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公開番号2025046704
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023154945
出願日2023-09-21
発明の名称触媒、触媒の製造方法、水素発生装置及び燃料電池システム
出願人デンカ株式会社
代理人弁理士法人IPX
主分類B01J 31/22 20060101AFI20250326BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】水素の発生効率に優れた触媒及びその製造方法、この触媒を備える水素発生装置、並びに水素発生装置を備える燃料電池システムを提供する。
【解決手段】本発明の一態様によれば、水素化ホウ素塩から水素を発生させるのに使用される触媒が提供される。この触媒は、層間アニオン及び層間水分子を有し、鉄を含む層状複水酸化物を主成分として含有する母核と、3つの親水性基を母核側にして、母核の表面に配位した三脚型配位子とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素化ホウ素塩から水素を発生させるのに使用される触媒であって、
層間アニオン及び層間水分子を有し、鉄を含む層状複水酸化物を主成分として含有する母核と、
３つの親水性基を前記母核側にして、前記母核の表面に配位した三脚型配位子とを備える、触媒。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
請求項１に記載の触媒において、
前記層間アニオンは、炭酸イオン及び乳酸イオンのうちの少なくとも１種を含む、触媒。
【請求項３】
請求項１に記載の触媒において、
前記３つの親水性基は、互いに独立して、水酸基又はアミノ基である、触媒。
【請求項４】
請求項１に記載の触媒において、
前記三脚型配位子は、前記３つの親水性基以外に、さらに、アミノ基又は炭素数１以上２以下のアルキル基を有する、触媒。
【請求項５】
請求項１に記載の触媒において、
当該触媒のＢＥＴ比表面積は、６０ｍ
２
／ｇ以上３００ｍ
２
／ｇ以下である、触媒。
【請求項６】
請求項１に記載の触媒において、
前記層状複水酸化物の結晶子サイズは、１５ｎｍ以下である、触媒。
【請求項７】
請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の触媒を製造する方法であって、
鉄塩を含む前記母核を形成するための原料と、前記三脚型配位子とを準備する工程と、
前記原料と前記三脚型配位子とを混合した混合液を得る工程と、
前記混合液中における前記原料の水熱合成により、前記母核を形成するとともに、前記３つの親水性基を前記母核側にして、前記母核の表面に前記三脚型配位子を配位させて、前記触媒を得る工程とを備える、触媒の製造方法。
【請求項８】
請求項７の触媒の製造方法において、
前記原料に含まれる前記鉄塩と前記三脚型配位子との混合比は、モル比で１００：５０以上１００：２０００以下である、触媒の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の触媒の製造方法において、
前記水熱合成は、前記混合液を密閉容器に収容した状態で行われる、触媒の製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の触媒の製造方法において、
前記水熱合成における温度は、５０℃以上３５０℃以下である、触媒の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒、触媒の製造方法、水素発生装置及び燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
グリーンラスト（ＧＲ）と呼ばれる層状複水酸化物は、アンモニアボランのような水素貯蔵化合物から水素を発生させ得ることが示されている（特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１では、水素貯蔵化合物から水素を発生させる効率を高めることについて十分に検討されておらず、さらなる改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－８０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では上記事情に鑑み、水素の発生効率に優れた触媒及びその製造方法、この触媒を備える水素発生装置、並びに水素発生装置を備える燃料電池システムを提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、水素化ホウ素塩から水素を発生させるのに使用される触媒が提供される。この触媒は、層間アニオン及び層間水分子を有し、鉄を含む層状複水酸化物を主成分として含有する母核と、３つの親水性基を母核側にして、母核の表面に配位した三脚型配位子とを備える。
【０００６】
かかる態様によれば、水素化ホウ素塩から効率よく水素を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の触媒の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
本発明の水素発生装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
本発明の触媒は、水素化ホウ素塩から水素を発生させるのに使用される触媒である。ここで、水素化ホウ素塩としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素マグネシウム、水素化ホウ素リチウム、アンモニアボラン等が挙げれる。これらの水素化ホウ素塩は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【０００９】
この触媒は、層間アニオン及び層間水分子を有し、鉄を含む層状複水酸化物（ＬＤＨ：ＬａｙｅｒｅｄＤｏｕｂｌｅＨｙｄｒｏｘｉｄｅ）を主成分として含有する母核と、３つの親水性基を母核側にして、母核の表面に配位した三脚型配位子とを備えている。かかる組成を有する触媒は、水素化ホウ素塩から水素を効率よく発生させることができる。
なお、母核の表面に配位した三脚型配位子の存在は、例えば、
１３
ＣＣＰ／ＭＡＳＮＭＲ測定、ＦＴＩＲ測定等により確認することができる。
本明細書中において「主成分」とは、複数の成分を含む場合に最も多く含まれる成分をいう。「主成分」以外の成分を「副成分」という。母核は、主成分である層状複水酸化物のみからなっていてもよいし、主成分とは異なる副成分を含んでいてもよい。
【００１０】
また、触媒を製造（合成）する際に形成された母核の表面に、三脚型配位子が配位することにより、母核の結晶成長が抑制される。このため、触媒の粒子は、微細化する結果、そのＢＥＴ比表面積が増大し易い。
３つの親水性基は、互いに独立して、水酸基、アミノ基、アルデヒド基、カルボキシル基、チオール基、ホスフィノ基、アミド基等であってもよいが、水酸基又はアミノ基であることが好ましい。これらの置換基は、層状複水酸化物（母核）、特に層状複水酸化物に含まれる鉄（鉄イオン）との親和性が高いことから好ましい。したがって、かかる置換基は、鉄親和性基と呼ぶこともできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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