】  前記接着触媒層が、次式を有する混合したイオン伝導性および電子伝導性セラミックである：
ＸaＲｅ1-aＺbＺ’1-bＯc
ここで、Ｘが、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの混合物であり、Ｒｅが、イットリウムを含めた希土類金属またはランタニド金属、またはそれらの混合物である；Ｚが、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎまたはそれらの混合物である；Ｚ’が、Ｃｒ、Ｍｎ、ＦｅまたはＣｏあるいはそれらの混合物である；０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１であり、そしてｃが、他の成分の酸化状態に依存した数であり、そしてａおよびｂの値が、該組成の電荷を中性にする値である、
請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項５】  前記接着触媒層が、次式を有する混合したイオン伝導性および電子伝導性セラミックである：
Ｍ／ＸaＲｅ1-aＺbＺ’1-bＯc
ここで、Ｘが、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの混合物であり、Ｒｅが、イットリウムを含めた希土類金属またはランタニド金属、またはそれらの混合物である；Ｚが、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎまたはそれらの混合物である；Ｚ’が、Ｃｒ、Ｍｎ、ＦｅまたはＣｏ、またはそれらの混合物である；０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１であり、そしてｃが、他の成分の酸化状態に依存した数であり、そしてａおよびｂの値が、該組成の電荷を中性にする値である；Ｍが、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらの混合物から選択される金属であり、ここで、混合した伝導性触媒に対する金属の重量パーセントが、１重量％〜５０重量％の範囲である、
請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項６】  さらに、前記膜の前記還元面にて、酸素還元触媒層を包含する、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項７】  前記酸素還元触媒が、ＬａaＳｒ1-aＣｏＯ3-xであり、ここで、ａが、０≦ａ≦１であるような数であり、そしてｘが、該化合物の電荷が中性であるような数である、請求項６に記載の触媒膜反応器。
【請求項８】  前記酸素還元触媒が、Ａｇ、ＰｔまたはＰｄから選択される金属である、請求項６に記載の触媒膜反応器。
【請求項９】  前記酸素還元触媒が、式：ＡＣｏ1-xＭxＯ3-δの触媒であり、ここで、Ａが、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの組合せであり、ｘが、１未満の数であり、そしてδが、該触媒の電荷を中性にする数である；Ｍが、空の金属ｅg軌道および充填された金属ｔ2g軌道を有する金属イオンである、請求項６に記載の触媒膜反応器。
【請求項１０】  前記膜セラミックが、次式を有する：
Ａ2-xＬａxＢ2-yＦｅyＯ5+z
ここで、Ａが、アルカリ土類金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンの混合物であり、Ｂが、金属イオンまたは金属イオンの混合物であり、ここで、該金属が、３ｄ遷移金属、および第１３族金属からなる群から選択される；ｘおよびｙが、互いに独立して、０に等しいかそれより大きく、かつ２に等しいかそれ未満の数であり、そしてｚが、該セラミックの電荷を中性にする数である、
請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１１】  前記三元触媒が、充填床触媒である、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１２】  前記三元触媒が、不活性酸化物上で支持された金属、または混合したイオン伝導性および電子伝導性酸化物上で支持された金属である、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１３】  前記接着触媒層および前記三元触媒が、メタンまたは高級炭化水素がＣＯおよび水素へと部分酸化するのを促進する触媒から選択される、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１４】  前記接着触媒層および前記三元触媒が、炭化水素が酸素化種へと部分酸化するのを促進する触媒から選択される、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１５】  前記接着触媒層および前記三元触媒が、炭化水素がエポキシドへと部分酸化するのを促進する触媒から選択される、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１６】  前記接着触媒層および前記三元触媒が、アルカンの酸化的脱水素を促進する触媒から選択される、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１７】  前記接着触媒層および前記三元触媒が、メタンまたは高級炭化水素の酸化カップリングを促進する触媒から選択される、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１８】  前記接着触媒層が、前記膜を分解から保護する、請求項１に記載の触媒膜反応器。
【請求項１９】  酸化面および還元面を有する触媒反応器膜であって、該触媒反応器膜は、該酸化面にて接着触媒層を備えており、ここで、該膜は、次式のセラミックを包含する：
Ａ2-xＡ’xＢ2-yＢ’yＯ5+z
ここで、Ａは、アルカリ土類金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンの混合物である；Ａ’は、金属イオンまたは金属イオンの混合物であり、ここで、該金属は、ランタニド系列（ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ  ｓｅｒｉｅｓ）の金属およびイットリウムからなる群から選択される；Ｂは、金属イオンまたは金属イオンの混合物であり、ここで、該金属は、３ｄ遷移金属、および第１３族金属からなる群から選択される；Ｂ’は、金属イオンまたは金属イオンの混合物であり、ここで、該金属は、３ｄ遷移金属、第１３族金属、ランタニドおよびイットリウムからなる群から選択される；ｘおよびｙは、互いに独立して、０に等しいかそれより大きくかつ２に等しいかそれ未満の数である；そしてｚは、該セラミック材料の電荷を中性にする数である、
