JP2003024770A

JP2003024770A - 触媒を用いた物質変換装置及び物質変換方法

Info

Publication number: JP2003024770A
Application number: JP2001211142A
Authority: JP
Inventors: Kanji Irie; 寛治入江
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2003-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマ反応や触媒反応をより一層効率的に
行うことができ、変換効率の良好な物質変換装置を提供
する。【解決手段】物質変換装置４０は、プラズマ発生電極
４２，４３にプラズマ発生用電圧を印加して、プラズマ
Ｐを発生させ、そのプラズマＰに基づく光を反応容器４
４内に配置された光触媒２０に照射し、その状態で被処
理気体Ｇを反応容器に流入させて光触媒２０と接触させ
ることにより、被処理気体Ｇを目的物質に変換させる。
反応容器４４には被処理気体導入口４と排出口５とが形
成され、かつ該反応容器４４の内部に、被処理気体導入
口４から被処理気体Ｇを迂回させつつ排出口５に導く気
体誘導部材３０が配置され、その気体誘導部材３０によ
り形成される迂回した気体流通経路に沿って光触媒２０
を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ及び触媒に
よる物質変換装置及び方法に関し、特に水蒸気を含む混
合気体から水素ガスを生成する物質変換装置及び方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラズマを使用した数々の物質変
換方法が行われている。なかでも、地球環境問題の観点
から、自動車の排気ガスなどに含まれるＮＯｘやＳＯｘ
を分解除去する方法等が広く行われている。

【０００３】また、エネルギー資源としての水素ガス
が、その無尽蔵な資源や、燃焼させても水に戻るだけで
汚染物質が発生しない等の特質を有しているため、近年
特に注目を集めている。得られた水素ガスは、例えば燃
料電池の燃料として電力を供給したり、ロケットエンジ
ンの燃料に使用されたりするなど用途は多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、水素ガスの生成
方法としては、水を電気分解する方法や、複数の熱化学
反応を組み合わせて、反応物質を循環使用しながら水か
ら分解する熱化学反応法などが知られている。しかしな
がら、上記の電気分解や熱化学反応法では、水素の製造
コストが高くなるという問題がある。さらに、熱化学反
応法では、原料に主として石油を使用するので、水素ガ
スの製造に伴ってＣＯやＣＯ_２等の有害物質が発生す
る。汚染物質が発生しないようにするためには、石油に
含まれる炭素やイオウを取り除く必要があり、その製造
工程が増え短時間で水素ガスを製造できないという問題
もある。

【０００５】そこで、特開平１１−２７８８０２号公報
には、プラズマ反応と触媒金属を用いた触媒作用とによ
り、水素ガスを発生させる方法が開示されている。しか
し、この方法では、プラズマ反応と金属触媒反応とを単
に組み合わせているに過ぎず、濾過する気体のごく一部
が触媒表面と極めて短時間しか接触できないため反応効
率が悪い。また、このような水素ガス発生方法にとどま
らず、プラズマと触媒反応を用いた物質変換方法におい
ては、さらなる変換効率の向上が望まれている。

【０００６】本発明の課題は、プラズマ反応及び触媒反
応をより一層効率的に行うことができ、変換効率の良好
な物質変換装置及びそれを用いた物質変換方法を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明の光触媒を用いた物質変換装
置は、プラズマ発生電極にプラズマ発生用電圧を印加し
て、触媒が配置された反応容器内にプラズマを発生さ
せ、その状態で被処理気体を前記反応容器に流入させて
触媒と接触させることにより、被処理気体を目的物質に
変換させる物質変換装置であって、反応容器には被処理
気体導入口と排出口とが形成され、かつ該反応容器の内
部に、被処理気体導入口から被処理気体を大きく迂回さ
せつつ排出口に導くことによって反応時間を著しく増大
させる気体誘導部材が配置され、その気体誘導部材によ
り形成される迂回した気体流通経路に沿って触媒を配置
したことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の触媒を用いた物質変換方法
は、上記本発明の物質変換装置を使用して実施されるも
のであり、プラズマ発生電極にプラズマ発生用電圧を印
加して、触媒が配置されている反応容器内にプラズマを
発生させ、その状態で反応容器に対し被処理気体を被処
理気体導入口から導入し、迂回した気体流通経路に沿っ
て流しながら触媒と接触させることにより、被処理気体
を目的物質に変換させることを特徴とする。

