JP2001096152A - 化石燃料を改質する触媒 - Google Patents
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Abstract
させることのできる触媒を提供する。 【解決手段】化石燃料タンクとエンジン燃焼室との間に
配置される触媒であって、該触媒は、粘土とセリウム及
びトリウムとを主成分とし、これを還元焼結した化石燃
料を接触分解するセラミックス触媒と、白金触媒若しく
は白金を含有する触媒と、磁石とを有する。
Description
し、排気ガス中の黒煙量、NOX 量、CO量及びHC
量を大幅に低減させると共にパワーアップさせ燃費も向
上させる触媒に関する。
両については、エンジンの燃焼効率が良いので、排気ガ
ス中の有害ガスの混入量も低位である。
増大してくると、燃焼効率が低下し、有害ガスの発生量
が増加してくる。特に、ディーゼルエンジン車において
は、排気ガス中の黒煙混入量が増加し、これが大気汚染
の大きな原因の一つとなっている。
から幾つかの試みがなされてきたが、多くは排気管の一
部に装置を装着し、主に燃焼後の排気ガスを吸着或いは
触媒により処理するものであり、燃料の燃焼効率の改善
とは無関係な方法であった。
する方法として、燃料タンクに直接投入したり、燃料タ
ンクからエンジンの燃焼室にいたる通路に設けた容器の
内部に充填して使用される活性剤等も使用されていた
が、活性剤の性能や物理特性において不完全である等解
決すべき問題点が多く、未だ実用性が低いのが実状であ
る。
容易であるが、黒煙量を低減させるとNOX 量が増加
し、NOX 量を低減させると、黒煙量が増加するの
で、黒煙量とNOX 量の両方を低減させるのは、極め
て困難なことであった。
焼させる条件とすれば、黒煙量は減少するが、窒素も必
然的に酸化されるので、NOX 量も増大するからであ
る。
黒煙量とNOX 量の両方を低減させることのできる触
媒を提供することを目的とする。
を接触分解し、容易に燃焼し得るように改質するセラミ
ックス触媒を提供することを目的とする。
うち請求項1に記載の発明は、化石燃料タンクとエンジ
ン燃焼室との間に配置される化石燃料を改質する触媒で
あって、該触媒は、粘土とセリウム及びトリウムとを主
成分とし、これを還元焼結した前記化石燃料を接触分解
するセラミックス触媒と、白金触媒若しくは白金を含有
する触媒と、磁石とを有することを特徴とする。
リウム及びトリウムとを主成分とし、これを還元焼結し
たことを特徴とする。
する。
献未記載の新規な触媒であると信じられているが、マト
リックス成分としての粘土とセリウム及びトリウムとを
主成分とし、亜鉛、スズ若しくはコバルトのような黒煙
を低減させる元素を含有するセラミックス触媒であり、
化石燃料を接触分解する作用をする。その結果、黒煙量
とNOX 量の両方を低減させることができるものであ
る。
ズ、マグネシウム及びカルシウムを含有するセラミック
ス触媒が好ましい。
石燃料を接触分解し、小分子を多く含むものに変化させ
て、エンジン燃焼室での微小燃料滴噴霧とその空気との
混合を容易にし、燃料をより完全に燃焼させ得るように
改質する作用をする。
石燃料を接触分解することは、本発明の触媒により、化
石燃料の揮発性成分が増大することから、推定されてい
る。
O2 20〜30重量部、CeO2 30〜40重量部、
ZnO2 2.0〜3.0重量部、SnO2 1〜5重量部
及びCoO1〜3重量部、残りが酸性粘土である。
及び摩耗減量が減じられ、多すぎると触媒効果が減じら
れる。
とNOX低減が不十分となり、多すぎると黒煙量が増加
する。
量を低減させる作用をするものであるので、少なくとも
いずれか1種存在させれば良い。しかしながら、このよ
うに3種存在させると、黒煙量を著しく低減させること
ができる。
0〜15ミクロンとして混合し、これを還元焼結して、
本発明のセラミックス触媒とする。
り、大きすぎると生成するセラミックス触媒の吸水率が
増加して、触媒効果が落ちるようになる。
