提供三氧化硫分解催化剂，特别是能够降低通过S-I循环法制氢时所需的温度的三氧化硫分解催化剂。提供包含钨、钒和至少一种选自过渡金属和稀土元素的金属的复合氧化物的三氧化硫分解催化剂。还提供二氧化硫制造方法，包括使用上述三氧化硫分解催化剂将三氧化硫分解成二氧化硫和氧。此外，提供制氢法，其中通过S-I循环法将三氧化硫分解成二氧化硫和氧的反应通过上述二氧化硫制造方法进行。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】[
]本专利技术涉及用于分解三氧化硫(SO3)的催化剂。本专利技术还涉及制氢法，其包括使用所述用于分解三氧化硫的催化剂分解三氧化硫的步骤。[
技术介绍
]近年来，由于全球变暖，氢作为清洁能源引起关注，因为在燃烧过程中不生成二氧化碳。通常，为了制氢，采用下式(Al)和(A2)所示的烃燃料的蒸汽重整:(Al) CnHJnH2O — nCO+ (n+m/2) H2(A2 ) C0+H20 — C02+H2总反应-CnHn^nH2O — nC02+ (2n+m/2) H2因此，尽管氢燃烧不生成二氧化碳，但在制氢中通常会生成二氧化碳。在这方面，已经提出使用太阳热能或核热能作为不使用烃燃料的制氢方法(参见专利文献I和非专利文献I)。作为利用热能由水制氢的方法，已经提出被称为S-1 (硫-碘)循环法的方法，由下式(BI)至(B3)表示:(BI) H2SO4(液)— H2O(气)+S02(气)+1/202(气)(反应温度=大约950°C，ΔΗ=188.8kJ/mol-H2)(B2 ) I2 (液)+SO2 (气)+2H20 (液)— 2HI (液)+H2SO4 (液)(反应温度=大约130 C，ΔH=-31.8kJ/rnol—H2)(B3)2HI(液)一H2(气)+12(气)(反应温度=大约400°C，ΛΗ=146.3kJ/mol_H2)式(BI)至(B3)所示的S-1 (硫碘)循环法的总反应如下:H2O — H2+l/202( Δ Η=286.5kJ/mol_H2 (在较高热值基础上))( ΔΗ=241.5kJ/mol_H2 (在较低热值基础上))在此，式(BI)的反应可分成下式(Bl-1)和(B1-2)的两个元反应:(BH) H2SO4Of) — H2O(气)+SO3(气)(反应温度=大约300°C，Δ Η=90.9kJ/mol_H2)(B1-2)S03(气)—SO2 (气)+l/202(气)(反应温度=大约950°C，Δ Η=97.9kJ/mol_H2)也就是说，在通过S-1循环法制氢的情况下，式(B1-2)的三氧化硫(SO3)分解反应需要最高的温度，这一反应中所需的高温不容易获得。关于此问题，在非专利文献I中，如果需要，在使用太阳热能作为热源时燃烧天然气，由此获额外的热能。此外，为了降低式(B1-2)的三氧化硫分解反应中所需的温度，已经提出使用钼催化剂。但是，已知当在这种反应中使用钼催化剂时，该催化剂可能在开始使用时具有高性能，但钼被反应中产生的氧氧化，并且由于钼粒子粗化，催化活性降低。此外，钼催化剂昂贵，其工业规模应用困难。在这方面，非专利文献2已提出一种技术，其中为了降低三氧化硫分解反应中所需的温度，通过将其沉积在氧化铝载体上来使用选自钼(Pt)、铬(Cr)、铁(Fe)及其氧化物的催化剂。此外，关于S-1循环法，专利文献2已提出一种技术，其中在式(B2)所示的反应中，即在由碘、二氧化硫和水获得碘化氢和硫酸的反应中，在阳离子交换膜的阴极侧进行二氧化硫与水的反应，并在阳离子交换膜的阳极侧进行碘的反应，由此省略后继分离操作。另夕卜，除S-1循环法之外,Westinghouse循环法、Ispra-Mark13循环法等已知是利用热能制氢的方法，但是，在这些方法中，三氧化硫也必须如式(B1-2)中那样分解成二氧化硫和氢。[相关技术][专利文献][专利文献I]Kokai(日本未审专利公开)N0.2007-218604[专利文献2] Kokai N0.2005-041764[非专利文献][非专利文献 1]A.Giaconia 等人，International Journal of HydrogenEnergy, 32,469-481(2007)[非专利文献 2]H.Tagawa 等人，International Journal of HydrogenEnergy, 14，11-17(1989)[专利技术概述][0041 ][本专利技术要解决的问题]本专利技术提供三氧化硫分解催化剂，特别是能够降低由水制氢时所需的温度的三氧化硫分解催化剂。[解决问题的手段]作为深入研究的结果，本专利技术人已经完成了如下所述的本专利技术。<1>三氧化硫分解催化剂，其包含下述元素的复合氧化物:钒、钨和至少一种选自由过渡金属和稀土元素组成的组的金属。〈2>如上文〈1>中所述的催化剂,其中所述至少一种金属选自由铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)、锆(Zr)、镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)及其组合组成的组。