【０００９】上記本発明の装置及び方法によると、被処
理気体中の物質をプラズマにより著しく活性化でき、か
つ反応容器内に配置された触媒に接触させることで被処
理気体中の物質の触媒反応による変換を効果的に進行さ
せることができる。さらに、本発明においては、該反応
容器の内部に、被処理気体導入口から被処理気体を迂回
させつつ排出口に導く気体誘導部材が配置され、その気
体誘導部材により形成される迂回した気体流通経路に沿
って触媒を配置したので、気体流通経路に配置される触
媒と被処理気体との接触時間を大幅に高めることがで
き、ひいては、被処理気体の目的物質への変換を一層効
率的に行うことができる。

【００１０】また、本発明においては、上記触媒は光触
媒であって、プラズマに基づく光を該光触媒に照射し、
その状態で該光触媒に被処理気体を接触させるのがよ
い。上記本発明の機構としては、プラズマ発光に基づく
光が光触媒に照射され、その状態で光触媒に被処理気体
を接触させることによって、光触媒反応が促進されるこ
とが考えられる。また、プラズマの発生熱により、導入
された被処理気体が熱的にも励起され、光触媒による光
触媒反応が一層効率良く促進される機構も推測される。
被処理気体は、例えば水蒸気を含有する気体（例えば空
気）とすることができ、目的物質を水素ガスとすること
ができる。このようにすると、無尽蔵に存在する水資源
から、クリーンなエネルギー資源である水素ガスを効果
的に発生させることが可能となり、将来のエネルギー問
題あるいは環境問題の解決に大いに寄与することができ
る。

【００１１】プラズマは、プラズマ発生電極にプラズマ
発振用の高周波を印加するのみで簡単に発生させること
ができ、プラズマを発生させるための消費電力も１００
Ｗ以下とそれほど大きくならないので、生成コストも軽
減される。さらに、上記の方法を実施するための装置の
要部はプラズマ発生部と光触媒保持部さえ含んでいれば
良いから簡便であり、設置等も容易に行える。また、プ
ラズマの発生に伴ってプラズマ発光が起こるが、触媒を
光触媒とすれば、そのプラズマ発光に基づく光を光触媒
に照射することによって、光触媒の光触媒反応が促進す
るようになるので、プラズマ発光によるエネルギーの消
費が光触媒反応のエネルギーとして使用されるためエネ
ルギー効率をさらに向上できる利点がある。

【００１２】プラズマ発生電極としては、プラズマを発
生させる電極面の少なくとも一部に、触媒を保持させた
触媒保持領域を形成したものを使用することができ、気
体流通経路を該触媒保持領域に沿って形成することがで
きる。このようなプラズマ発生電極は大気圧下でプラズ
マを発生させるとともに、その一部が触媒保持領域とし
て触媒反応に寄与することになり、装置の簡略化及び装
置の小型化、ひいては低コスト化が可能となる。さら
に、プラズマが発生する空間と、触媒反応が行われる空
間とが接することになるため、プラズマによって熱励起
された被処理気体は直ちに触媒に接触する。さらに、触
媒として光触媒を使用する場合、プラズマの光がほとん
ど減衰せずに光触媒に照射されること、プラズマ発熱に
より触媒を熱的に励起する効果も期待できることなどか
ら、光触媒反応を一層効率良く進行させることができ
る。

【００１３】反応容器は、具体的には、プラズマ発生電
極の一方をなす棒状の中心電極の軸線周りを取り囲む中
空の筒状部材を有するものを使用でき、中心電極の外周
面と筒状部材の内周面との隙間空間に気体誘導部材を配
置することができる。筒状の反応容器の軸線方向に中心
電極を配置し、その表面に触媒保持領域を形成すれば、
両者の隙間を気体流通経路の形成空間として利用できる
ので装置をコンパクトに構成できる。この場合、中心電
極の外周面と筒状部材の内周面との少なくともいずれか
を触媒保持領域とすれば、触媒保持領域と気体との接触
状態も常時維持できるから、反応効率向上の観点におい
て有利である。気体誘導部材は、例えば、軸線方向の気
体の流通を半径方向もしくは周方向に迂回させる部材と
して構成することで、気体流通経路を効果的に延長でき
る。

