CZ20033504A3 - Process and apparatus for electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen - Google Patents

Process and apparatus for electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen Download PDF

Info

Publication number
CZ20033504A3
CZ20033504A3 CZ20033504A CZ20033504A CZ20033504A3 CZ 20033504 A3 CZ20033504 A3 CZ 20033504A3 CZ 20033504 A CZ20033504 A CZ 20033504A CZ 20033504 A CZ20033504 A CZ 20033504A CZ 20033504 A3 CZ20033504 A3 CZ 20033504A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
working electrode
nitrogen oxides
electrode
oxygen
nitrogen
Prior art date
Application number
CZ20033504A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Henrik Christensen
Kent Kammer Hansen
Original Assignee
Dinex A/S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dinex A/S filed Critical Dinex A/S
Publication of CZ20033504A3 publication Critical patent/CZ20033504A3/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/326Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/404Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption

Abstract

A working electrode for an electrochemical reactor, the electrochemical reactor comprising a working electrode, a counter electrode, and an ion-selective electrolyte; the working electrode comprising an electric conductive ceramic oxide material having the general formula: AxA'(1-x)ByB'(1-y)O(3-Δ) wherein A and A' designate first substitution metals of similar sizes, said first substitution metals having a high efficiency for reducing vacancies for oxygen ions, 0</=x</=1; B and B' designate second substitution metals of similar sizes, said second substitution metals being of smaller sizes, said second substitution metals being of smaller sizes than those of said first substitution metals, and having a high transition efficiency between oxidation states, 0</=y</=1; O designates oxygen; and Δ is a small number, positive or negative, that allows for compensation of differences in valences of said metals. An electrochemical reactor comprising said working electrode. Methods and an electrochemical reactor for reduction of nitrogen oxides in a mixture og nitrogen oxides and oxygen, the electrochemical reactor comprising a working electrode, a counter electrode, an ion-selective electrolyte, and a nitrogen absorber for absorbing nitrogen oxides; wherein said nitrogen absorber is adapted for electrochemical regeneration thereof.

Description

Způsob a zařízení pro elektrochemickou redukci oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíkuProcess and apparatus for the electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen

Oblast technikyTechnical field

Tento vynález se týká metod a zařízení pro elektrochemickou redukci oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku.The present invention relates to methods and apparatus for the electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen.

S výhodou se vynález týká pracovní elektrody pro elektrochemický reaktor, elektrochemického reaktoru obsahujícího takovou pracovní elektrodu, metody redukce oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku při použití pracovní elektrody obsahující elektricky vodivou keramiku z manganitanu lanthanu s přídavkem činidla nahrazujícího nedostatek iontů kyslíku.Preferably, the invention relates to a working electrode for an electrochemical reactor, an electrochemical reactor comprising such a working electrode, methods for reducing nitrogen oxides in a mixture of oxides of nitrogen and oxygen using a working electrode comprising an electrically conductive lanthanum manganese ceramic with an oxygen-depleting agent.

S další výhodou se vynález týká elektrochemického reaktoru obsahujícího absorber oxidu dusíku, upravený pro elektrochemickou regeneraci a metody elektrochemické redukce oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku při použití elektrochemického reaktoru.In a further advantage, the invention relates to an electrochemical reactor comprising a nitrogen oxide absorber adapted for electrochemical regeneration and methods of electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of oxides of nitrogen and oxygen using an electrochemical reactor.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V tomto kontextu se významem „oxidy dusíku“, který je často označován termínem NOX, označuji jedna nebo více sloučenin kyslíku a dusíku, např. NO a NO2 atd. Dále se významem „absorber oxidu dusíku“ označuje absorber pro oxidy dusíku, např. ve formě sloučeniny nebo směsi sloučenin.In this context, the term "nitrogen oxides", often referred to as NO X , refers to one or more oxygen and nitrogen compounds, such as NO and NO 2 , etc. Furthermore, "nitrogen oxide absorber" refers to an absorber for nitrogen oxides, e.g. in the form of a compound or a mixture of compounds.

Redukce NOX v přítomnosti kyslíku je známa.The reduction of NO X in the presence of oxygen is known.

V metodě upravené na spalovací procesy se přebytek paliva přidá na krátkou dobu, čímž se poskytne redukční činidlo, tj. přídavek CH, kterýmžto je NOX redukován podle současně probíhajících reakcí:In a method adapted to combustion processes, excess fuel is added for a short period of time to provide a reducing agent, i.e. the addition of CH, by which NO X is reduced according to concurrent reactions:

• · · (1) 2 ΝΟχ + x CH + x/2 02 N2 + x CO2 + x/2 H2O (2) 11/2 O2 + CH -> CO2 + >/2 H2O• · · (1) 2 ΝΟχ + x CH + x / 2 0 2 N 2 + x CO 2 + x / 2 H 2 O (2) 11/2 O 2 + CH -> CO2 +> / 2 H 2 O

Avšak přídavek CH ovlivní spalovací procesy a tím teplo produkované motorem.However, the addition of CH will affect combustion processes and thus the heat produced by the engine.

V elektrochemické redukci NOX v přítomnosti O2 dochází k souběžným elektrodovým procesům mezi elektrony a NOX a O2 na pracovní elektrodě, jak se např. dá vyjádřit elektrodovými procesy na katodě:In the electrochemical reduction of NO X in the presence of O 2 , simultaneous electrode processes occur between electrons and NO X and O 2 on the working electrode, as can be expressed by electrode processes at the cathode:

(3) 2NOx + 4xe N2 + 2x O2' (4) O2 + 4 e' -> 2O2(3) 2NO x + 4xe N 2 + 2xO 2 '(4) O 2 + 4 e'-> 2O 2 '

Pro dané napětí a hustotu proudu reagují dostupné elektrony s kterýmkoli z reaktantůFor a given voltage and current density, the available electrons react with any of the reactants

NOX nebo O2.NO X or O 2 .

Metoda vzrůstající selektivity redukce NOX vztažené relativně k redukci O2 zahrnuje vzrůstající množství NOX relativně vztažené k O2 před elektrochemickou redukcí. Kovy alkalických zemin jako MgO nebo CaO byly použity k absorpci NOX. Následně je NOX uvolněn regenerací tepla před elektrochemickou redukcí NOX.The method of increasing selectivity of NO x reduction relative to O 2 reduction involves increasing the amount of NO X relative to O 2 prior to electrochemical reduction. Alkaline earth metals such as MgO or CaO have been used to absorb NO X. Subsequently, NO X is released by heat recovery before the electrochemical reduction of NO X.

Další metoda vzrůstu selektivity redukce NOX relativně k redukci O2 zahrnuje rostoucí přístup NOX k reaktivním elektronům pracovní elektrody ve srovnání s přístupem O2, nebo obdobně vzrůstající přístup elektronů pracovní elektrody k NOX ve srovnání s přístupem elektronů k O2.Another method of increasing the selectivity of NO x reduction relative to O 2 reduction involves increasing NO X access to the working electrode of the working electrode compared to the O 2 approach, or similarly increasing the working electron access of the working electrode to NO X compared to the electron approach to O 2 .

Patenty předcházející vynálezu:Patents of the invention:

US patent č. 5 022 975 se týká zařízení pro elektrochemickou kontrolu znečištění pevnými částicemi pro úpravu složení proudu plynu včetně odstranění SOX a NOX; ve ztělesnění přístroj zahrnuje soli gadolinia stabilizované solemi ceru jako elektrolyty.U.S. Patent No. 5,022,975 relates to a device for electrochemical control of particulate contamination for adjusting the composition of a gas stream including removal of SO X and NO X ; in an embodiment, the apparatus comprises gadolinium salts stabilized with cerium salts as electrolytes.

• · · · • · ·• · · · · · ·

US patent č. 5 401 372 se týká elektrochemické katalytické redukční jednotky pro redukci NOX v emisích výfukových plynů obsahujících kyslík při použití katalyzátorů rozptylujících plyn, jako jsou upravené oxidy vanadu s vrstvou shromažďující elektrony, jako jsou vodivé oxidy typu perovskytu, např. LSM.U.S. Pat. No. 5,401,372 relates to an electrochemical catalytic reduction unit for NO x reduction in exhaust gases containing oxygen using catalysts diffusing gas such as modified vanadium oxides with a layer of collecting electrons, such as conductive oxides of the type perovskytu, e.g. LSM.

US patent č. 5 456 807 se týká metody a zařízení pro selektivní odstranění oxidů dusíku z plynných směsí, zahrnující absorpci NOX pomocí absorbentů NOX, odstranění absorbovaných NOX teplem a elektrochemickou redukci NOX na N2 a O2 v elektrochemické jednotce s pevným oxidem.US Patent No. 5,456,807 relates to a method and apparatus for selectively removing nitrogen oxides from gas mixtures, comprising absorbing NO X with NO X absorbents, removing absorbed NO X by heat, and electrochemically reducing NO X to N 2 and O 2 in an electrochemical unit with solid oxide.

WO 97/44126 se týká elektrochemického reaktoru zahrnujícího směsný iontově selektivní elektrolyt a materiál elektrody teplem ošetřený oxid gadolinia s přídavkem 20 % CeO a obsahující kolem 6 obj. % oxidu lanthanu s přídavkem 20 % oxidu stroncia pro redukci uhlíku v dusíku, který obsahuje 20 % kyslíku. Nic není řečeno ani navrženo k redukci NOX naWO 97/44126 relates to an electrochemical reactor comprising a mixed ion selective electrolyte and electrode material heat-treated gadolinium oxide with 20% CeO and containing about 6 vol% lanthanum oxide with 20% strontium oxide to reduce carbon in nitrogen containing 20% of oxygen. Nothing is said or suggested to reduce NO X to

N2 a O2.N 2 and O 2 .