が好ましい。800℃未満では、焼結が不十分となるた
め所定の強度が得られないし、1500℃を越えると、
低融点物質が反応してガスが発生し、セラミックス内部
と表面にポアーが発生し強度が低下する。
囲内で、温度を100℃以上複数回上下動させながら、
焼結させるのが好ましい。具体的には、800から15
00℃に上昇させて焼結したのち、1500℃から12
00℃に温度を降下させて焼結し、また1500℃に上
昇させて焼結するように、1500℃と1200℃〜1
400℃との間で、複数回上下動させて焼結するのが、
性能に優れた触媒が得られることから好ましい。更に、
温度を上下動させる幅を徐々に小さくするのが良い。
は白金を含有する触媒とを一緒に使用する。
ては、Pt―Re触媒、Pt―Pd−Re触媒等が挙げ
られるが、Ptを含有するものであれば良く、特に限定
されない。
クス触媒に混合使用しても、或いは容器に別々に収容し
て使用しても良い。また、触媒を収容する容器の網状部
等に白金をコーティングしても良い。
は白金を含有する触媒の混合割合は、0.5〜20重量
%が好ましい。0.5重量%よりも少量であると黒煙量
は低下するがNOX 量は増大し、20重量%よりも多
すぎるとNOX 量は低下するが黒煙量は増大する。
助触媒として磁石を併用すると、黒煙量とNOX 量の
両方を大幅に低下させることができる。セラミックス触
媒と白金だけでは、NOX 量を大幅には減少させるこ
とができない。
も電磁石も使用することができる。磁石の使用割合は、
総重量(セラミックス触媒、白金触媒及び磁石の合計
量)の25〜35重量%使用するのが好ましい。
が十分減少しないし、多すぎると黒煙量が増加する。
を充填したパイプの外側にコイルを巻きつけ、コイルに
通電して磁石の作用を奏するようにすれば良い。
IS R2205による)が1.0%以下、圧縮強さ
(JIS A5210による)が6,000kg/cm
2 以上、摩耗減量(JIS A5209 7.8によ
る)が0.1g以下であるのが良い。
で、できるだけゼロに近いのが好ましい。
れば、車両に搭載した際の走行中の振動、衝撃に対して
欠けや摩耗等の損傷を少なくすることができ、触媒セラ
ミックスを長期にわたり安定的且つ経済的に使用するこ
とができる。
ていると、セラミックス本体が有する気孔から燃料成分
が内部に浸潤する現象が生じる。触媒機能を発揮させる
ためには、セラミックスの表面積が大きく、多孔質の方
が好ましいが、燃料成分の浸潤は、セラミックスの組織
を脆弱化させ表面剥離や欠けの原因となる。
させ、その前後の圧縮強さ試験の結果、JIS R22
05によるセラミックス粒の吸水率が、1%を越えるも
のでは、強度劣化が起こることが判明した。
行中の振動によるセラミックスの欠けや摩耗等)は、セ
ラミックスの寿命短縮による経済的損失だけでなく、そ
の欠けにより発生する粒子や微粉末が燃焼室部分に侵入
してエンジン部分の損傷原因となったり、フイルター詰
まり等の原因となり、その影響は極めて大きい。
耐摩耗性の異なるセラミックスを金属容器に充填し、車
両(トラック)に載せて約1ヶ月間、約150時間走行
した後、その前後のセラミックス粒の減量に基づいて測
定した。
磁器質タイル)による落砂式摩耗試験機で測定した測定
値(摩耗減量)で0.2gを越えるサンプルは、僅かで
あるが摩耗の痕跡が認められたが、0.1g以下では摩
耗の痕跡が全く認められなかった。
るが、本発明はこれら実施例に限定されない。 実施例1 酸性粘土15重量部、ThO2 22重量部、CeO2
32重量部、ZnO22.5重量部、SnO2 2.5
重量部及びCoO0.7重量部を混合し、粒度12ミク
ロンに粉砕した。
元炉中で還元焼結した。焼成条件は、図1に示すよう
に、1500℃まで昇温させるのに3時間、1500℃
付近で8時間、1500℃から1250℃に30分間で
降下させて5時間、1500℃に30分間で昇温させて
8時間、1300℃に30分間で降下させて5時間、1
500℃に30分間で昇温させて8時間、1350℃に