【００１４】上記気体誘導部材は、反応効率向上の観点
において、導入される被処理気体の触媒が接触する際に
おける流速が急激に低減しないように、気体流通経路内
での配置形態及びその形状等を配慮することが望まし
い。つまり、一定以上の流速を保ちつつ触媒との接触時
間も長くすることが、反応効率を向上させる観点におい
て有効である。特に水蒸気から水素ガスを発生させる場
合は、流速を大きくすることで、副生成物である酸素と
水素との再反応抑制にも効果がある。

【００１５】具体的には、気体誘導部材を中心電極の外
周面に沿って配置される螺旋状形態で設け、該螺旋状の
気体誘導部材の間に気体流通経路を螺旋状に形成するこ
とができる。これによれば、筒状部材の周方向に沿った
流れを形成することで流通する気体に乱流を生じにくく
なり、気体が適度に混合され、かつ、流速の損失は抑制
しながら触媒表面との間で定常的、効率的かつ長時間に
わたる接触状態を形成できる。これにより、反応効率を
一層高めることができる。

【００１６】この場合、螺旋状の気体誘導部材は、筒状
部材の内周面と中心電極の外周面とに、周方向に渡って
接して配置することが望ましい。このようにすると、螺
旋状の経路の隣接部分間で気体の漏洩が生じにくくな
り、気体の流れを螺旋経路に沿って迂回させる効果を一
層高めることができる。

【００１７】上記装置を用いた本発明の物質変換方法に
おいて、水蒸気を含有した気体を被処理気体とし、水素
を目的物質として得る場合、メタンガスと水蒸気とを含
有した混合気体を被処理気体として使用することができ
る。この場合、水蒸気とともにメタンガスも水素源とし
て活用され、メタン分子の媒介によって水素生成反応の
効率を向上させることができる。また、例えば、し尿や
有機汚泥あるいは生ゴミ等の集積場、さらには自動車の
排気ガスなどでは多量のメタンガスが発生するので、こ
れを有効活用できることから、環境対策の観点において
も好適であるといえる。また、メタンガスと水蒸気とか
ら水素ガスを生成した場合、残留原子は一酸化炭素及び
炭酸ガス（二酸化炭素）を生成する。水素ガスは、例え
ば公知の水素分離膜を用いて分離できるが、例えば冷凍
液化あるいは水へのバブリングなどにより一酸化炭素及
び炭酸ガスを選択的に除去してもよい。さらに、水蒸気
のみから水素を発生する場合、並行して生成する酸素と
の再反応により一部が水分子に戻って効率が下がる懸念
があるが、炭酸ガスは非常に安定であり、生成した水素
ガスとの再反応による効率低下は起こりにくい。

【００１８】また、本発明の物質変換方法においては、
上記のようにメタンと水蒸気の混合気体を被処理気体と
し、水素ガスを発生させる方法のほかに、被処理気体
は、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）及び
炭酸ガス（ＣＯ_２）等として、これらの分解にも使用す
ることができる。

【００１９】次に、本発明に使用されるプラズマ発生電
極は、触媒性粒子の少なくとも一部が電極面に露出する
ように、触媒性粒子がプラズマ発生電極の、少なくとも
電極面を含む表層部に分散される形態で含有されている
のが良い。このような形態を採用することによって、触
媒性粒子が被処理気体と、より効率良く接触するように
プラズマ発生電極に保持されることになる。触媒性粒子
としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ等の金属粒
子にて構成することが可能である。また、触媒を光触媒
とする場合、プラズマ発生電極は、触媒性粒子が後述す
る酸化チタン等の酸化物光触媒粒子として含有され、か
つＡｕ、Ａｇ及びＰｔの１種又は２種以上を主成分とす
る金属と組み合わせる形にて構成されているものを使用
できる。酸化チタンはアナターゼとルチルの割合が４：
６であるものが良い。これらの光触媒はプラズマにより
格子欠損が生じて、さらに光触媒性が増すという利点が
ある。プラズマ発生電極に用いる金属及び光触媒性粒子
を、上記のようにすれば、光触媒の触媒活性が高めら
れ、物質変換をより効率的に進行させることができる。
なお、本明細書において「主成分」とは、最も重量含有
率の高い成分のことをいう（「主体に」及び「主に」も
同様）。

