JP2003047827A - 排ガス浄化用素子 - Google Patents
排ガス浄化用素子Info
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】固体電解質の厚さに係わらず低温域でもHC，CO
及びNOx をより効率よく浄化でき、かつ消費電力の少な
い素子とする。 【解決手段】イオン伝導体からなる基板 100と、基板 1
00の同一表面上に互いに間隔を隔てて形成された一対の
電極 101， 102と、から構成した。固体電解質表面イオ
ン伝導としたことにより、同一時間内に生じるイオン伝
導量が固体電解質内イオン伝導に比べて増大する。また
素子の動作温度を低温化することができるため、カソー
ド極 101へのNOの吸着量が増加し、NOの還元浄化の選択
性が向上する。それと同時に、基板 100表面上に多量の
酸素イオン（活性酸素）が生成し、この酸素イオンによ
って排ガス中のHC及びCOが効率よく酸化浄化される。
及びNOx をより効率よく浄化でき、かつ消費電力の少な
い素子とする。 【解決手段】イオン伝導体からなる基板 100と、基板 1
00の同一表面上に互いに間隔を隔てて形成された一対の
電極 101， 102と、から構成した。固体電解質表面イオ
ン伝導としたことにより、同一時間内に生じるイオン伝
導量が固体電解質内イオン伝導に比べて増大する。また
素子の動作温度を低温化することができるため、カソー
ド極 101へのNOの吸着量が増加し、NOの還元浄化の選択
性が向上する。それと同時に、基板 100表面上に多量の
酸素イオン（活性酸素）が生成し、この酸素イオンによ
って排ガス中のHC及びCOが効率よく酸化浄化される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧印加による主
として酸素イオンのイオン伝導を利用して、排ガス中の
HC，CO及びNOx を浄化できる排ガス浄化用素子に関す
る。
として酸素イオンのイオン伝導を利用して、排ガス中の
HC，CO及びNOx を浄化できる排ガス浄化用素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】環境保全の観点から、自動車などから排
出される排ガス中のHC，CO及びNOx の浄化が大きな課題
となり、各種の排ガス浄化用触媒が利用されている。ま
た地球温暖化原因物質の一つであるCO2 の排出も抑制す
る必要があり、酸素過剰雰囲気下で希薄燃焼するリーン
バーンエンジンも多用されている。リーンバーンエンジ
ンによれば、消費される燃料量が低減されるため、結果
的にCO2 の排出を抑制することができる。
出される排ガス中のHC，CO及びNOx の浄化が大きな課題
となり、各種の排ガス浄化用触媒が利用されている。ま
た地球温暖化原因物質の一つであるCO2 の排出も抑制す
る必要があり、酸素過剰雰囲気下で希薄燃焼するリーン
バーンエンジンも多用されている。リーンバーンエンジ
ンによれば、消費される燃料量が低減されるため、結果
的にCO2 の排出を抑制することができる。
【０００３】しかしながら希薄燃焼においては、排ガス
雰囲気も酸素過剰のリーン雰囲気となるため、NOx の還
元浄化はきわめて困難となる。
雰囲気も酸素過剰のリーン雰囲気となるため、NOx の還
元浄化はきわめて困難となる。
【０００４】そこで特開平9-299747号公報には、Au，A
g，Pt及びPdから選ばれる少なくとも一つを含む電極
と、酸素イオン導電性を有する固体電解質からなる素子
において、電極又は固体電解質の少なくとも一方にMg，
Co，Niなどの異種元素を複合化した排ガス浄化用素子が
開示されている。そして固体電解質を管状に形成し、そ
の外周表面と内周表面にそれぞれ電極を形成して素子と
されている。
g，Pt及びPdから選ばれる少なくとも一つを含む電極
と、酸素イオン導電性を有する固体電解質からなる素子
において、電極又は固体電解質の少なくとも一方にMg，
Co，Niなどの異種元素を複合化した排ガス浄化用素子が
開示されている。そして固体電解質を管状に形成し、そ
の外周表面と内周表面にそれぞれ電極を形成して素子と
されている。
【０００５】この排ガス浄化用素子によれば、両電極間
に直流電圧を印加することによりカソード極でNOx を窒