<3>如上文<1>或〈2>中所述的催化剂，其中在所述复合氧化物中，所述至少一种金属与钒之间的原子比为1:0.1至1:10。<4>如上文<1>至〈3>任一项中所述的催化剂，其中在所述复合氧化物中，所述至少一种金属与钨之间的原子比为1:0.01至1:1。<5>如上文<1>至〈4>任一项中所述的催化剂，其中所述复合氧化物负载在载体上。<6>如上文〈5>中所述的催化剂，其中所述载体选自由二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛及其组合组成的组。<7>如上文〈6>中所述的催化剂，其中所述载体是具有孔隙结构的多孔二氧化硅载体。<8>如上文〈7>中所述的催化剂，其中所述复合氧化物负载在所述多孔二氧化硅载体的孔隙结构内，且在所述多孔二氧化硅载体的孔隙分布中，可归因于二氧化硅初级粒子之间的间隙的峰存在于5至50纳米的孔径范围内，可归因于二氧化硅粒子内的孔隙结构的峰存在于I至5纳米的孔径范围内。<9>制造如上文〈5>至〈8>任一项中所述的催化剂的方法，包括:使所述载体吸收含有过渡金属元素或稀土元素的盐的水溶液、钒盐的水溶液和钨盐的水溶液中的一种水溶液，然后干燥和煅烧所述载体，使所述载体吸收过渡金属元素或稀土元素的盐的水溶液、钒盐的水溶液和钨盐的水溶液中的另一水溶液，然后干燥和煅烧所述载体，使所述载体吸收过渡金属元素或稀土元素的盐的水溶液、钒盐的水溶液和钨盐的水溶液中的再一水溶液，然后干燥和煅烧所述载体，和烧制所得载体。<10> 二氧化硫制造方法，包括使用如上文〈1>至〈8>任一项中所述的三氧化硫分解催化剂将三氧化硫分解成二氧化硫和氧。<11>如上文〈10>中所述的方法，其中在600°C或更高的温度下进行所述分解。<12>如上文〈10>或〈11>中所述的方法，其中在800°C或更低的温度下进行所述分解。<13>制氢法，包括将水分解成氢和氧，其中所述方法包括通过下式(Xl)所示的反应将硫酸分解成水、二氧化硫和氧，并且在作为下式(Xl)所示反应的元反应的下式(Xl-1)和(X1-2)所示的元反应中，式(X1-2)的元反应是通过上文〈10>至〈12>任一项中所述的方法进行的:(Xl) H2SO4 — H20+S02+l/202(Xl-1) H2SO4 — H2CHSO3(Xl-2) SO3 — S02+l/202<14>如上文〈13>中所述的制氢法，其是S-1循环法、Westingho本文档来自技高网...
【技术保护点】
三氧化硫分解催化剂，其包含下述元素的复合氧化物：钒、钨和选自由过渡金属和稀土元素组成的组的至少一种金属。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.25 JP 117116/20111.三氧化硫分解催化剂，其包含下述元素的复合氧化物:钒、钨和选自由过渡金属和稀土元素组成的组的至少一种金属。2.如权利要求1中所述的催化剂，其中所述至少一种金属选自由铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)、锆(Zr)、镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)及其组合组成的组。3.如权利要求1或2中所述的催化剂，其中在所述复合氧化物中，所述至少一种金属与钒之间的原子比为1:0.1至1:10。4.如权利要求1至3任一项中所述的催化剂，其中在所述复合氧化物中，所述至少一种金属与钨之间的原子比为1:0.01至1:1。5.如权利要求1至4任一项中所述的催化剂，其中所述复合氧化物负载在载体上。6.如权利要求5中所述的催化剂，其中所述载体选自由二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛及其组合组成的组。7.如权利要求6中所述的催化剂，其中所述载体是具有孔隙结构的多孔二氧化硅载体。8.如权利要求7中所述的催化剂，其中所述复合氧化物负载在所述多孔二氧化硅载体的孔隙结构内，且 在所述多孔二氧化硅载体的孔隙分布中，可归因于二氧化硅初级粒子之间的间隙的峰存在于5至50纳米的孔径范围内，可归因于二氧化硅粒子内的孔隙结构的峰存在于I至5纳米的孔径范围内。9.制造如权利要求5至8任一项中所述的催化剂的方法，包括: ...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹岛伸一，町田正人，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，国立大学法人熊本大学，
类型：
国别省市：
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