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem tohoto vynálezu je zlepšená metoda a zařízení pro selektivní elektrochemickou redukci oxidů dusíku v přítomnosti kyslíku.It is an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for the selective electrochemical reduction of nitrogen oxides in the presence of oxygen.

Předmětem tohoto vynálezu je zlepšená metoda a zařízení pro selektivní elektrochemickou redukci oxidů dusíku v přítomnosti kyslíku v plynných spalovacích směsích.It is an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for the selective electrochemical reduction of nitrogen oxides in the presence of oxygen in gaseous combustion mixtures.

Další předměty tohoto vynálezu budou patrné z popisu na jiném místě.Other objects of the invention will be apparent from the description elsewhere.

Podle tohoto vynálezu je jeho předmětem s výhodou pracovní elektroda pro elektrochemický reaktor, elektrochemický reaktor obsahující pracovní elektrodu, párovou elektrodu a iontově selektivní elektrolyt;According to the present invention, the object is preferably a working electrode for an electrochemical reactor, an electrochemical reactor comprising a working electrode, a paired electrode and an ion-selective electrolyte;

přičemž pracovní elektroda zahrnuje elektricky vodivý materiál z keramického oxidu, který má obecný vzorec:wherein the working electrode comprises an electrically conductive ceramic oxide material having the general formula:

AXA’(l-X)ByB’(l.y)O(3-S) ve kterémA X A '(1- X ) ByB' (ly) O (3-S) wherein

A a A’ značí první záměnné kovy obdobných velikostí, přičemž řečené první záměnné kovy mají vysokou účinnost pro redukci nedostatku iontů kyslíku, 0 < x < 1;A and A ´ denote the first interchangeable metals of similar sizes, said first interchangeable metals having a high efficiency for reducing the lack of oxygen ions, 0 <x <1;

B a B’ značí druhé záměnné kovy obdobných velikostí, přičemž řečené druhé záměnné kovy mají menší velikosti, než řečené první záměnné kovy a mají vysokou transitní účinnost mezi oxidačními stavy, 0 < y < 1;B and B ´ denote second interchangeable metals of similar sizes, wherein said second interchangeable metals are smaller in size than said first interchangeable metals and have a high transition efficiency between oxidation states, 0 < y <1;

O značí kyslík;O is oxygen;

a δ značí malé číslo, kladné či záporné, které umožňuje vyrovnání v rozdílech valencí řečených kovů.and δ denotes a small number, positive or negative, which makes it possible to compensate for differences in the valencies of said metals.

Překvapivě se ukázalo, že při výběru pracovní elektrody, která zahrnuje elektricky vodivý materiál z keramického oxidu vzorce ABO3 podle definice, může být počet neobsazených míst v mřížce iontu kyslíku snížen tím, že se sníží vodivost intu kyslíku v materiálu keramického oxidu.Surprisingly, it has been shown that when selecting a working electrode that includes an electrically conductive ceramic oxide material of the formula ABO3 by definition, the number of vacant sites in the oxygen ion lattice can be reduced by reducing the oxygen intuition conductivity in the ceramic oxide material.

Následně může být poskytnuta pracovní elektroda, která má vysokou selektivitu pro redukci NOX a současně nízkou aktivitu pro redukci O2.Consequently, a working electrode can be provided which has high selectivity for NO x reduction and at the same time low O 2 reduction activity.

Složky A, A’, B a B’ matriálu ΑΑΈΒΌ3 mohou být vybrány v širokém rozmezí.Components A, A ', B, and B' of the ΑΑΈΒΌ3 material can be selected in a wide range.

S výhodou je pracovní elektroda A vybrána ze skupiny sestávající z kovů vzácných zemin: Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu; kovů skupiny 3a: Al, Ga a In; a skupiny 3b: Sc, Y, La periodické tabulky, s výhodou La, Gd, In a Y;Preferably, the working electrode A is selected from the group consisting of rare earth metals: Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu; Group 3a metals: Al, Ga and In; and groups 3b: Sc, Y, La of the periodic table, preferably La, Gd, In and Y;

• · · • · ·• · ·

a A’ se vybere ze skupiny zahrnující kovy alkalických zemin: Mg, Ca, Sr a Ba; a Eu, s výhodou Ca, Sr, Ba a Eu přičemž se dosáhne toho, že elektrické a chemicko/katalytické vlastnosti pracovní elektrody mohou být upraveny v širokém rozmezí.and A se is selected from the group consisting of alkaline earth metals: Mg, Ca, Sr and Ba; and Eu, preferably Ca, Sr, Ba and Eu, wherein the electrical and chemical / catalytic properties of the working electrode can be varied over a wide range.

S další výhodou jsou B a B’ vybrány ze skupiny sestávající z přechodných kovů: skupina lb: Cu a Ag; skupina 2b: Zn; skupina 3a: Ga, In a TI; skupina 3b: Sc a Y; skupina 4b: Ti, Zr, Hf; skupina 5b: V, Nb, Ta; skupina 6b: Cr, Mo, W; skupina 7b: Mn a Re; a skupina 8: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt; s výhodou Cr, Mn, Fe, Co a Ni;With another advantage, B and B 'are selected from the group consisting of transition metals: Group 1b: Cu and Ag; Group 2b: Zn; Group 3a: Ga, In and TI; Group 3b: Sc and Y; Group 4b: Ti, Zr, Hf; group 5b: V, Nb, Ta; group 6b: Cr, Mo, W; Group 7b: Mn and Re; and group 8: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt; preferably Cr, Mn, Fe, Co and Ni;

přičemž se dále dosáhne toho, že elektrické a chemicko/katalytické vlastnosti pracovní elektrody mohou být upraveny v širokém rozmezí.furthermore, it is achieved that the electrical and chemical / catalytic properties of the working electrode can be varied over a wide range.

Skutečné prvky a stechiometrické koeficienty se mohou vybrat na základě pokusů.Actual elements and stoichiometric coefficients can be selected based on experiments.

Pro y=0 zahrnuje s výhodou preferovaná pracovní elektroda materiál LSM.For y = 0, preferably the preferred working electrode comprises LSM.

Keramický oxid s výhodou zahrnuje manganitan lanthanu s přídavkem oxidu stroncia,The ceramic oxide preferably comprises lanthanum manganite with the addition of strontium oxide,

LaxSri.xMnO3, stechiometrický koeficient 1-x je v rozmezí od 0.05 do 0.20, s výhodou od 0.10 do 0.18, s největší výhodou asi 0.15, přičemž dobré selektivity se může dosáhnout pro redukci oxidů dusíku ve srovnání s redukcí kyslíku.La x Sri. x MnO3, the stoichiometric coefficient 1-x is in the range from 0.05 to 0.20, preferably from 0.10 to 0.18, most preferably about 0.15, and good selectivity can be achieved for the reduction of nitrogen oxides compared to the reduction of oxygen.

Vynález se také týká elektrochemického reaktoru, který zahrnuje pracovní elektrodu, párovou elektrodu a iontově selektivní elektrolyt, přičemž pracovní elektroda je podle tohoto vynálezu. Takový reaktor může být použitelný pro redukci oxidů dusíku ve výfukových plynech dieselových motorů nebo benzinových motorů se slabým spalováním, u nichž vysoký obsah kyslíku znemožňuje použití standardních technik, jako je chemická redukce v třícestném katalyzátoru, pro redukci obsahu oxidů dusíku.The invention also relates to an electrochemical reactor comprising a working electrode, a paired electrode and an ion-selective electrolyte, the working electrode according to the invention. Such a reactor may be useful for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust gases of diesel or light combustion engines where high oxygen content makes it impossible to use standard techniques, such as chemical reduction in a three-way catalyst, to reduce the nitrogen oxide content.

Vynález se také týká způsobu redukce oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku a tento způsob zahrnuje:The invention also relates to a method for reducing nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen, and the method comprises:

poskytnutí elektrochemického reaktoru, který zahrnuje pracovní elektrodu, párovou elektrodu a iontově selektivní elektrolyt; řečená pracovní elektroda je upravená pro redukci oxidů dusíku za vzniku dusíku a kyslíku a řečená pracovní elektroda je upravená k potlačení redukce kyslíku na ionty kyslíku; řečené procesy na pracovní elektrodě jsou podle procesů na katodové elektrodě:providing an electrochemical reactor comprising a working electrode, a paired electrode, and an ion selective electrolyte; said working electrode adapted to reduce nitrogen oxides to form nitrogen and oxygen, and said working electrode adapted to suppress the reduction of oxygen to oxygen ions; said processes on the working electrode are according to processes on the cathode electrode:

(a) 2 NOX + 2x e -> N2 + 2x O2' (b) O2 + 4 e 2 O2’ a procesů na anodové elektrodě:(a) 2 NO X + 2x e -> N 2 + 2x O 2 '(b) O 2 + 4 e 2 O 2 ' and anode electrode processes:

(c) 2 O2' -> O2 + 4e řečené procesy na katodové elektrodě (a) a (b) jsou prováděny při napětí vybraném z rozsahu od -1500 mV až do +1500 mV mezi řečenou pracovní elektrodou a řečenou párovou elektrodou, a pří teplotě v rozsahu od 200 do 500 °C;(c) 2 O 2 '-> O 2 + 4e said processes at cathode electrode (a) and (b) are performed at a voltage selected from the range of -1500 mV up to +1500 mV between said working electrode and said paired electrode, and at a temperature in the range of from 200 to 500 ° C;

a řečená pracovní elektroda, která zahrnuje elektricky vodivou keramiku manganitanu lanthanu; řečený manganitan lanthanu je s příměsí činidla nahrazujícího nedostatek iontů kyslíku pro nahrazení nedostatku iontů kyslíku; řečené Činidlo nahrazující nedostatek iontů je v účinném množství pro potlačení řečené redukce kyslíku na ionty kyslíku na pracovní • 9444 94 9949 94 9 • 99 9 9 · · 9 «and said working electrode, which comprises an electrically conductive lanthanum manganite ceramic; said lanthanum manganite is admixed with an oxygen deficiency replacing agent for replacing the oxygen deficiency; said ion-depleting agent is in an effective amount to suppress said reduction of oxygen to oxygen ions per working • 9444 94 9949 94 9 • 99 9 9 · · 9 «

9··· 99 9 9999 • 9 < 9 9 999 999999 ··· 99 9,9999 • 9 <9,999,999999

9 9999 9999,999,999

999999 99 94 99 4 elektrodě, takže rychlost redukce oxidů dusíku je vyšší, než rychlost redukce kyslíku při vybraném napětí a teplotě.999999 99 94 99 4 so that the rate of nitrogen oxide reduction is higher than the rate of oxygen reduction at the selected voltage and temperature.