素と酸素に分解し、印加電圧を駆動力として生成した酸
素イオンをアノード電極側に移動させ、アノード電極か
ら酸素分子として気相へ排出させる。これにより酸素過
剰のリーン雰囲気の排ガス中でもNOx を還元浄化するこ
とができる。
に直流電圧を印加することによりカソード極でNOx を窒
素と酸素に分解し、印加電圧を駆動力として生成した酸
素イオンをアノード電極側に移動させ、アノード電極か
ら酸素分子として気相へ排出させる。これにより酸素過
剰のリーン雰囲気の排ガス中でもNOx を還元浄化するこ
とができる。
【０００６】また特開2001-96138号公報には、イットリ
ア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなる固体電解質の一
表面にNOx 選択還元触媒からなる作動極を形成し、固体
電解質の反対側表面にPtなどから対極を形成した素子を
用いて、酸素過剰のリーン雰囲気にある排ガスを浄化す
る方法が開示されている。
ア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなる固体電解質の一
表面にNOx 選択還元触媒からなる作動極を形成し、固体
電解質の反対側表面にPtなどから対極を形成した素子を
用いて、酸素過剰のリーン雰囲気にある排ガスを浄化す
る方法が開示されている。
【０００７】この方法によれば、作動極と対極との間に
電圧を印加することで作動極表面に生成した活性酸素が
排ガス中のHCを部分酸化するとともにNOをNO2 に酸化し
それぞれの中間体を生成させ、これらが反応することに
よりNOx を窒素へ還元することができる。
電圧を印加することで作動極表面に生成した活性酸素が
排ガス中のHCを部分酸化するとともにNOをNO2 に酸化し
それぞれの中間体を生成させ、これらが反応することに
よりNOx を窒素へ還元することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体電解質を用
いた排ガス浄化用素子においては、固体電解質内のイオ
ン拡散を利用している。この場合は固体電解質内の酸素
イオンの拡散が反応を律速するため、空間速度が大きな
排ガスの場合には浄化しなければならないNO量やHC，CO
に見合った酸素イオンの移動量の確保が困難である。し
たがって実際の自動車排ガス中のNOx を浄化する場合に
は、空間速度に見合った体積の素子としなければなら
ず、きわめて巨大なシステムとなり実用的でない。
いた排ガス浄化用素子においては、固体電解質内のイオ
ン拡散を利用している。この場合は固体電解質内の酸素
イオンの拡散が反応を律速するため、空間速度が大きな
排ガスの場合には浄化しなければならないNO量やHC，CO
に見合った酸素イオンの移動量の確保が困難である。し
たがって実際の自動車排ガス中のNOx を浄化する場合に
は、空間速度に見合った体積の素子としなければなら
ず、きわめて巨大なシステムとなり実用的でない。
【０００９】また低温では固体電解質内のイオン拡散速
度が遅くなるため、排ガス温度を 300℃以上、望ましく
は 500℃以上とする必要があり、始動時など低温域の排
ガスの浄化は困難である。
度が遅くなるため、排ガス温度を 300℃以上、望ましく
は 500℃以上とする必要があり、始動時など低温域の排
ガスの浄化は困難である。
【００１０】そこで固体電解質の厚さを薄くして抵抗を
下げること、あるいは印加電圧を高くすることなどが考
えられるが、厚さを薄くすると実用に十分な強度が得ら
れず、高電圧を印加すると固体電解質自体が分解・破壊
されるという不具合がある。また上記した従来の手法で
は、酸素イオンが対極へ移動して初めて反応が完結する
ので、消費される電力が大きいという不具合もある。
下げること、あるいは印加電圧を高くすることなどが考
えられるが、厚さを薄くすると実用に十分な強度が得ら
れず、高電圧を印加すると固体電解質自体が分解・破壊
されるという不具合がある。また上記した従来の手法で
は、酸素イオンが対極へ移動して初めて反応が完結する
ので、消費される電力が大きいという不具合もある。
【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、固体電解質の厚さに係わらず低温域でもH