【００２０】また上記の酸化物光触媒粒子は、酸化物光
触媒のカチオンとなる光触媒性金属カチオン元素と、光
触媒性金属カチオン元素よりも酸化傾向の小さい金属と
の合金中の光触媒性金属カチオン元素を選択酸化するこ
とによって形成されたものとすることができる。光触媒
性金属カチオン元素としては、チタン、亜鉛、錫、スト
ロンチウム、タングステン、等があげられる。これら光
触媒性金属カチオン元素を酸化させることにより酸化物
光触媒粒子が得られるが、これら酸化物光触媒粒子は電
極中に分散的に含有されている必要がある。そこで、光
触媒性金属カチオン元素とそれよりも酸化傾向の小さい
元素との合金を、光触媒性金属カチオン元素を酸化させ
るには十分であるが、合金を構成している他の元素を酸
化させるには不充分な酸化性の雰囲気下にて熱処理し、
光触媒性金属カチオン元素のみを選択酸化して、電極中
に分散的に酸化物光触媒性粒子を生成させることによ
り、上記課題を解決することができる。

【００２１】酸化物光触媒粒子は酸化チタン系光触媒を
主体に構成することができる。これにより、光触媒反応
効率をさらに高めることができる。特に、酸化チタン系
光触媒の中でも二酸化チタンは、光触媒活性が高く、物
質変換を促進する効果に優れている。なお、二酸化チタ
ンの化学量論組成はＴｉＯ_２であるが、酸素欠陥により
化学量論式が酸素不足側へ若干ずれることもありえる。
また、本発明の二酸化チタンは低温安定型のアナターゼ
型結晶構造のものが触媒活性にも優れているので本発明
に好適に使用することができるが、ルチル型結晶構造の
ものが一部含まれていてもかまわない。上記の二酸化チ
タン系光触媒の光励起を促進するためには、波長帯が２
００〜８００ｎｍの可視光あるいは紫外線を照射するこ
とが望ましい。波長が２００ｎｍ以下の波長はプラズマ
により発生させることが困難であり、８００ｎｍを超え
ると、酸化チタン系光触媒の光励起が困難となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
の図面を用いて説明する。図１は本発明の水蒸気から水
素ガスを生成する物質変換方法に基づく物質変換装置の
一例を概念的に示すものである。特に、触媒として光触
媒を使用する場合について説明する。この物質変換装置
４０では、プラズマ発生電極としての、中心電極４２及
び帯状電極４３（以下、プラズマ発生電極４２、４３と
もいう）が同心的に形成されている。また、中心電極４
３には、光触媒保持領域としての中心電極４２外周面４
２ａに光触媒２０が保持されている。そして、これらの
電極４２、４３にプラズマ発生用高周波電源３によりプ
ラズマ発生用高周波電圧を印加してプラズマＰを発生さ
せるとともに、そのプラズマＰに基づく光を光触媒２０
に照射する。そして、その状態で少なくとも水蒸気を含
む被処理気体Ｇを光触媒に接触させることにより目的物
質である水素ガスを発生させる。中心電極４２の外周面
と帯状電極４３の内周面との間には気体流通経路５０が
形成されている。

【００２３】気体流通経路５０に被処理気体Ｇを導入す
るための被処理気体導入口４と、発生した水素ガスを含
有する処理済気体を排気するための排気口５とが備えら
れた筒状部材４４内部において、中心電極４２及び帯状
電極４３の間にプラズマＰを発生させて、その状態で気
体流通経路５０に被処理気体Ｇを流通させるようになっ
ている。