S velkou výhodou je řečené napětí vybráno z rozmezí od -200 mV do 800 mV, řečené napětí se měří proti vodíkové elektrodě o 8% H2O a 3% H2 v Ar, přičemž se dosáhne toho, že selektivita se dále zvýší a celková potřeba energie se sníží snížením napětí jak jen je to možné, aniž by se dosáhlo situace, při níž se rychlost redukce stane příliš nízkou.Preferably, said voltage is selected from the range of -200 mV to 800 mV, said voltage being measured against a hydrogen electrode by 8% H 2 O and 3% H 2 in Ar, thereby achieving selectivity further increasing and overall the energy requirement is reduced by reducing the voltage as much as possible without achieving a situation where the reduction rate becomes too low.

S ještě větší výhodou se řečené činidlo nahrazující nedostatek iontů kyslíku vybírá ze skupiny zahrnující Sr, Ca, Ba a Eu.Even more preferably, said oxygen ion deficiency replacing agent is selected from the group consisting of Sr, Ca, Ba and Eu.

S další výhodou používá řečená metoda elektrochemický reaktor, který zahrnuje pracovní elektrodu podle vynálezu, čímž se docílí zvláště zlepšené selektivity redukce oxidů dusíku.Preferably, said method uses an electrochemical reactor comprising a working electrode according to the invention, thereby achieving a particularly improved selectivity of nitrogen oxide reduction.

Při některých způsobech použití je koncentrace oxidů dusíku nízká. Následkem toho může být žádoucí nejprve koncentraci oxidů dusíku zvýšit.In some applications, the concentration of nitrogen oxides is low. Consequently, it may be desirable to first increase the concentration of nitrogen oxides.

Vynález se také týká elektrochemického reaktoru pro redukci oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku, přičemž elektrochemický reaktor zahrnuje pracovní elektrodu, párovou elektrodu, iontově selektivní elektrolyt a pohlcovač dusíku pro absorpci oxidů dusíku; přitom je řečený pohlcovač dusíku uzpůsoben pro jeho elektrochemickou regeneraci; tím je dosaženo toho, že oxidy dusíku mohou být adsobovány přímo, tedy i ze směsí plynů s nízkou koncentrací oxidů dusíku. Řečený elektrochemický reaktor pak může snadno regenerovat pohlcovač NOX elektrochemickou redukcí bez přídavku vnějšího zahřívání nebo přídavku chemického redukčního činidla.The invention also relates to an electrochemical reactor for reducing nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen, the electrochemical reactor comprising a working electrode, a paired electrode, an ion selective electrolyte, and a nitrogen scavenger for absorbing nitrogen oxides; said nitrogen absorber being adapted for its electrochemical regeneration; as a result, the nitrogen oxides can be adapted directly, i.e. also from gas mixtures with a low concentration of nitrogen oxides. Said electrochemical reactor can then readily regenerate the NO X scavenger by electrochemical reduction without the addition of external heating or the addition of a chemical reducing agent.

S výhodou jsou řečený pohlcovač dusíku a řečená pracovní elektroda smíchány, čímž se dosáhne blízkého kontaktu mezi adsorbovaným vzorkem obsahujícím NOX a pracovní elektrodou. To zaručuje rychlou, selektivní a účinnou redukci látky obsahující NOX.Preferably, said nitrogen sink and said working electrode are mixed to achieve close contact between the adsorbed sample containing NO X and the working electrode. This ensures a rapid, selective and efficient reduction of the NO X- containing substance.

• ···· 9 9 · 9 9 · · · 9• ···· 9 9 · 9 9 · · · 9

9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9

9999 99 9 99999999 98 9 9999

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 g ··· ··· ·· ·.* Í9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 g ··· ··· ·· ·. * Í

S jinou výhodou tvoří řečený pohlcovač dusíku porézní vrstvu na řečené pracovní elektrodě, čímž se získá oddělený pohlcovač, který může být výhodný pro některé způsoby použití s ohledem na snadnou montáž a údržbu.Alternatively, said nitrogen scavenger forms a porous layer on said working electrode, thereby obtaining a separate scavenger which may be advantageous for some applications with respect to ease of assembly and maintenance.

S výhodou obsahuje pohlcovač dusíku materiál nebo kombinaci materiálů, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z Na2O, K2O, MgO, CaO, SrO a BaO, s výhodou BaO, čímž dochází v přítomnosti oxidů dusíku k snadné tvorbě nitrátů a nitritů. Dále mohou tyto nitráty a nitrity být snadno přeměněny zpět na oxidy za redukčních podmínek při zvýšené teplotě.Preferably, the nitrogen scavenger comprises a material or combination of materials selected from the group consisting of Na 2 O, K 2 O, MgO, CaO, SrO, and BaO, preferably BaO, whereby nitrates and nitrites are readily formed in the presence of nitrogen oxides. Further, these nitrates and nitrites can be easily converted back to oxides under reducing conditions at elevated temperature.

S výhodou je v tomto elektrochemickém reaktoru pracovní elektroda pracovní elektrodou podle vynálezuPreferably, in this electrochemical reactor, the working electrode is a working electrode according to the invention

Vynález se také týká způsobu elektrochemické redukce oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku, přičemž tento způsob zahrnuje:The invention also relates to a method for the electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of oxides of nitrogen and oxygen, the method comprising:

zajištění elektrochemického reaktoru, který obsahuje pracovní elektrodu, párovou elektrodu, iontově selektivní elektrolyt a pohlcovač oxidu dusíku pro absorpci oxidů dusíku;providing an electrochemical reactor comprising a working electrode, a paired electrode, an ion selective electrolyte, and a nitrogen oxide scavenger for absorbing nitrogen oxides;

absorpci oxidů dusíku ze směsi oxidů dusíku a kyslíku do řečeného pohlcovače oxidu dusíku;absorbing nitrogen oxides from the mixture of nitrogen oxides and oxygen into said nitrogen oxide scavenger;

elektrochemickou regeneraci řečeného pohlcovače oxidu dusíku, který obsahuje řečené absorbované oxidy dusíku, pomocí elektrochemicky redukujícího činidla; přičemž řečené činidlo se produkuje během řečené absorpce.electrochemically regenerating said nitrogen oxide scavenger comprising said absorbed nitrogen oxides with an electrochemically reducing agent; wherein said agent is produced during said absorption.

S výhodou jsou oxidy dusíku absorbovány v řečeném pohlcovači oxidu dusíku, aniž by bylo třeba dodávat jakékoli elektrické napětí mezi pracovní elektrodu a párovou elektrodu, čímž se adsorpční proces stává účinnějším proto, že nedochází k polarizaci reaktoru během relativně krátké regenerační doby.Preferably, the nitrogen oxides are absorbed in said nitrogen oxide scavenger without supplying any electrical voltage between the working electrode and the paired electrode, whereby the adsorption process becomes more efficient because the reactor is not polarized within a relatively short regeneration time.

Se zvláštní výhodou je řečený pohlcovač oxidu dusíku regenerován za použití elektrického napětí mezi řečeným pohlcovačem oxidu dusíku a řečenou párovou elektrodou v rozmezí od 0 do 1.5 V, s výhodou od 0.2 do 1.0 V, s největší výhodou od 0.4 do 0.7 V, • · · · · ·More preferably, said nitrogen oxide scavenger is regenerated using an electrical voltage between said nitrogen oxide scavenger and said steam electrode in the range of 0 to 1.5 V, preferably of 0.2 to 1.0 V, most preferably of 0.4 to 0.7 V, · · ·

přičemž se napětí drží tak nízké, jak je to možné, aby se šetřila energie. V případě energeticky nevýhodných podmínek pro redukci, může volba vyššího napětí proces oživit.keeping the voltage as low as possible to save energy. In the case of energy disadvantageous conditions for reduction, the choice of a higher voltage can revive the process.

Vynález se také týká regenerace, která se provádí při hustotě elektrického proudu, jež dovoluje regeneraci řečeného pohlcovače oxidu dusíku vyšší než 80% po regenerační době v rozmezí od 5 do 40 s, s výhodou od 5 do 30 s, s největší výhodou od 5 do 15 s, přičemž pohlcovač je neaktivní během regeneračního procesu. Proto minimalizací regenerační doby a jejím udržování na krátkých časových úsecích ve srovnání s dobou adsorpce může být optimalizována rychlost redukce obsahu NOX ve výfukových plynech.The invention also relates to a regeneration which is carried out at an electric current density which permits a regeneration of said nitrogen oxide scavenger of more than 80% after a regeneration time in the range from 5 to 40 s, preferably from 5 to 30 s, most preferably from 5 to 40 s. 15 sec, wherein the absorber is inactive during the regeneration process. Therefore, minimizing the regeneration time and keeping it for short periods of time compared with the time of adsorption can be optimized rate reduction of NOx content in the exhaust gases.