C，CO及びNOx をより効率よく浄化でき、かつ消費電力
の少ない素子とすることを目的とする。
ものであり、固体電解質の厚さに係わらず低温域でもH
C，CO及びNOx をより効率よく浄化でき、かつ消費電力
の少ない素子とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排ガス浄化用素子の特徴は、イオン伝導体からなる
基板と、基板の同一表面上に互いに間隔を隔てて形成さ
れた一対の電極と、からなることにある。
明の排ガス浄化用素子の特徴は、イオン伝導体からなる
基板と、基板の同一表面上に互いに間隔を隔てて形成さ
れた一対の電極と、からなることにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の排ガス浄化用素子では、
図１に示すように、イオン伝導体からなる基板 100の同
一表面上に一対の電極 101， 102が互いに間隔を隔てて
形成されている。したがってこの一対の電極間に１Ｖ程
度の直流電圧を印加すると、カソード極 101では排ガス
中のNOやO2が電子を受け取り酸素イオンO2- となるとと
もに、NOのN はN2となって浄化される。生成した酸素イ
オン（活性酸素）は基板 100の表面上を移動してアノー
ド極 102に伝導される。酸素イオンは通常の酸素に比べ
て反応性が高いので、移動中に排ガス中のHC及びCOが酸
化され、H2O 及びCO2 となって浄化される。
図１に示すように、イオン伝導体からなる基板 100の同
一表面上に一対の電極 101， 102が互いに間隔を隔てて
形成されている。したがってこの一対の電極間に１Ｖ程
度の直流電圧を印加すると、カソード極 101では排ガス
中のNOやO2が電子を受け取り酸素イオンO2- となるとと
もに、NOのN はN2となって浄化される。生成した酸素イ
オン（活性酸素）は基板 100の表面上を移動してアノー
ド極 102に伝導される。酸素イオンは通常の酸素に比べ
て反応性が高いので、移動中に排ガス中のHC及びCOが酸
化され、H2O 及びCO2 となって浄化される。
【００１４】そして固体電解質内イオン伝導と固体電解
質表面イオン伝導とを比較すると、固体電解質表面のイ
オン伝導はより低温域でも進行する。したがって固体電
解質表面イオン伝導によれば、同一時間内に生じるイオ
ン伝導量が固体電解質内イオン伝導に比べて増大する。
また固体電解質表面イオン伝導では、固体内イオン伝導
と比較して活性化エネルギーが小さいため、動作温度を
低温化することができ、カソード極 101へのNOの吸着量
が増加してNOの還元浄化の選択性が向上する。それと同
時に、基板 100表面上に多量の酸素イオンが生成し、こ
の酸素イオンによって排ガス中のHC及びCOが効率よく酸
化浄化される。このため移動中に消費される酸素イオン
が多くなり、アノード極 102に到達して酸化される酸素
イオンが少ないため電流はほとんど流れず、消費電力は
きわめて小さい。
質表面イオン伝導とを比較すると、固体電解質表面のイ
オン伝導はより低温域でも進行する。したがって固体電
解質表面イオン伝導によれば、同一時間内に生じるイオ
ン伝導量が固体電解質内イオン伝導に比べて増大する。
また固体電解質表面イオン伝導では、固体内イオン伝導
と比較して活性化エネルギーが小さいため、動作温度を
低温化することができ、カソード極 101へのNOの吸着量
が増加してNOの還元浄化の選択性が向上する。それと同
時に、基板 100表面上に多量の酸素イオンが生成し、こ
の酸素イオンによって排ガス中のHC及びCOが効率よく酸
化浄化される。このため移動中に消費される酸素イオン
が多くなり、アノード極 102に到達して酸化される酸素
イオンが少ないため電流はほとんど流れず、消費電力は
きわめて小さい。
【００１５】さらに固体電解質表面イオン伝導であるの
で、イオン伝導速度は基板の厚さには影響されず、低温
から多量の酸素イオンの伝導が可能である。したがって
基板を十分な強度を有する厚さで形成することができ、
かつ酸素イオンの拡散は十分に高速であるので、一対の
電極間の間隔を小さくしても酸素イオンとHC及びCOとの
接触確率が高くなり、素子の小型化が可能である。そし
て酸素イオンが次々に消費されるので、気相酸素の有無
あるいは量に関係なく酸素イオンが通電により生成する
