CATALYST OF GOLD PARTICLES ON A MIXED SUPPORT FOR SELECTIVE OXIDATION OF CO IN THE PRESENCE OF H2

• Main Authors: GLUHOI, ANDREEA, CATALINA, NIEUWENHUYS, BERNARD, EGBERT
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 22.06.2006
• Subjects: CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOIDCHEMISTRY; CHEMISTRY; COMPOUNDS THEREOF; INORGANIC CHEMISTRY; METALLURGY; NON-METALLIC ELEMENTS; PERFORMING OPERATIONS; PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL; THEIR RELEVANT APPARATUS; TRANSPORTING

A hydrogen-air polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell is potentially an attractive and clean energy source for vehicle propulsion and auxiliary power units. The hydrogen used therein is produced locally from gasoline, methanol or natural gas via steam-reforming, or partial oxidation combined with water-gas shift reaction processes. However, the product stream Of H2 and CO2 obtained therefrom is usually contaminated with at least 1-2 vol% CO which acts as a poison for the anode catalyst (generally Pt- based) at operating temperatures of about 60 - 150 0C. It is now found that a catalyst comprising highly dispersed gold nanoparticles on an alumina or zirconia support, wherein the support further comprises CeOx and Li2O, can selectively convert the CO concentration in the reformer gas towards CO2. It thus avoids the oxidation of hydrogen, and yields almost full CO conversion over the whole range of temperatures relevant for PEM fuel cells, i.e. 60 - 150 0C, even at high oxygen and hydrogen concentrations. The catalyst of the invention shows a beneficial effect over other catalysts known in the art, which catalysts usually show a drop in CO conversion at temperatures higher than 50 0C. La présente invention concerne une pile à combustible à membrane électrolytique polymère (PEM) hydrogène-air représentant potentiellement une source d'énergie propre et intéressante pour la propulsion de véhicules et des groupes d'alimentation auxiliaires. L'hydrogène utilisé dans ladite pile est produit in situ à partir d'essence, de méthanol ou de gaz naturel par reformage à la vapeur ou oxydation partielle combinée à des processus réactionnels de conversion d'eau en gaz. Toutefois, le flux de produit de H2 et CO2 ainsi obtenu est habituellement contaminé par au moins 1 à 2 % en volume de CO, qui empoisonne le catalyseur anodique (généralement à base de platine) aux températures de fonctionnement allant d'environ 60 à 150 ºC. On a maintenant trouvé qu'un catalyseur comprenant des nanoparticules d'or fortement dispersées sur un support en zircone ou alumine, le support comprenant en outre des CeOx et du Li2O, peut convertir sélectivement en CO2 la concentration en CO dans le gaz du reformeur. Ceci évite l'oxydation de l'hydrogène et permet d'atteindre une conversion quasi totale du CO sur la gamme entière des températures applicables aux piles à combustible à PEM, c'est-à-dire de 60 à 150 ºC, même à des concentrations élevées en oxygène et hydrogène. Le catalyseur de l'invention est avantageux par rapport à d'autres catalyseurs connus dans la technique, avec lesquels on observe habituellement une chute de la conversion de CO lorsque les températures dépassent 50 ºC.