【００２４】被処理気体Ｇは、乾燥空気を水分発生器４
１に導入することによって、目的の絶対湿度に水分量を
調整した空気（すなわち、水蒸気を含有する空気）であ
る。絶対湿度の調整は、気体の流れを二分し、一方を乾
燥させて乾燥空気とし、他方は水分を加え飽和湿り空気
とし、両者の混合比を調節することで目的の湿度を得る
分流法を採用している。

【００２５】発生した水素ガスは、排気口５を通過し、
水素分離膜４５で他の物質と分離された後、水素吸蔵合
金モジュール４６に吸蔵される。吸蔵された水素は、加
熱あるいは減圧により水素吸蔵合金モジュール４６から
脱蔵され、使用に供することができる。

【００２６】本発明においては、気体流通経路５０に
は、該気体流通経路５０内に流入される被処理気体Ｇを
光触媒２０に接触しやすいように誘導する気体誘導部材
３０が配置されている。該気体誘導部材３０は中心電極
４２の外周面に巻きつけられる形態にて螺旋状に形成さ
れている。

【００２７】上記の気体誘導部材３０の具体的な形態を
図２に示す。図２（ａ）は、図１に示す物質変換装置４
０の中心電極４２及び筒状部材４４並びに気体誘導部材
３０の配置形態を示す斜視図である。気体誘導部材３０
が中心電極４２に巻きつけられる形態にて、気体流通経
路５０内に配置されている。図２（ａ）においては、該
気体誘導部材３０が中心電極４２に接触して形成されて
いる。被処理気体Ｇは、中心電極４２の周りを螺旋状に
進行する形で迂回しつつ被処理気体導入口４から排出口
５に向けて流通する。このような螺旋状の流通経路を採
用することにより、被処理気体Ｇの流速を速くしても、
気体流通経路５０内から外部に流出するまでの間に光触
媒２０により長時間接触させることができ、発生する水
素ガスの変換効率をより大幅に向上できる。また、流速
を大きくできるので、生成した水素が酸素と再反応する
ことを効果的に抑制できる。なお、図１では、筒状部材
４４の内周面と気体誘導部材３０との間には隙間が形成
され、被処理気体Ｇの一部は気体誘導部材３０を乗り越
える形で、半径方向に迂回した流れも生ずる。

【００２８】気体誘導部材３０は、図２（ｂ）に示すよ
うに、筒状部材４４の内周面４４ａに接触するように形
成することもできる。これによれば、気体誘導部材３０
を軸線方向に乗り越える流れが減少し、螺旋状の流れ成
分を大きくすることができるから、適度な乱流とともに
触媒表面と接触するガス分子が多くなり、且つ長時間反
応に関与できる。他方、気体誘導部材３０は、図２
（ｃ）に示すように、筒状部材４４の内周面４４ａには
接触し、中心電極４２の外周面４２ａには接触しないよ
うな形態とすることも可能である。該構成は、例えば、
筒状部材４４の内周面４４ａを光触媒保持領域として使
用する場合に、変換効率向上を図る上で効果がある。

【００２９】なお、気体誘導部材３０は、絶縁性を有す
る例えばセラミックス等の材料により構成されている。
具体的には、良好な絶縁性及び耐久性を有することか
ら、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、サ
イアロン、ジルコニア、アルミナ、イットリア、チタニ
ア、マグネシア等のセラミックス材料を好適に使用する
ことができる。さらには、該気体誘導部材３０を後述す
る方法により、中心電極４２と同様に光触媒２０を保持
する光触媒保持領域を有するものとして構成することも
可能である。これにより、中心電極４２に保持されてい
る光触媒２０とともに、気体誘導部材３０に保持される
光触媒２０によっても光触媒反応が進行し、ひいては、
更なる変換効率の向上が実現できる。

【００３０】気体誘導部材は、気体の流れを迂回させる
ことができるものであれば、他にも種々の形態が可能で
ある。例えば、軸線方向において螺旋状に連続する形態
に限らず、図２（ｄ）のように、リング状の気体誘導部
材３０’を、軸線方向に断続的に配置することも可能で
ある。これらの気体誘導部材３０’は、隣接するもの同
士の間で周方向に気体の流れを回転させ、周方向の迂回
効果を生ずる一方、軸線方向に気体を乗り越えさせるこ
とで半径方向の迂回効果ももたらす。