Změnou délky adsorpční periody a regenerační periody v jejich vzájemném poměru se může proces upravit tak, aby se vypořádal se silně se měnícím obsahem oxidů dusíku ve výfukových plynech.By varying the length of the adsorption period and the regeneration period in relation to each other, the process can be adjusted to cope with a strongly varying content of nitrogen oxides in the exhaust gases.

Vynález se také týká hustoty elektrického proudu, který umožňuje regeneraci řečeného pohlcovače oxidu dusíku z více než 90 % po řečené regenerační době.The invention also relates to an electric current density which allows the regeneration of said nitrogen oxide scavenger by more than 90% after said regeneration time.

Vynález se také týká toho, že řečený pohlcovač oxidu dusíku absorbuje více než 60 %, s výhodou od 60 do 80 % oxidů dusíku ze směsi oxidů dusíku a kyslíku.The invention also relates to the fact that said nitrogen oxide absorber absorbs more than 60%, preferably from 60 to 80%, of nitrogen oxides from a mixture of nitrogen oxides and oxygen.

Vynález se také týká toho, že absorpce oxidů dusíku se provádí až do nasycení řečeného pohlcovače oxidu dusíku.The invention also relates to the absorption of nitrogen oxides until saturation of said nitrogen oxide scavenger.

Vynález se také týká toho, že řečený pohlcovač dusíku a řečená pracovní elektroda jsou smíchány.The invention also relates to said nitrogen sink and said working electrode being mixed.

Vynález se také týká toho, že řečená pracovní elektroda je pracovní elektrodou podle vynálezu.The invention also relates to said working electrode being a working electrode according to the invention.

Definice významů:Definitions of meanings:

Význam hustota elektrického proudu znamená elektrický proud na povrch elektrody, přičemž řečený povrch elektrody je s výhodou geometrickým povrchem elektrody. Pro • · · • · · · · • ·The meaning of electric current density means electric current to the electrode surface, said electrode surface preferably being a geometric electrode surface. For • · · · · · · · · · · · ·

stanovení povrchu elektrody se může provést úprava zohledňující mikrostrukturu a poréznost materiálu elektrody.determining the electrode surface can be made to take into account the microstructure and porosity of the electrode material.

Krátký popis nákresů:Short description of drawings:

V následujícím oddílu je na základě příkladů dále vymezen podrobný popis tohoto vynálezu. Jsou provedeny odkazy na nákresy, v nichžIn the following, a detailed description of the invention is set forth by way of example. Reference is made to the drawings in which:

Obrázek 1 představuje příklad cyklického voltmetrického měření pracovní elektrody, která se skládá z Lao.82Sro.14Feo.1Mno.9O3 buď v přítomnosti oxidu dusného nebo v přítomnosti kyslíku;Figure 1 represents an example of a cyclic voltmetric measurement of a working electrode consisting of Lao 8 S 2 O 14 Feo.1Mno 9 O 3 either in the presence of nitrous oxide or oxygen;

Obrázek 2 představuje příklad cyklického voltmetrického měření srovnání pracovní elektrody, která se skládá z CO3O4 buď v přítomnosti oxidu dusného, křivka 1, nebo v přítomnosti kyslíku, křivka 2;Figure 2 shows an example of a cyclic voltmetric measurement of a working electrode comparison consisting of CO 3 O 4 either in the presence of nitrous oxide, curve 1, or in the presence of oxygen, curve 2;

Obrázek 3 představuje příklad cyklického voltmetrického měření pracovní elektrody, která se skládá z Lao.ssSro.isMnOa buď v přítomnosti oxidu dusného, křivka B, nebo v přítomnosti kyslíku, křivka A;Figure 3 shows an example of a cyclic voltmetric measurement of a working electrode, which consists of Lao.ssSro.isMnOa either in the presence of nitrous oxide, curve B or in the presence of oxygen, curve A;

Obrázek 4 představuje příklad cyklických voltmetrických měření řady pracovních elektrod v přítomnosti oxidu dusného, přičemž řečené pracovní elektrody obsahují materiál LSM, který má různý stupeň přídavku stroncia jako katody;Figure 4 shows an example of cyclic voltmetric measurements of a series of working electrodes in the presence of nitrous oxide, wherein said working electrodes comprise an LSM material having a different degree of strontium addition as cathode;

Obrázek 5 představuje pět příkladů příklad cyklických voltmetrických měření řady pracovních elektrod v přítomnosti kyslíku, přičemž řečené elektrody obsahují materiál LSM podobný tomu, který byl použit pro měření představená v obrázku 4;Figure 5 shows five examples of cyclic voltmetric measurements of a series of working electrodes in the presence of oxygen, said electrodes comprising an LSM material similar to that used for the measurements presented in Figure 4;

Obrázek 6 představuje průřezový nákres elektrochemického reaktoru podle vynálezu;Figure 6 is a cross-sectional drawing of an electrochemical reactor according to the invention;

Obrázek 7 představuje průřezový nákres elektrochemické jednotky pro elektrochemický reaktor podle vynálezu;Figure 7 is a cross-sectional drawing of an electrochemical unit for an electrochemical reactor according to the invention;

Obrázek 8 představuje průřezový nákres jiné elektrochemické jednotky pro elektrochemický reaktor podle vynálezu; a ·· ····Figure 8 is a cross-sectional drawing of another electrochemical unit for the electrochemical reactor of the invention; and ·· ····

99

9 9 ·· 9 9 « « • ··· 9 9 9 9 * 9 9 • · · · 9 999 9 *999 9 ·· 9 9 «« • ··· 9 9 9 9 * 9 9 • · · · 99999 9 * 99

-- · 99999999 ] i ······ ·· ·· ·· .- · 99999999] i ······ ·· ·· ··.

Obrázek 9 představuje průřezový nákres elektrochemického pokusu pro voltmetrická měření.Figure 9 is a cross-sectional drawing of an electrochemical experiment for voltmetric measurements.

Podrobný popis:Detailed description:

Obrázek 1 představuje příklad cyklického voltmetrického měření pracovní elektrody, která se skládá z Lao.82Sro.14Feo.1Mno.9O3 buď v přítomnosti oxidu dusného, křivka B, nebo v přítomnosti kyslíku, křivka A.Figure 1 shows an example of a cyclic voltmetric measurement of a working electrode, which consists of Lao.82Sro.14Feo.1Mno.

Osa y značí hustotu elektrického proudu v Ι/μΑ na pracovní elektrodě, která má povrch elektrody as 0.01 cm2.The y-axis indicates the current density in Ι / μΑ on the working electrode having an electrode surface and with 0.01 cm 2 .

Osa x značí napětí na pracovní elektrodě ve V proto standardní vodíkové elektrodě o obsahu 2.9 % H2 a 3.1 % H2O v argonu v rovnováze s platinovou elektrodou.The x-axis indicates the voltage at the working electrode in V therefore a standard hydrogen electrode containing 2.9% H 2 and 3.1% H 2 O in argon in equilibrium with the platinum electrode.

Elektrochemická jednotka obsahuje pracovní elektrodu, která se skládá z Lao.82Sro.14Feo.1Mno.9O3 a připraví se podle postupu v Příkladu 1 (viz níže).The electrochemical unit contains a working electrode, which consists of Lao.82Sro.14Feo.1Mno.9O3 and is prepared according to the procedure in Example 1 (see below).

Je zřejmé, že při snižujícím se napětí z asi 0.5 V na asi -0.1 V, vzrůstá reakční rychlost redukce O2 stálým tempem, zatímco rychlost redukce NO se blíží nule. Při ještě nižším napětí velmi silně stoupá rychlost redukce NO. Tyto podmínky jsou výhodné pro redukci NOX.Obviously, as the voltage decreases from about 0.5 V to about -0.1 V, the reaction rate of the O2 reduction increases at a steady rate, while the NO reduction rate approaches zero. At an even lower voltage, the NO reduction rate increases very strongly. These conditions are advantageous for NO x reduction.

Obrázek 2 představuje příklad cyklického voltmetrického měření srovnání pracovní elektrody, která se skládá z CO3O4 buď v přítomnosti oxidu dusného, křivka 1, nebo v přítomnosti kyslíku, křivka 2.Figure 2 shows an example of a cyclic voltmetric measurement of a working electrode comparison consisting of CO 3 O 4 either in the presence of nitrous oxide, curve 1, or in the presence of oxygen, curve 2.

Osa y značí hustotu elektrického proudu v Ι/μΑ na pracovní elektrodě která má povrch elektrody asi 0.01 cm2.The y-axis indicates the current density in Ι / μΑ on the working electrode having an electrode surface of about 0.01 cm 2 .

Osa x značí napětí na pracovní elektrodě E ve V proti standardní vodíkově elektrodě o obsahu 3 % H2 a 8 % H2O v argonu v rovnováze s platinovou elektrodou.The x-axis indicates the voltage at the working electrode E in V versus a standard hydrogen electrode containing 3% H 2 and 8% H 2 O in argon in equilibrium with the platinum electrode.

Obrázek 3 představuje příklad cyklického voltmetrického měření pracovní elektrody, která se skládá z Lao.ssSro.isMnOs buď v přítomnosti oxidu dusného, křivka B, nebo v přítomnosti kyslíku, křivka A.Figure 3 represents an example of a cyclic voltmetric measurement of a working electrode consisting of Lao.ssSro.isMnOs either in the presence of nitrous oxide, curve B, or in the presence of oxygen, curve A.

