氨分解催化剂的制作方法

本发明涉及能够将氨有效地分解成氮和氢且高强度的氨分解催化剂，以及使用该氨分解催化剂来制造氢和氮的制造方法。

背景技术：

1、氢容易与其它原子进行共价键合，在燃烧时生成的化合物仅为水，具有每单位质量的热量大等特性。因此，氢被用于炼油中的脱硫、石油制品的制造，近年来，作为燃料电池的燃料，其需要也正在提高。产业气体业者等在用户的工业用设备等中设置制造氢装置而现场供给氢的情况也较多。但是，可以认为今后从氢的制造现场向氢气站等进行供给的情况也会逐渐增加。

2、作为氢的搬运手段，研究了高压氢气的搬运、液化氢气的搬运、有机氢化物的搬运等。但是，高压氢气、液化氢气在发生事故时等极其危险。另外，关于有机氢化物的搬运，研究了例如将甲苯还原而得到甲基环己烷，对比较安全的甲基环己烷进行搬运，并在所需地点进行脱氢而得到氢。但是，该方法存在如下问题：在暂且制造氢后，为了进行甲苯的还原和甲基环己烷的脱氢而需要多余的能量。

3、因而，氨作为氢的载体而备受关注。氨自身的工业制法很早就已经确立，另外，氨即便在室温下也能够容易地液化，即便与液化氢相比也具有1.5～2.5倍左右的高体积氢密度。但是，依然寻求开发出在对氨加以搬运后由氨有效地制造氢的技术。

4、例如，专利文献1公开了一种氨分解催化剂，其不使用贵金属，在低浓度～高浓度的宽范围的氨浓度区域中，能够将氨在较低温度且高空间速度下高效地分解成氢和氮，从而获取高纯度的氢，所述氨分解催化剂含有铁族金属和金属氧化物。

5、专利文献2公开了一种催化剂，其包含：选自镍、钴和铁中的元素；选自锶和钡中的元素；以及不包括镧和铈在内的镧系元素，其能够由氨有效地制造氢。

6、专利文献3公开了一种催化剂，其包含：选自镍、钴和铁中的元素；选自锶和钡中的元素；稀土元素和镁，其能够由氨有效地制造氢。

7、专利文献4公开了一种催化剂，其以特定的比例包含钴、钇、以及选自锶和钡中的碱土金属，能够由氨有效地制造氢。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：日本特开2010-94668号公报

11、专利文献2：日本特开2016-203052号公报

12、专利文献3：日本特开2019-11212号公报

13、专利文献4：日本特愿2020-027817号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、如上所述那样，研究了各种用于将氨分解而有效地制造氢的催化剂，但随着氢用量的增加，寻求效率更高且高强度的氨分解催化剂。

3、因而，本发明的目的在于，提供能够将氨有效地分解成氢和氮且机械强度高的氨分解催化剂，以及使用该氨分解催化剂来制造氢和氮的制造方法。

4、用于解决问题的方案

5、本发明人等为了解决上述课题而反复进行了深入研究。其结果发现：含有特定钙化合物的氨分解催化剂的氨分解活性优异且机械强度高，从而完成了本发明。

6、以下示出本发明。

7、[1]一种氨分解催化剂，其特征在于，其含有：

8、钴(a)；

9、选自铈、钇和镧中的1种以上的稀土元素(b)；

10、选自钡和锶中的1种以上的碱土金属元素(c)；

11、锆(d)；以及

12、选自碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙中的1种以上的钙化合物(e)，

13、前述钴(a)、稀土元素(b)、碱土金属元素(c)和锆(d)以金属或氧化物的形式包含。

14、[2]根据前述[1]所述的氨分解催化剂，其中，前述钴(a)的含有比例以氧化物换算计为30质量％以上。

15、[3]根据前述[1]或[2]所述的氨分解催化剂，其中，前述稀土元素(b)的含有比例以氧化物换算计为1质量％以上且24质量％以下，

16、前述碱土金属元素(c)的含有比例以氧化物换算计为0.1质量％以上且10质量％以下，

17、前述锆(d)的含有比例以氧化物换算计为0.1质量％以上且10质量％以下。

18、[4]根据前述[1]～[3]中任一项所述的氨分解催化剂，其中，前述钙化合物(e)的含有比例为10质量％以上。

19、[5]一种氢和氮的制造方法，其特征在于，其包括如下工序：

20、对前述[1]～[4]中任一项所述的氨分解催化剂实施还原处理的工序；以及

21、通过使包含氨的气体接触经还原处理的前述氨分解催化剂，从而将氨分解成氢和氮的工序。

22、[6]一种用于将氨分解的催化剂的用途，其特征在于，

23、前述催化剂含有：钴(a)；选自铈、钇和镧中的1种以上的稀土元素(b)；选自钡和锶中的1种以上的碱土金属元素(c)；锆(d)；以及选自碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙中的1种以上的钙化合物(e)，

24、前述钴(a)、稀土元素(b)、碱土金属元素(c)和锆(d)以金属或氧化物的形式包含在前述催化剂中。

25、[7]根据前述[6]所述的用途，其中，前述催化剂中的前述钴(a)的含有比例以氧化物换算计为30质量％以上。

26、[8]根据前述[6]或[7]所述的用途，其中，前述催化剂中的前述稀土元素(b)的含有比例以氧化物换算计为1质量％以上且24质量％以下，

27、前述催化剂中的前述碱土金属元素(c)的含有比例以氧化物换算计为0.1质量％以上且10质量％以下，

28、前述催化剂中的前述锆(d)的含有比例以氧化物换算计为0.1质量％以上且10质量％以下。

29、[9]根据前述[6]～[8]中任一项所述的用途，其中，前述催化剂中的前述钙化合物(e)的含有比例为10质量％以上。

30、[10]一种用于制造氢和氮的方法，其特征在于，其包括如下工序：

31、对氨分解催化剂实施还原处理的工序，所述氨分解催化剂含有：钴(a)；选自铈、钇和镧中的1种以上的稀土元素(b)；选自钡和锶中的1种以上的碱土金属元素(c)；锆(d)；以及选自碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙中的1种以上的钙化合物(e)，前述钴(a)、稀土元素(b)、碱土金属元素(c)和锆(d)以金属或氧化物的形式包含；以及

32、通过使包含氨的气体接触经还原处理的前述氨分解催化剂，从而将氨分解成氢和氮的工序。

33、[11]根据前述[10]所述的方法，其中，前述催化剂中的前述钴(a)的含有比例以氧化物换算计为30质量％以上。

34、[12]根据前述[10]或[11]所述的方法，其中，前述催化剂中的前述稀土元素(b)的含有比例以氧化物换算计为1质量％以上且24质量％以下，

35、前述催化剂中的前述碱土金属元素(c)的含有比例以氧化物换算计为0.1质量％以上且10质量％以下，

36、前述催化剂中的前述锆(d)的含有比例以氧化物换算计为0.1质量％以上且10质量％以下。

37、[13]根据前述[10]～[12]中任一项所述的方法，其中，前述催化剂中的前述钙化合物(e)的含有比例为10质量％以上。

38、发明的效果

39、根据本发明所述的氨分解催化剂，能够由氨有效地制造氢和氮。另外，本发明所述的氨分解催化剂因其成型体等的机械强度高，因此可以说其寿命长。进而，本发明所述的氨催化剂可以不含昂贵的贵金属作为活性金属，因此比较廉价。因而，本发明作为有助于即将来临的氢社会的技术而在产业上有用。