30分間で降下させて5時間、1500℃に昇温させて
8時間焼結した。
多種の形状にして使用することができる。ハニカム形状
の大きな形状のものと、球状、円柱状などの適当な形状
で0.5〜50mm程度の直径(又は縦、横の長さ)の
ものとを一緒に使用するのが良い。
形状5約300g、直径若しくは縦、横5mm〜10m
mの多種形状の触媒6約300g)と永久磁石の小球7
(300g)とを使用した。図2に示すように、車両
(約22万k走行済みのいすず(株)のディーゼルエン
ジン車(4t車))のタンク1とエンジン2との間の配
管3に連結した容器4に触媒を充填した。尚粒状白金―
レニウム触媒100gは、触媒を収容した金属製の網状
容器8の先端にコーテイング9した。30Km走行後
に、黒煙量、NOX 量、CO量、HC量とを測定し
た。
記実施例と同様に行って、黒煙量とNOX 量とを測定
し、結果を比較例1〜7として、次表1に併記した。
した。
混合した。
を使用する以外は、実施例2と同様にして、黒煙量とN
OX 量とを測定した。結果を実施例3〜7として、後
記表3に示す。
を1/3程度入れ、軽油を瓶の2/3迄入れて蓋に釘穴
程の孔を開け、日当たりの良い窓側に放置して置いた。
15日程度後に、日光が当たってガラス瓶内の温度が上昇
すると、軽油が動き出し、釘穴より霧状に噴射し出し
た。尚、比較のため、セラミックス触媒を使用しない以
外は同じ条件のガラス瓶からは、何の変化も観察されな
かった。
ミックス触媒の触媒効果によって、低分子量の揮発性成
分に分解されたものと推定される。
されているわけではないが、上記実施例3から本発明の
セラミックス触媒によって、化石燃料が低分子になるの
で、燃焼し易くなるから、窒素が酸化され難い条件でも
ほぼ完全燃焼が達成されるためと推定される。
に記載の発明によれば、燃焼前の化石燃料を改質し、他
の触媒と併用することによって、黒煙量とNOX 量と
の両方を著しく減少させることができるというこの種従
来の触媒には全く見られない絶大な効果を奏する。
を接触分解するというこの種従来の触媒には全く見られ
ない作用を奏するので、他の触媒と組み合わせることに
よって、黒煙量とNOX 量との両方を著しく減少させ
ることができるという従来にない効果が得られる。
及び時間を示す線図である。
図である。
Claims (8)
- 【請求項1】化石燃料タンクとエンジン燃焼室との間に
配置される化石燃料を改質する触媒であって、該触媒
は、粘土とセリウム及びトリウムとを主成分とし、これ
を還元焼結した前記化石燃料を接触分解するセラミック
ス触媒と、白金触媒若しくは白金を含有する触媒と、磁
石とを有することを特徴とする化石燃料を改質する触
媒。 - 【請求項2】前記白金触媒若しくは白金を含有する触媒
を、前記セラミックス触媒に対し、0.5〜20重量%
使用してなる請求項1に記載の触媒。 - 【請求項3】前記還元焼結を、800〜1500℃で行
う請求項1又は2に記載の触媒。 - 【請求項4】前記還元焼結を、800〜1500℃の温
度範囲内で、温度を100℃以上複数回上下動させなが
ら焼結させる請求項3に記載の触媒 - 【請求項5】前記セラミックス触媒が、更に亜鉛、ス
ズ、マグネシウム及びコバルトを含有する請求項1〜4
のいずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項6】前記磁石が、永久磁石であり、該永久磁石
を触媒総重量の25〜35重量%使用する請求項1〜5
のいずれか1項に記載の触媒。 - 【請求項7】粘土とセリウム及びトリウムとを主成分と
し、これを還元焼結したことを特徴とする化石燃料を接
触分解するセラミックス触媒。 - 【請求項8】前記セラミックス触媒が、更に亜鉛、ス
ズ、マグネシウム及びコバルトを含有する請求項7に記
載の触媒。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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