4· ·Μ· ·· 4 • · · 4 4 · • · 4 4 4 4 44 · 4 4 4 4 4 4 4

4 444 44444,444,444

4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 5

44 44 444 44 4

Rychlost redukce NO (křivka B) rovnoměrně číselně vzrůstá jak se napětí snižuje z asi 1 V na asi 0 V. Je třeba poznamenat, že polarizace pracovní elektrody je negativní. Rychlost redukce O2 je velmi nízká (blízká nulové hodnotě hustoty elektrického proudu), od asi 0 V do asi 0.5 V. Při nízkých napětích se rychlost redukce O2 rovnoměrně zvyšuje.The NO reduction rate (curve B) increases numerically as the voltage decreases from about 1 V to about 0 V. It should be noted that the polarization of the working electrode is negative. The O 2 reduction rate is very low (near zero electric current density), from about 0 V to about 0.5 V. At low voltages, the O 2 reduction rate increases uniformly.

V rozmezí od asi 0.9 V do asi 0.5 V je rychlost redukce NO vyšší o více než 2 řády, než rychlost redukce O2. Následkem toho je materiál LSM, zde s výhodou Lao.ssSro.isMnOj, velmi dobře vyhovuje jako materiál elektrody pro selektivní redukci oxidů dusíku v přítomnosti kyslíku.In the range of about 0.9 V to about 0.5 V, the NO reduction rate is more than 2 orders of magnitude higher than the O 2 reduction rate. As a result, the LSM material, here preferably LaOssSro.isMnOj, is well suited as an electrode material for selectively reducing nitrogen oxides in the presence of oxygen.

Obrázek 4 představuje příklad cyklických voltmetrických měření řady pracovních elektrod v přítomnosti oxidu dusného, křivky LSM05, LSM15, LSM25, LSM35 a LSM50, přičemž řečené pracovní elektrody obsahují materiály LSM, které mají různé stupně přídavku stronciajako katody.Figure 4 shows an example of cyclic voltmetric measurements of a series of working electrodes in the presence of nitrous oxide, LSM05, LSM15, LSM25, LSM35 and LSM50, wherein said working electrodes comprise LSM materials having different degrees of strontium addition as cathode.

Stanovení křivek LSMy definuje použití materiálů LSM vzorce La(i.X)SrxMnO3, v němž y je 100*x, např. LSM15 stanoví materiál LSM jako Lao.ssSro.isMnOs.Determination of LSMy curves defines the use of LSM materials of formula La (i. X ) Sr x MnO 3 in which y is 100 * x, eg LSM15 determines the LSM material as Lao.ssSro.isMnOs.

Rychlost redukce NO je významně vyšší u LSM15 jako materiálu katody, než u jakýchkoli jiných materiálů LSM v rozmezí od 0.2 do 0.8 V.The NO reduction rate is significantly higher for the LSM15 as cathode material than for any other LSM materials in the range of 0.2 to 0.8 V.

Obrázek 5 představuje pět příkladů příklad cyklických voltmetrických měření řady pracovních elektrod v přítomnosti kyslíku, křivky LSM05, LSM15, LSM25, LSM35 a LSM50, přičemž řečené elektrody obsahují materiály LSM, které mají různé stupně přídavku stronciajako katody, podobné jako materiály LSM použité pro měření představená v obrázkuFigure 5 shows five examples of cyclic voltmetric measurements of a series of working electrodes in the presence of oxygen, LSM05, LSM15, LSM25, LSM35, and LSM50, said electrodes comprising LSM materials having different degrees of strontium addition as cathode similar to the LSM materials used for measurements in the picture

4.4.

Je zřejmé, že rychlost redukce O2 výrazně vzrůstá se vzrůstajícím x.Obviously, the rate of O 2 reduction increases significantly with increasing x.

Obrázek 6 představuje průřezový nákres elektrochemického reaktoru podle vynálezu.Figure 6 is a cross-sectional drawing of an electrochemical reactor according to the invention.

Elektrochemická jednotka obsahuje elektrolyt 1, který vede iont kyslíku, zde CGO, selektivní katodu 2, zde materiál LSM 15, a anodu 3, zde platinu. Elektrochemická jednotka jeThe electrochemical unit comprises an electrolyte 1 which conducts an oxygen ion, here CGO, a selective cathode 2, here an LSM 15 material, and an anode 3, here platinum. The electrochemical unit is

0·0· ·· ···· • 0 00 · 0 · ·· ···· 0 0

0 00 0 000 • 000 0 · 0 0 0 0 0 0 0*00 0000 ·0·0 0 0 000 • 000 0 · 0 0 0 0 0 0 0 * 00 0000 · 0 ·

0 000« ··· *·* *.........0 000 «··· * · * * .........

umístěna v prostředcích 21,22 pro přivádění plynu, kterými proudí výfukové plyny od motoru, zde přívodní trubička 21 a odtoková trubička 22. Proud surového plynu 11, který obsahuje NOX, vstupuje na povrch katody 2 elektrochemické jednotky, kde je NOX redukován na N2 a O2. Ošetřený plyn 12 opouští povrch katody. Jednotka je polarizována pomocí externí dodávky energie 5 s řízeným napětím skrze vedení 4.located in the gas supply means 21,22 through which the exhaust gases flow from the engine, here the inlet tube 21 and the outlet tube 22. The raw gas stream 11, which contains NO X , enters the cathode surface 2 of the electrochemical unit where NO X is reduced to N 2 and O 2 . The treated gas 12 leaves the cathode surface. The unit is polarized by an external power supply 5 with controlled voltage through line 4.

Obrázek 7 představuje průřezový nákres elektrochemické jednotky pro elektrochemický reaktor podle vynálezu.Figure 7 is a cross-sectional drawing of an electrochemical unit for an electrochemical reactor according to the invention.

Elektrochemická jednotka obsahuje elektrolyt 1, který vede iont kyslíku, katodu 2, vyrobenou ze směsi částic katalyzátoru 7 katody, zde LSM15, a částice 8, které adsorbují NOX, zde částice BaO a anodu 3, zde platinovou elektrodu.The electrochemical unit comprises an oxygen ion-carrying electrolyte 1, a cathode 2 made from a mixture of cathode catalyst particles 7, here LSM15, and particles 8 that adsorb NO X , here BaO particles and anode 3, here a platinum electrode.

Pro účely znázornění je velikost částic silně přehnaná. Ve skutečné jednotce byla velikost částice v rozmezí od asi 0.1 do 10 μπι.For purposes of illustration, the particle size is strongly exaggerated. In the actual unit, the particle size was in the range of about 0.1 to 10 μπι.

Obrázek 8 představuje průřezový nákres jiné elektrochemické jednotky pro elektrochemický reaktor podle vynálezu.Figure 8 is a cross-sectional drawing of another electrochemical unit for the electrochemical reactor of the invention.

Elektrochemická jednotka obsahuje elektrolyt 1, který vede iont kyslíku, katodu 2, zde vyrobenou z vrstvy materiálu katalyzátoru 7 katody, zde LSM15, a porézní vrstvu materiálu 8, který adsorbuje NOX, zde spečené částice BaO, a anodu 3, zde platinovou elektrodu.The electrochemical unit comprises an electrolyte 1, which conducts an oxygen ion, cathode 2, here made of a cathode catalyst material layer 7, here LSM15, and a porous layer of material 8 that adsorbs NO X , here fused BaO particles, and anode 3, here a platinum electrode.

Obrázek 9 představuje průřezový nákres elektrochemického pokusu pro voltmetrická měření.Figure 9 is a cross-sectional drawing of an electrochemical experiment for voltmetric measurements.

Elektrochemická jednotka obsahuje elektrolyt 1, který vede iont kyslíku, pracovní elektrodu 2, např. vyrobenou z vrstvy materiálu katalyzátoru katody, jako LSM15, a zformovaného do tvaru kužele s úzkou špičkou kvůli zlepšení umístěni na elektrodě, přičemž řečená katodová elektroda dále obsahuje např. porézní vrstvu materiálu 8, který adsorbuje NOX, zde spečené částice BaO, a anodu 3, např. platinovou elektrodu.The electrochemical unit comprises an oxygen ion-conducting electrolyte 1, a working electrode 2, eg made of a layer of cathode catalyst material such as LSM15, and formed into a cone shape with a narrow tip to improve placement on the electrode, said cathode electrode further comprising e.g. a layer of material 8 that adsorbs NO X , the fused BaO particles here, and an anode 3, e.g. a platinum electrode.

999 999999 999

9999 ·· 9 • · 9 9 9 9 • · · 9 9 9 9 >9 9 9 · · ·>·9999 ·· 9 • 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 99 9 9 9 9

99 99 999 99 9

Uspořádání dále představuje potenciometrický přísun energie 51, např. potenciometrický přísun energie dodávaný Universitou Jižního Dánska, Odense, který dodává elektrický proud pomocí vodičů 41, 42.The arrangement further comprises a potentiometric power supply 51, such as a potentiometric power supply supplied by the University of Southern Denmark, Odense, which supplies electrical current via conductors 41, 42.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1: „Série pracovních elektrod Lai.xSrxMnC>3“Example 1: “Lai working electrode series. x Sr x MnC> 3 "

Byla vyrobena série 5 elektrochemických jednotek, z nichž každá obsahovala iontově selektivní elektrolyt, vyrobený lisováním plechu, silného 1 mm, z CGO (oxid ceru s přídavkem 10 atomových % oxidu gadolinia, tj. Ceo.9Gdo.1O1.95, dodaného firmou Rhodia Electronics and Catalysts), přičemž následně byly plechy z CGO umístěny do elektrické pece za účelem spečení plechů při teplotě v rozmezí od 1400 do 1500 °C během 2 až 4 hodin.A series of 5 electrochemical units, each containing an ion-selective electrolyte made by pressing a 1 mm thick sheet of CGO (cerium oxide with addition of 10 atomic gadolinium oxide, Ceo.9Gdo.1O1.95, supplied by Rhodia Electronics) was produced. and Catalysts), whereupon the CGO sheets were placed in an electric furnace to bake the sheets at a temperature ranging from 1400 to 1500 ° C for 2-4 hours.