【００３１】また、図３に示す例では、気体誘導部材３
０を、中心電極４２の外周面４２ａに形成される凸状部
としている。図４に該凸状部の形成方法の概略を示す。
先ず、図４（ａ）に示す中心電極４２の外周面４２ａ
に、図４（ｂ）のように金属メッシュ４６を巻付ける。
そして、図４（ｃ）のように、この状態のまま該中心電
極４２を、無機絶縁材料、溶融したガラス酸化物からな
る釉薬４７に浸漬して引き上げ、冷却した後、（ｄ）に
示す金属メッシュ４６を取り除く（図４（ｄ））。これ
により、中心電極４２の外周面には、金属メッシュ４６
にて覆われなかった領域に、釉薬凝固物が凸状に残留し
て気体誘導部材３０’’が形成される。

【００３２】次に、プラズマ発生電極としての中心電極
４２及び帯状電極４３は、プラズマＰを発生させる電極
面の少なくとも一部、本実施例では対向する電極面の全
面にわたって、光触媒２０を保持させた光触媒保持領域
となっている。このようなプラズマ発生電極４２、４３
は、例えばチタンとチタンよりも酸化傾向の小さい金属
（例えばＡｇ、Ａｕ、及びＰｔ等の貴金属）との合金か
らなる電極基板中のチタンを酸化させることにより（い
わゆる内部酸化法）、光触媒性の二酸化チタン、例えば
アナターゼ型二酸化チタンを形成することにより得るこ
とができる。このとき電極基板中のチタンの含有量は、
０．１〜３０重量％の範囲に設定するのが良い。チタン
量が０．１重量％未満のときは、二酸化チタンの含有量
が不充分となり、光触媒作用による効果が十分に得られ
ない。また、３０重量％を超えると電極の導電性が損な
われ、プラズマ発生に支障をきたす場合がある。図５
（ａ）に、上記の方法（内部酸化法）によって得られた
電極の模式図を示す。内部酸化法によれば、図５（ａ）
に示すように、電極基板中に光触媒性粒子２０が分散形
成される。

【００３３】このような中心電極４２を内部酸化法によ
って作製する具体例を以下に説明する。すなわち、Ａｇ
（Ａｇ合金でもよい）にＴｉを０．３〜３０原子％添加
し、アルゴン雰囲気下で、１５００℃にて溶解し、イン
ゴットを作製後、圧延と焼鈍を繰り返し２ｍｍの厚さの
板状試料を作製する。この試料を１気圧のアルゴン中で
１０５０℃にて１〜２時間の熱処理を行い、その後、純
酸素１〜１０気圧中で、５００〜６００℃にて８〜１２
時間保持する。このように作製された電極材は、図７
（ａ）に示すように、Ａｇマトリックス中に光触媒性の
酸化チタン微粒子（例えばアナターゼ型二酸化チタン
（ＴｉＯ_２）微粒子）が分散的に形成されたものとな
る。また、金属としてはＡｇの他にＡｕあるいはＰｔ
（いずれも合金を含む）などが好適に使用することがで
きる。また、図７（ｂ）に示すように、銀鏡反応により
二酸化チタン粒子の表面に金属Ａｇを析出させた複合粉
末を電極形状に成形し、焼結することにより作製するこ
ともできる。

【００３４】なお、電極の表層部に位置する光触媒性粒
子２０を電極表面に露出させた構造は、他の電極構成を
採用しても得ることが可能である。例えば、電極基材と
なる金属粉末に光触媒性粒子２０を混合して成形し、こ
れを焼結する方法を採用することもできる。また、光触
媒は、例えば溶射法、ゾルゲル法、あるいは高周波スパ
ッタリングやイオンプレーティングなどの気相成膜法等
の方法によって、図５（ｂ）に示すように、電極基材の
表面に形成するようにしても良い。

