学会賞（表彰規程第3条1項に該当するもの）[学術的]

担持金属触媒の調製およびプレート型触媒反応器に関する研究

五十嵐　哲殿（工学院大学工学部 教授）

　五十嵐氏は，炭化水素やメタノールなどに関わる担持金属触媒反応の研究に一貫して従事し，担体表面の官能基や電子状態を制御することにより触媒性能が飛躍的に向上することを見いだすとともに，触媒と反応器が一体化した構造体触媒反応器であるプレート型触媒反応器を開発している。同氏の主要な研究成果を以下に示す。

（1）水蒸気の活性化のための触媒担体効果：
　水蒸気改質や水性ガスシフトなどの水蒸気が関与する反応では，活性金属種のみではなく，担体による水分子の活性化が重要な役割を果たすことに注目し，炭化水素の低温水蒸気改質のために有効なRh-ZrO₂やRu-ZrO₂触媒を見いだすとともに，ZrO₂へのY₂O₃やCeO₂などの種々の酸化物の添加効果を明らかにした。これらの研究成果は，現在の燃料電池用水素製造に用いられつつある炭化水素改質のためのRu系触媒の実用化に多大の貢献をしている。また，燃料電池用水素製造に不可欠な低温水性ガスシフト触媒として，Cu-ZnO系触媒の性能をしのぐPt-Re/TiO₂系触媒を見いだしている。

（2）低級アルカンの低温脱水素触媒：
　プロパンやイソブタンの低温脱水素触媒としてPt/ZnO触媒が高活性であるが，炭素析出を防ぐために反応系に水蒸気を導入すると触媒活性が低下する。この原因を究明した結果，従来は単なる希釈物質であると考えられていた水蒸気の反応への積極的な関与を明らかにした。すなわち，水蒸気が存在しないときにはZnOの一部が還元されてZn金属が生じ，Ptへの電子供与性が増して高い触媒活性を発現するが，水蒸気存在下ではZnはZnOの状態を保ち，Ptへの電子供与がなく触媒活性が低下することを見いだした。さらに，イオン半径がZnに近いCrなどの3価の金属酸化物を添加することにより，Ptへの電子供与が可能になり，水蒸気存在下においても高い触媒活性が維持されることを見いだした。

（3）大きな反応熱をもつ反応のためのプレート型触媒反応器：
　大きな吸・発熱反応では，伝熱性の観点から触媒と反応器のシステムとしての最適化が必要である。五十嵐氏は，反応管の壁面が触媒となるプレート型触媒反応器を用いて，吸熱反応であるメタンの水蒸気改質と発熱反応であるメタンの燃焼反応の反応・伝熱特性の数値解析を行い，充填層型触媒反応器と比べてプレート型触媒反応器の優位性を明らかにした。さらに，無電解めっき法により調製したプレート型Ni-Zn/アルミニウム触媒が，メタノール分解による水素製造において高い反応・伝熱特性を示すことを実証した。そして，これらの基礎研究を発展させて，企業との共同研究により，携帯電子機器用燃料電池の水素製造のためにメタノール改質をプレート型触媒で行う集積型マイクロリアクターの開発に成功している。

　以上，五十嵐氏の業績は，新規な学術的知見に基づいて担持金属触媒の高性能化を実現するとともに，触媒化学と反応工学的基盤を融合した触媒工学の領域を開拓したものであり，石油精製と石油化学の発展に資するところが大きい。よって，本会表彰規程第3条1項に該当するものと認められる。

 

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