Pracovní elektrody typu LSM byly opatřeny vrstvou Lai_xSrxMnO3 na exponované horní straně spečených plechů z CGO.The LSM type working electrodes were coated with Lai x Sr x MnO3 on the exposed upper side of the CGO sintered sheets.

Materiály LSM byly připraveny odpařením roztoku odpovídajících dusičnanů kovů, např. La(NO3)3, Sr(NO3)2 a Mn(NO3)2, stabilizovaných přídavkem kyseliny citrónové.LSM materials were prepared by evaporating a solution of the corresponding metal nitrates, e.g. La (NO3) 3, Sr (NO3) 2 and Mn (NO3) 2 , stabilized by the addition of citric acid.

Vzniklý prášek byl kalcinován při teplotě v rozmezí od 900 do 1100 °C během 1 až 3 hodin.The resulting powder was calcined at a temperature ranging from 900 to 1100 ° C over 1 to 3 hours.

Byla připravena disperze jemného prášku LSM ve vodě a pak bylo přidáno organické pojivo, např. methylcelulosa a další přísady, např. disperzní činidla, aby se disperze stabilizovala.An LSM fine powder dispersion in water was prepared and then an organic binder such as methylcellulose and other additives such as dispersing agents were added to stabilize the dispersion.

Disperze byla poté nanesena na jednu stranu spečených plechů CGO pomocí platinové pasty obsahující platinový prášek a organické pojivo dodané firmou Engeldhard.The dispersion was then applied to one side of the sintered CGO sheets using a platinum paste containing platinum powder and an organic binder supplied by Engeldhard.

Poté byly plechy z CGO spékány při 800 °C po dobu 1 hodiny.Then, the CGO sheets were sintered at 800 ° C for 1 hour.

Výroba elektrochemických jednotek byla opakována s rozdílnými materiály LSM, které měly v obecném vzorci hodnoty x rovné 0.05, 0.15, 0.25, 0.35 a 0.50.The production of electrochemical units was repeated with different LSM materials having x values of 0.05, 0.15, 0.25, 0.35 and 0.50 in the general formula.

• 4 · 4• 4 · 4

444444

44444444

44

4 44 4

444444

4 44 4

4444

4 • 4 44 • 4 4

4 44 4

4 44 4

4 „Cyklická voltmetrická měření“4 “Cyclic voltmetric measurements”

Cyklická voltmetrická měření se prováděla na vyrobených elektrochemických jednotkách v atmosféře N2, který obsahoval 2 obj. % NO a v atmosféře N2, který obsahoval 10 obj. % O2. Směs plynu s N2 byla dodána firmou Hede Nielsen / Air Liquide, Dánsko.Cyclic voltmetric measurements were performed on the produced electrochemical units in an N 2 atmosphere containing 2 vol% NO and in an N 2 atmosphere containing 10 vol% O 2 . The N 2 gas mixture was supplied by Hede Nielsen / Air Liquide, Denmark.

Měření se prováděla při teplotách v rozmezí mezi 300 až 500 °C. Výsledky jsou uvedeny v Obrázcích 5 a 6 pro měření při 500 °C.The measurements were performed at temperatures between 300-500 ° C. The results are shown in Figures 5 and 6 for measurements at 500 ° C.

Při zvyšujícím se x vzrůstala reakční rychlost redukce O2 na katodě. Při hodnotách x nižších než 0.25, je reakční rychlost O2 významná při napětích pod 0.5 V.With increasing x, the reaction rate of O 2 reduction at the cathode increased. At x values less than 0.25, the reaction rate of O 2 is significant at voltages below 0.5 V.

Zdá se, že redukce NO na katodě dosahuje maxima při x = 0.15.It appears that the reduction of NO at the cathode reaches a maximum at x = 0.15.

Pokusy naznačují, že může být dosaženo dobré selektivity u Lao.ssSro.isMnOs mezi elektrochemickou redukcí NO a O2.Experiments suggest that good selectivity in Lao.ssSro.isMnOs between electrochemical reduction of NO and O 2 can be achieved.

Další pokusy prokázaly, že podobné dobré selektivity lze dosáhnout pro hodnoty x v rozmezí od 0.12 do 0.18. Mimo toto rozmezí se selektivita stává horší jednak kvůli relativně vyšší rychlosti redukce 02 a/nebo nižší rychlosti redukce NO.Further experiments have shown that similar good selectivity can be achieved for x values ranging from 0.12 to 0.18. Outside this range, selectivity becomes worse on account of the relatively higher O 2 reduction rate and / or the lower NO reduction rate.

Příklad 2: „Pracovní elektroda založená na Lao.ssSro.isMnOa“Example 2: "Working electrode based on Lao.ssSro.isMnOa"

Elektrochemická jednotka s pracovní elektrodou obsahující Lao.85Sr0.i5Mn03 byla připravena postupem popsaným v Příkladu 1. Jednotka byla testována při teplotě 300 °C v proudu plynného N2, který obsahoval 1000 ppm NO a 10 obj. % O2. Jednotka byla polarizována 0.5 voltu.Electrochemical unit comprising a working electrode Lao.85Sr .i5Mn0 0 3 was prepared as described in Example 1. The unit was tested at 300 ° C in N 2 gas stream, which contained 1000 ppm NO and 10 vol.% O 2. The unit was polarized 0.5 volts.

Protože se nějaký NO2 tvoří ve směsi NO a O2, byl obsah NO a NO2 měřen ve výfukových plynech za elektrochemickou jednotkou pomocí analýzy hmotovou spektrometrií za použití hmotového spektrometru Varian. Rychlost redukce NO byla měřena v rozsahu od 40 do 80 %, v závislosti na rychlosti průtoku plynu jednotkou, přičemž řečená rychlost redukce byla vztažena na kombinovaný obsah NO a NO2, který byl měřen.Since some NO 2 is formed in a mixture of NO and O 2 , the NO and NO 2 content was measured in the exhaust gas downstream of the electrochemical unit by mass spectrometry analysis using a Varian mass spectrometer. The NO reduction rate was measured in the range of 40 to 80%, depending on the gas flow rate through the unit, said reduction rate being related to the combined NO and NO 2 content being measured.

99 999 9

99999999

9 99 9 999 • ··· · · 9 9 9 9 9 • 999 9 999 9999 • 9 9999 9999,999,999 • ··· · · 9,999,999 • 9,999,999,999 • 9,999,999

...... ............. .......

Příklad 3: „Pracovní elektroda založená na Lao.^Sro.isMnOs a BaO“Example 3: "Lao-based working electrode ^ Sro.isMnOs and BaO"

Elektrochemická jednotka s pracovní elektrodou obsahující směs 50 hm. %Electrochemical unit with working electrode containing 50 wt. %

Lao.85Sro.i5Mn03 a 50 hm. % BaO, dodanou firmou Merck, byla připravena tak, jak je popsáno v Příkladu 1. Během přípravy byly pracovní elektrody aktivovány přídavkem platiny.Lao.85Sro.i5Mn03 and 50 wt. % BaO, supplied by Merck, was prepared as described in Example 1. During the preparation, the working electrodes were activated by the addition of platinum.

Platina byla přidána napuštěním roztoku PtCU v 0.1 N kyselině chlorovodíkové do materiálu pracovní elektrody. Pak se pracovní elektrody vysušily a zahřály na teplotu 600 °C. BaO působí jako pohlcovač oxidů dusíku. Pt působí jako pomocný katalyzátor pro reakce adsorpce NOX. V závislosti na skutečném složení výlukových plynů může dojít k několika reakcím, např.:Platinum was added by impregnating a solution of PtCU in 0.1 N hydrochloric acid into the working electrode material. Then the working electrodes were dried and heated to 600 ° C. BaO acts as a nitrogen oxide scavenger. Pt acts as a co-catalyst for NO x adsorption reactions. Depending on the actual composition of the flue gases, several reactions may occur, eg:

NO + 1.5 O2 + BaO -> (Pt) Ba(NO3)2 NO + 1.5 O 2 + BaO -> (Pt) Ba (NO 3 ) 2

Elektrochemické jednotky byly testovány při teplotě 300 °C v plynu N2, který obsahoval 1000 ppm NO a 10 % O2. Jednotky byly v provozu 2 min bez polarizace pracovní elektrody, čímž se umožnilo započetí absorpce NO do materiálu BaO pracovní elektrody. Pak byla pracovní elektroda polarizována napětím 0.5 voltu po dobu 20 sekund. Obsah NO a NO2 byl měřen ve výfukových plynech za elektrochemickou jednotkou. Rychlost redukce NO byla mezi 60 a 90 % v závislosti na rychlosti průtoku plynu jednotkou, přičemž řečená rychlost redukce byla závislá na měřeném obsahu obou plynů, NO aNO2.Electrochemical units were tested at 300 ° C in N 2 gas containing 1000 ppm NO and 10% O 2 . The units were operated for 2 min without working electrode polarization, thus allowing the start of NO absorption into the working electrode BaO material. Then the working electrode was polarized at 0.5 volts for 20 seconds. The NO and NO 2 content was measured in the exhaust gas downstream of the electrochemical unit. The NO reduction rate was between 60 and 90% depending on the gas flow rate through the unit, said reduction rate being dependent on the measured content of both NO and NO 2 gases.

Příklad 4: „Spotřeba energie - výpočet“Example 4: "Energy consumption - calculation"

V typickém automobilu s dieselovým motorem o obsahu 2 1, osazeným turbodmychadlem, který jede konstantní rychlostí 120 km/h, je obsah NOX ve výfukových plynech typicky 750 ppm.In a typical automobile with a diesel engine in a 2 1, fitted with a turbocharger, which travels a constant speed of 120 km / h, the content of NO X in the exhaust gas is typically 750 ppm.