【００３５】図６に示すように、プラズマ発生電極４
２，４３にプラズマ発生用高周波電圧を印加し、プラズ
マＰを発生させる。これにより、該被処理気体Ｇ中の水
蒸気等の物質が励起されて、ラジカル状態となる。そし
て、中心電極４２の外周面４２ａには光触媒保持領域１
０が形成されており、そのプラズマ発光に基づく光をこ
れに保持されている光触媒２０に照射しつつ、その状態
で上記ラジカル状態の被処理気体Ｇを光触媒２０に接触
させれば、プラズマＰの放電及び光触媒２０の光触媒作
用により、水素ガスＨ_２及び酸素ガスＯ_２が発生する。
こうして発生した水素ガスは、例えばＬａＮｉ_５等の水
素吸蔵合金を用いた貯蔵モジュールを用いて貯蔵してお
くことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の物質変換方法に基づく物質変換装置の
一例を示す該略図。

【図２】気体誘導部材の配置形態をいくつか示す模式
図。

【図３】気体誘導部材が形成された中心電極の一例を示
す模式図。

【図４】図３に示す気体誘導部材を中心電極の外周面に
形成する方法を示す模式図。

【図５】中心電極に形成される触媒の配置形態の一例を
示す模式図。

【図６】本発明における物質変換反応を説明する模式
図。

【図７】プラズマ発生電極の作製方法をいくつか説明す
る図。

【符号の説明】

１プラズマ発生電極２光触媒（触媒）１０光触媒保持領域（触媒保持領域）４２中心電極４３帯状電極２０光触媒性粒子（触媒性粒子）Ｇ被処理気体Ｐプラズマ３０気体誘導部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ発生電極にプラズマ発生用電圧
を印加して、触媒が配置された反応容器内にプラズマを
発生させ、その状態で被処理気体を前記反応容器に流入
させて前記触媒と接触させることにより、前記被処理気
体を目的物質に変換させる物質変換装置であって、前記反応容器には前記被処理気体導入口と排出口とが形
成され、かつ該反応容器の内部に、前記被処理気体導入
口から被処理気体を迂回させつつ前記排出口に導く気体
誘導部材が配置され、その気体誘導部材により形成され
る迂回した気体流通経路に沿って前記触媒を配置したこ
とを特徴とする触媒を用いた物質変換装置。
【請求項２】前記プラズマ発生電極として、プラズマ
を発生させる電極面の少なくとも一部に、前記触媒を保
持させた触媒保持領域を形成したものを使用し、前記気
体流通経路を該触媒保持領域に沿って形成する請求項１
に記載の触媒を用いた物質変換装置。
【請求項３】前記反応容器は、前記プラズマ発生電極
の一方をなす棒状の中心電極の軸線周りを取り囲む中空
の筒状部材を有し、前記中心電極の外周面と前記筒状部
材の内周面との隙間空間に前記気体誘導部材が配置され
る請求項１又は２に記載の触媒を用いた物質変換装置。
【請求項４】前記中心電極の外周面と前記筒状部材の
内周面との少なくともいずれかが前記触媒保持領域とさ
れている請求項３記載の触媒を用いた物質変換装置。
【請求項５】前記気体誘導部材は、前記中心電極の外
周面に沿って配置される螺旋状形態で設けられ、該螺旋
状の気体誘導部材の間に前記気体流通経路が螺旋状に形
成される請求項４に記載の触媒を用いた物質変換装置。
【請求項６】螺旋状の前記気体誘導部材は、前記筒状
部材の内周面と前記中心電極の外周面とに、周方向に渡
って接して配置される請求項５に記載の触媒を用いた物
質変換装置。
【請求項７】前記触媒は光触媒であって、前記プラズ
マに基づく光を該光触媒に照射し、その状態で該光触媒
に被処理気体を接触させる請求項１ないし６のいずれか
１項に記載の触媒を用いた物質変換装置。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１項に記載
の物質変換装置を使用し、前記プラズマ発生電極にプラ
ズマ発生用電圧を印加して、触媒が配置されている反応
容器内にプラズマを発生させ、その状態で前記反応容器
に対し被処理気体を前記被処理気体導入口から導入し、
前記迂回した気体流通経路に沿って流しながら前記触媒
と接触させることにより、前記被処理気体を目的物質に
変換させることを特徴とする触媒を用いた物質変換方
法。
【請求項９】前記被処理気体は、水蒸気を含有する気
体であって、前記目的物質は水素ガスである請求項８記
載の触媒を用いた物質変換方法。