触媒反応器膜。
【請求項２０】  前記接着触媒層が、次式を有する混合したイオン伝導性および電子伝導性セラミックである：
ＸaＲｅ1-aＺbＺ’1-bＯc
ここで、Ｘが、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの混合物であり、Ｒｅが、イットリウムを含めた希土類金属またはランタニド金属、またはそれらの混合物であり、Ｚが、Ａｌ、ＧａまたはＩｎあるいはそれらの混合物である；Ｚ’が、Ｃｒ、Ｍｎ、ＦｅまたはＣｏあるいはそれらの混合物である；ａおよびｂは、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１であるような数であり、そしてｃが、他の成分の酸化状態に依存した数であり、そしてａおよびｂの値が、該組成の電荷を中性にする値である、
請求項１９に記載の触媒反応器膜。
【請求項２１】  前記接着触媒層が、次式を有する混合したイオン伝導性および電子伝導性材料である：
Ｍ／ＸaＲｅ1-aＺbＺ’1-bＯc
ここで、Ｘが、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの混合物であり、Ｒｅが、イットリウムを含めた希土類金属またはランタニド金属、あるいはそれらの混合物であり、Ｚが、Ａｌ、ＧａまたはＩｎあるいはそれらの混合物であり、そしてＺ’が、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらの混合物であり、ａおよびｂが、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１であるような数であり、そしてｃが、他の成分の酸化状態に依存した数であり、そしてａおよびｂの値が、該組成の電荷を中性にする値であり、そしてＭが、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｇまたはそれらの混合物から選択される金属であり、ここで、混合した伝導性材料に対する金属の重量パーセントが、１重量％〜５０重量％の範囲である、請求項１９に記載の触媒反応器膜。
【請求項２２】  前記接着触媒層が、前記膜の分解を防止する、請求項１９に記載の触媒反応器膜。
【請求項２３】  メタン含有ガスの酸化により合成ガスを製造するための触媒膜反応器であって、ここで、前記接着触媒層が、イオン伝導性および電子伝導性の両方を示すセラミックであり、そして前記三元触媒が、弱塩基性マトリックスにて、第一列の遷移金属イオンを含有する、請求項３に記載の触媒膜反応器。
【請求項２４】  前記酸素還元触媒が、Ｐｄ、ＬａaＳｒ1-aＣｏＯ3-xの群から選択される金属であり、ここで、ａが、０≦ａ≦１であるような数であり、そしてｘが、該化合物の電荷が中性であるような数である、請求項６に記載の触媒膜反応器。
【請求項２５】  前記酸素還元触媒が、Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＣｏＯ3-x担持Ｐｄ（５重量％）であり、前記接着触媒層が、Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3担持Ｎｉ（２０重量％）であり、そして前記三元触媒が、アルミナ担持Ｎｉ（５重量％）である、請求項２３に記載の触媒膜反応器。
【請求項２６】  反応物ガスを酸化する方法であって、以下の工程：
（ａ）請求項１に記載の触媒膜反応器を供給する工程；
（ｂ）該反応器の酸化ゾーンに、反応物ガスを導入する工程；
（ｃ）該反応器の還元ゾーンに、酸素含有ガスを導入する工程；および
（ｄ）該酸化ゾーンおよび該還元ゾーンを分離する酸素イオン伝導性気体不透過性膜を加熱して、該酸素含有ガスの還元を行って酸素イオンを該酸化ゾーンに輸送し、そして該反応物ガスの酸化を行う工程、
を包含する、方法。
【請求項２７】  反応物ガスを酸化し酸素含有ガスを還元する方法であって、以下の工程：
（ａ）酸化ゾーンおよび還元ゾーンを分離して形成する気体不透過性酸素イオン伝導性膜を供給する工程；
（ｂ）膜表面から分離したがそれと接触している該酸化ゾーンにて、三元触媒を供給する工程；
（ｃ）該酸化ゾーンにて、該反応物ガスを、該膜表面および該三元触媒と接触させる工程；
（ｄ）該還元ゾーンにて、該酸素含有ガスを、該膜表面と接触させる工程；および
（ｅ）該膜を加熱して、該酸素含有ガスの還元を行い該酸化ゾーンの該膜の表面にて酸素イオンを発生させ、そして該膜表面、該三元触媒またはそれらの両方にて、該反応物ガスの酸化を行う工程、
を包含する、方法。
【請求項２８】  工程（ａ）にて、前記気体不透過性膜が、前記酸化ゾーンと接触するその表面にて、接着触媒を備えている、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】  前記反応物ガスが、メタン、または酸化されて合成ガスを生成するメタン含有ガスである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】  前記反応物ガスが、高級炭化水素、高級炭化水素の混合物、または高級炭化水素とメタンとの混合物である、請求項２８に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
この膜は、必要に応じて、酸素還元触媒、例えば、ＬａaＳｒ1-aＣｏＯ3-x（ここで、０≦ａ≦１であり、そしてｘは、この化合物の電荷が中性になるような数であり、ａは、好ましくは、０．５またはそれより大きく、さらに好ましくは、ａは、０．７〜０．９である）；Ａｇ、ＰｔまたはＰｄ金属（例えば、この膜に堆積された金属として）；または式ＡＣｏ1-xＭxＯ3-δ（ここで、Ａは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの組み合わせであり、ｘは、１より小さい数であり、δは、この触媒の電荷を中性にする数である）の触媒を与えられる。Ｍは、空の金属ｅg軌道および充填された金属ｔ2g軌道を有する金属イオンであり、好ましい第一列の遷移金属イオンには、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉの金属イオン（例えば、Ｆｅ2+およびＣｏ3+）がある）がある。酸素還元触媒には、また、被覆（例えば、ＬＳＣ（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＣｏＯ3-x）担持金属（約１重量％〜約５０重量％））を有するものを挙げることができる。好ましい金属被覆した酸素還元触媒は、約５重量％〜約２０重量％の金属を有する。好ましい金属には、白金族金属（Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈまたはＩｒ）があり、さらに好ましい金属は、ＰｔおよびＰｄである。好ましい膜は、酸素還元触媒を備えている。