• 0000 ····• 0000 ····

0 0 0 0 · 0 0 0 • ··· · · · 0 · 0 · • · · · · 0000 0000 • · 0000 000 ··· ··· ·· ·· ·· ·0 0 0 0 · 0 0 0 0000 0000 0000 000 0000 000 0000 000

Za těchto podmínek bude motor dodávat asi 20 až 25 kW. Výfukové plyny budou proudit rychlostí asi 80 1/s. Teplota bude kolem 300 °C.Under these conditions, the engine will deliver about 20 to 25 kW. The exhaust gases will flow at a rate of about 80 1 / s. The temperature will be about 300 ° C.

Pro jednoduchost je NOX počítán jako NO, protože v dieselovém motoru je obsah NO vyšší než asi 90 obj. % celkového obsahu NOX. Obsah NO je 80 * 750 ppm = 0.06 1/s. Počet molů NO je n = 0.06/0.082/575 = 0.00127 mol/s.For the sake of simplicity, NO X is calculated as NO because the diesel engine has a NO content of more than about 90% by volume of the total NO X content. The NO content is 80 * 750 ppm = 0.06 l / s. The number of moles of NO is n = 0.06 / 0.082 / 575 = 0.00127 mol / s.

Vynásobení Faradayovou konstantou a vynásobení dvěma kvůli počtu elektronů v reakci, poskytne požadavek na proud:Multiplying by Faraday's constant and multiplying by two due to the number of electrons in the reaction, provides the current requirement:

I - 0.00127 * 96500 * 2 = 246 AI - 0.00127 * 96500 * 2 = 246A

Kvůli účinnost proudu 60 % a při napětí 0.5 voltu se dostaneme k požadavku na výkon:Due to the current efficiency of 60% and at a voltage of 0.5 volts we get the power requirement:

P = 216 * 0.5/80 * 100 = 205 WP = 216 * 0.5 / 80 * 100 = 205 watts

To odpovídá 0.8 % výkonu motoru.This corresponds to 0.8% of the engine power.

Claims (2)

1. Způsob redukce oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku, vyznačující se t i m, že se použije elektrochemického reaktoru, který obsahuje pracovní elektrodu pro redukci oxidů dusíku na dusík a kyslík, párovou elektrodu a iontově selektivní elektrolyt; pochody, které probíhají na elektrodách jsou v zásadě následující procesy:What is claimed is: 1. A method for reducing nitrogen oxides in a mixture of oxides of nitrogen and oxygen, the method comprising the use of an electrochemical reactor comprising a working electrode for reducing nitrogen oxides to nitrogen and oxygen, a vapor electrode and an ion selective electrolyte; processes that take place on electrodes are basically the following processes: na katodě (a) 2NOx + 2xe A N2 + 2x O2' (b) O2 + 4e -> 2 O2' na anodě (c) 2 O2’ -> O2 + 4é přičemž řečené procesy na katodové elektrodě (a) a (b) probíhají při napětí mezi -1500 mV a + 1500 mV mezi řečenou pracovní elektrodou a řečenou párovou elektrodou a při teplotách v rozmezí od 200 do 500 °C;at the cathode (a) 2NO x + 2xe AN 2 + 2x O 2 '(b) O 2 + 4e -> 2 O 2 ' at the anode (c) 2 O 2 '-> O 2 + 4é wherein said processes at the cathode electrode (a) and (b) occur at a voltage of between -1500 mV and + 1500 mV between said working electrode and said counter electrode and at temperatures ranging from 200 to 500 ° C; a přičemž řečená pracovní elektroda obsahuje elektricky vodivý keramický materiál z manganitanu lanthanitého (LaMnCh), chromitanu lanthanitého (LaCrC>3), železitanu lanthanitého (LaFeO3), kobaltitanu lanthanitého (LaCoO3) nebo oxidu nikelnito-lanthanitého (LaNiCh); přičemž k řečenému materiálu se přidává jeden nebo více kovů ze skupiny zahrnující Sr, Ca, Ba, Eu, Fe, Co a Ni v účinném množství k dosažení vyšší rychlosti redukce oxidů dusíku, než je rychlost redukce kyslíku při daném napětí a teplotě.and wherein said working electrode comprises an electrically conductive ceramic material of lanthanum manganite (LaMnCh), lanthanum chromite (LaCrC> 3), lanthanum ferrite (LaFeO 3 ), lanthanum cobaltite (LaCoO 3 ), or nickel-lanthanum oxide (LaNiCh); wherein one or more metals of the group comprising Sr, Ca, Ba, Eu, Fe, Co and Ni are added to said material in an effective amount to achieve a nitrogen oxide reduction rate higher than the oxygen reduction rate at a given voltage and temperature. Λό} · ··· · · · · · · ······ «262. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že napětí na pracovní elektrodě je mezi -200 mV a 800 mV, měřeno proti vodíkové elektrodě nasycené 8 % H2O a 3 % H2 v Ar.}Ό} · ··· · · · · · ······ 262. The method of claim 1, wherein the voltage at the working electrode is between -200 mV and 800 mV, measured against a hydrogen electrode saturated with 8% H 2 O and 3% H 2 in Ar. 3. Způsob podle nároků la 2, vyznačující se tím, že pracovní elektroda je Lai-xSrxMnO3, kde x je číslo v rozmezí od 0.12 do 0.18.Method according to claims 1 and 2, characterized in that the working electrode is Lai x Sr x MnO 3, where x is a number in the range of 0.12 to 0.18. 4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se směs oxidů dusíku a kyslíku koncentruje pomocí pohlcovače, který je schopen absorbovat oxidy dusíku a je vybrán ze skupiny zahrnující Na2O, K2O, MgO, CaO, SrO a BaO a že oxidy dusíku absorbované v pohlcovači mohou reagovat s pracovní elektrodou.The process according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixture of nitrogen oxides and oxygen is concentrated by means of a scavenger capable of absorbing nitrogen oxides and selected from the group consisting of Na 2 O, K 2 O, MgO, CaO, SrO and BaO and that nitrogen oxides absorbed in the absorber can react with the working electrode. 5. Způsob podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se t í m, že pohlcovač obsahuje pracovní elektrodu a párovou elektrodu proto, aby absorbované oxidy dusíku reagovaly s pracovní elektrodou elektrochemického reaktoru ustavením elektrického napětí mezi elektrodami.5. The method of claim 4, wherein the absorber comprises a working electrode and a paired electrode so that the absorbed nitrogen oxides react with the working electrode of the electrochemical reactor by establishing an electrical voltage between the electrodes. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že oxidy dusíku se absorbují bez přítomností jakéhokoli elektrického napětí mezi pracovní elektrodou absorbovaného materiálu a párovou elektrodou absorbovaného materiálu.The method of claim 5, wherein the nitrogen oxides are absorbed in the absence of any electrical voltage between the working electrode of the absorbed material and the paired electrode of the absorbed material. 7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 4 až 6, v y z n a č u j í c í se t í m, že pracovní elektroda pohlcovače obsahuje elektricky vodivý keramický materiál z manganitanu lanthanitého (LaMnO3), chromitanu lanthanitého (LaCrO3), železitanu lanthanitého (LaFeO3), kobaltitanu lanthanitého (LaCoO3) nebo oxidu nikelnito-lanthanitého (LaNiO3); přičemž k řečenému materiálu se přidává jeden nebo více kovů ze skupiny zahrnující Sr, Ca, Ba, Eu, Fe, • · · • · · · ·The method of any one of claims 4 to 6, wherein the absorber working electrode comprises an electrically conductive ceramic of lanthanum manganite (LaMnO 3 ), lanthanum chromite (LaCrO 3 ), lanthanum ferrite (LaFeO). 3 ) lanthanum cobaltite (LaCoO 3 ) or nickel-lanthanum oxide (LaNiO 3 ); wherein one or more metals from the group comprising Sr, Ca, Ba, Eu, Fe are added to said material; 2X • ··2X • ·· Co a Ni v účinném množství k dosažení vyšší rychlosti redukce oxidů dusíku, než je rychlost redukce kyslíku při daném napětí a teplotě.Co and Ni in an effective amount to achieve a higher nitrogen oxide reduction rate than the oxygen reduction rate at a given voltage and temperature. 8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 4až 7, vyznačující se tím, že oxidy dusíku se redukují během téže doby, kdy se pohlcovač regeneruje.The method of any one of claims 4 to 7, wherein the nitrogen oxides are reduced during the same time that the absorber is regenerated. 9. Způsob podle kteréhokoli z nároků 4 až 8, vyznačující se tím, že pohlcovač e regeneruje aplikací elektrického napětí mezi pracovní elektrodou pohlcovače a párovou elektrodou pohlcovače v rozmezí od 0 do 1.5 V, s výhodou od 0.2 do 1.0 V, s největší výhodou od 0.4 do 0.7 V.Method according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the absorber e is regenerated by applying an electrical voltage between the absorber working electrode and the absorber pair electrode in the range from 0 to 1.5 V, preferably from 0.2 to 1.0 V, most preferably from 0.4 to 0.7 V. 10. Způsob podle nároků 8a 9, vyznačující se tím, že řečená regenerace se provádí při hustotě elektrického proudu, který umožňuje regeneraci řečeného pohlcovače z více než 80 % během regenerační doby v rozmezí od 5 do 40 s, s výhodou od 5 do 30 s, s největší výhodou od 5 do 15 s.Method according to claims 8 and 9, characterized in that said regeneration is carried out at an electric current density which enables regeneration of said absorber by more than 80% during a regeneration period in the range from 5 to 40 s, preferably from 5 to 30 s , most preferably from 5 to 15 s. 11. Způsob podle nároku 10, v y z n a č u j í c í se t í m, že řečená hustota elektrického proudu umožňuje regeneraci řečeného pohlcovače oxidu dusíku z více než 90 % během řečené regenerační doby.11. The method of claim 10, wherein said electric current density allows said nitrogen oxide scavenger to be recovered by more than 90% during said regeneration time. 12. Způsob podle kteréhokoli z nároků 4 až 11,vyznačující se tím, že řečený pohlcovač absorbuje více než 60 %, s výhodou v rozmezí od 60 do 80 %, oxidů dusíku ze směsi oxidů dusíku a kyslíku.Method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that said absorber absorbs more than 60%, preferably in the range from 60 to 80%, of nitrogen oxides from a mixture of nitrogen oxides and oxygen. • · · · ·· 4·· · • 4 4• 4 • 4 4 2/ • 442 / • 44 4 ·· 44 ·· 4 13. Způsob podle kteréhokoli z nároků 4 až 12, vyznačující se tím, že řečená absorpce oxidů dusíku pokračuje až do nasycení pohlcovače.The method of any one of claims 4 to 12, wherein said absorption of nitrogen oxides continues until saturation of the absorber. 14. Způsob podle kteréhokoli z nároků 4 až 13, vyznačující se tím, že řečený pohlcovač a řečená elektroda jsou vzájemně smíšeny.The method of any one of claims 4 to 13, wherein said absorber and said electrode are mixed with each other. 15. Elektrochemický reaktor pro redukci oxidů dusíku ve směsi oxidů dusíku a kyslíku, vyznačující se tím, že obsahuje pracovní elektrodu pro redukci oxidů dusíku na dusík a kyslík, párovou elektrodu, iontově selektivní elektrolyt, přičemž řečená pracovní elektroda obsahuje elektricky vodivý keramický materiál z manganitanu lanthanitého (LaMnO3), chromitanu lanthanitého (LaCrO3), železitanu lanthanitého (LaFeO3), kobaltitanu lanthanitého (LaCoO3) nebo oxidu nikelnito-lanthanitého (LaNiO3); přičemž k řečenému materiálu se přidává jeden nebo více kovů ze skupiny zahrnující Sr, Ca, Ba, Eu, Fe, Co a Ni v účinném množství k dosažení vyšší rychlosti redukce oxidů dusíku, než je rychlost redukce kyslíku a přičemž reaktor dále obsahuje prostředky, které udržují napětí mezi -1500 mV a +1500 mV mezi řečenou pracovní elektrodou a řečenou párovou elektrodou a prostředky, které udržují teplotu v rozmezí od 200 do 500 °C.15. An electrochemical reactor for reducing nitrogen oxides in a mixture of oxides of nitrogen and oxygen, comprising a working electrode for reducing nitrogen oxides to nitrogen and oxygen, a steam electrode, an ion selective electrolyte, said working electrode comprising an electrically conductive manganite ceramic material lanthanum (LaMnO 3 ), lanthanum chromite (LaCrO 3 ), lanthanum ferrite (LaFeO 3 ), lanthanum cobaltite (LaCoO 3 ), or nickel-lanthanum oxide (LaNiO 3 ); wherein one or more metals of Sr, Ca, Ba, Eu, Fe, Co, and Ni are added to said material in an effective amount to achieve a nitrogen oxide reduction rate higher than the oxygen reduction rate, and wherein the reactor further comprises means which: maintaining a voltage between -1500 mV and +1500 mV between said working electrode and said paired electrode, and means to maintain a temperature in the range of 200 to 500 ° C. 16. Reaktor podle nároku 15, vyznačující se tím, že dále obsahuje pohlcovač oxidu dusíku.16. The reactor of claim 15, further comprising a nitrogen oxide scavenger. 17. Reaktor podle nároků 15 a 16, vyznačující se tím, že řečený pohlcovač oxidu dusíku obsahuje materiál nebo kombinaci materiálů vybraných ze skupiny sestávající z Na2O,17. The reactor according to claims 15 and 16, characterized in that said nitrogen oxide absorber comprises a material or combination of materials selected from the group consisting of Na 2 O, K2O, MgO, CaO, SrO a BaO.K 2 O, MgO, CaO, SrO and BaO.
CZ20033504A 2001-05-22 2002-05-21 Process and apparatus for electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen CZ20033504A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200100830 2001-05-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20033504A3 true CZ20033504A3 (en) 2004-07-14

Family

ID=8160526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20033504A CZ20033504A3 (en) 2001-05-22 2002-05-21 Process and apparatus for electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20050016864A1 (en)
EP (1) EP1397195A1 (en)
CA (1) CA2448002A1 (en)
CZ (1) CZ20033504A3 (en)
HU (1) HUP0400621A2 (en)
NO (1) NO20035189D0 (en)
PL (1) PL367694A1 (en)
WO (1) WO2002094418A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3657542B2 (en) * 2001-07-24 2005-06-08 独立行政法人産業技術総合研究所 Chemical reactor
JP2009138522A (en) * 2007-12-03 2009-06-25 Toyota Industries Corp Exhaust emission control device
CN103539227B (en) * 2013-10-30 2015-02-04 北京师范大学 Preparation process of Ag-supported and MnO2-CeO2 doped activated alumina particle electrode containing CuO interlayer

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4253925A (en) * 1979-10-22 1981-03-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method and apparatus for catalytic dissociation of NO
US5591315A (en) * 1987-03-13 1997-01-07 The Standard Oil Company Solid-component membranes electrochemical reactor components electrochemical reactors use of membranes reactor components and reactor for oxidation reactions
TW309448B (en) * 1993-05-24 1997-07-01 Goal Line Environmental Tech
US5456807A (en) * 1994-03-09 1995-10-10 Gas Research Institute Method and apparatus for treating nitrogen oxide-containing gas streams using a combined electrochemical-sorbent approach
US6001248A (en) * 1994-08-25 1999-12-14 The University Of Iowa Research Foundation Gradient interface magnetic composites and systems therefor
CN1089629C (en) * 1996-05-20 2002-08-28 迪奈克斯公司 Method and reactor for electrochemical conversion of material e. g. soot particles being insoluble in fluid
US5720859A (en) * 1996-06-03 1998-02-24 Raychem Corporation Method of forming an electrode on a substrate
US6442926B2 (en) * 1996-07-30 2002-09-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combined cycle power generation plant
GB9919013D0 (en) * 1999-08-13 1999-10-13 Johnson Matthey Plc Reactor
GB9924999D0 (en) * 1999-10-22 1999-12-22 Aea Technology Plc Reactor for the plasma treatment of gases
JP2001224963A (en) * 2000-02-16 2001-08-21 Nissan Motor Co Ltd Catalytic composition, its manufacturing method and its using method
US6468484B1 (en) * 2000-06-29 2002-10-22 Delphi Technologies, Inc. NO2 abatement composition with enhanced sulfur resistance
US6565737B2 (en) * 2000-12-14 2003-05-20 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for selectively removing oxygen using a non-catalytic electrode in an electrochemical cell

Also Published As

Publication number Publication date
CA2448002A1 (en) 2002-11-28
US20050016864A1 (en) 2005-01-27
EP1397195A1 (en) 2004-03-17
NO20035189D0 (en) 2003-11-21
WO2002094418A1 (en) 2002-11-28
PL367694A1 (en) 2005-03-07
HUP0400621A2 (en) 2004-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5401372A (en) Electrochemical catalytic reduction cell for the reduction of NOx in an O2 -containing exhaust emission
WO2006078017A1 (en) Ceramic chemical reaction device capable of decomposing solid carbon
Traulsen et al. NO x conversion on LSM15-CGO10 cell stacks with BaO impregnation
Shao et al. Enhancement of NOx removal performance for (La0. 85Sr0. 15) 0.99 MnO3/Ce0. 9Gd0. 1O1. 95 electrochemical cells by NOx storage/reduction adsorption layers
US9983166B2 (en) Nitrogen oxide responsive element and method for producing same
EP0566071B1 (en) Method for reducing nitrogen oxides
CN109772165B (en) Tail gas purification reactor, preparation method thereof and tail gas purification reactor
US5456807A (en) Method and apparatus for treating nitrogen oxide-containing gas streams using a combined electrochemical-sorbent approach
US20240058749A1 (en) Device and method for degrading gaseous organic pollutant through electrochemical process
JP4395567B2 (en) Electrochemical element and exhaust gas purification method
US20220002884A1 (en) Method for synthesizing ammonia using metal nanoparticles in a fuel cell
Shao et al. Electrochemical NO x reduction on an LSM/CGO symmetric cell modified by NO x adsorbents
JP2018038990A (en) Catalyst for water splitting, hydrogen production method, and hydrogen production apparatus
JP5252362B2 (en) Ceramic electrode
Bredikhin et al. Electrochemical cell with two layers cathode for NO decomposition
CZ20033504A3 (en) Process and apparatus for electrochemical reduction of nitrogen oxides in a mixture of nitrogen oxides and oxygen
JP2003265926A (en) Chemical reactor for cleaning nitrogen oxide and method for cleaning nitrogen oxide
JP2008307493A (en) Self-organizing porous thin film type electrochemical reactor
JP4720592B2 (en) Electrochemical catalyst for exhaust gas purification
Gong et al. Restrictions of nitric oxide electrocatalytic decomposition over perovskite cathode in presence of oxygen: Oxygen surface exchange and diffusion
WO2003078031A1 (en) Chemical reactor for nitrogen oxide removal and method of removing nitrogen oxide
CN1668373A (en) Chemical reaction system of electrochemical cell type, method for activation thereof and method for reaction
CN114032557B (en) Solid electrolyte battery for removing nitrogen oxides and preparation method thereof
JP3780763B2 (en) Electrochemical catalyst for exhaust gas purification
JP4521515B2 (en) Catalytic electrochemical reactor