ため、酸素大過剰下でもNOx を効果的に浄化することが
できる。
で、イオン伝導速度は基板の厚さには影響されず、低温
から多量の酸素イオンの伝導が可能である。したがって
基板を十分な強度を有する厚さで形成することができ、
かつ酸素イオンの拡散は十分に高速であるので、一対の
電極間の間隔を小さくしても酸素イオンとHC及びCOとの
接触確率が高くなり、素子の小型化が可能である。そし
て酸素イオンが次々に消費されるので、気相酸素の有無
あるいは量に関係なく酸素イオンが通電により生成する
ため、酸素大過剰下でもNOx を効果的に浄化することが
できる。
【００１６】基板に用いられるイオン伝導体としては、
イオン伝導性を有する固体電解質を用いることができ、
安定化ジルコニア、セリア系酸化物、ランタンガレート
系酸化物などを用いることができる。これらのうち高い
酸素イオン伝導性と強度の両方を兼ね備えた安定化ジル
コニアが特に好適である。
イオン伝導性を有する固体電解質を用いることができ、
安定化ジルコニア、セリア系酸化物、ランタンガレート
系酸化物などを用いることができる。これらのうち高い
酸素イオン伝導性と強度の両方を兼ね備えた安定化ジル
コニアが特に好適である。
【００１７】安定化ジルコニアとしては、Ｙ，Mg，Ca，
Ce，Sm，Sc，Cd，Nd，Yb，Luなどから選ばれる少なくと
も一種の金属の酸化物（安定化剤）で安定化されたジル
コニアを用いることができる。安定化ジルコニアにおけ
る安定化剤の好ましい濃度は、安定化剤の種類によって
異なり、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）
の場合にはイットリア濃度は８〜15モル％の範囲が好ま
しいが特に限定されない。この安定化ジルコニアは、市
販されているものを用いてもよいし、共沈法、アルコキ
シド法、粉末混合法などで合成することもできる。
Ce，Sm，Sc，Cd，Nd，Yb，Luなどから選ばれる少なくと
も一種の金属の酸化物（安定化剤）で安定化されたジル
コニアを用いることができる。安定化ジルコニアにおけ
る安定化剤の好ましい濃度は、安定化剤の種類によって
異なり、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）
の場合にはイットリア濃度は８〜15モル％の範囲が好ま
しいが特に限定されない。この安定化ジルコニアは、市
販されているものを用いてもよいし、共沈法、アルコキ
シド法、粉末混合法などで合成することもできる。
【００１８】上記したように基板の厚さは特性に影響し
ないので、基板の形状は特に制限されず、薄膜状に形成
してもよいしブロック状に形成することもできる。ある
程度の厚さ以上に形成すれば、機械的強度及び熱的強度
の高い基板とすることができる。
ないので、基板の形状は特に制限されず、薄膜状に形成
してもよいしブロック状に形成することもできる。ある
程度の厚さ以上に形成すれば、機械的強度及び熱的強度
の高い基板とすることができる。
【００１９】基板の同一表面上に互いに間隔を隔てて形
成される一対の電極としては、Pt，Pd，Rh，Au，Agなど
から選ばれる金属又は合金から形成されたものを用いる
ことができる。またこれらから選ばれる金属又は合金に
Fe，Co，Ni，Cuなどから選ばれる他元素を添加したもの
から形成してもよい。電極を形成するには貴金属ペース
トを用いて印刷などによって形成したり、蒸着により形
成することができる。
成される一対の電極としては、Pt，Pd，Rh，Au，Agなど
から選ばれる金属又は合金から形成されたものを用いる
ことができる。またこれらから選ばれる金属又は合金に
Fe，Co，Ni，Cuなどから選ばれる他元素を添加したもの
から形成してもよい。電極を形成するには貴金属ペース
トを用いて印刷などによって形成したり、蒸着により形
成することができる。
【００２０】一対の電極の間隔は0.01〜１mmとするのが
望ましい。間隔がこれより狭くなると排ガス中の水分で
短絡するため好ましくなく、間隔がこれより広くなると
電極間に十分な電圧が印加できなくなる。電極の幅は0.
01〜１mmとするのが望ましい。幅がこれより細いと断線
しやすく、これより太いと反応部が減少する。
望ましい。間隔がこれより狭くなると排ガス中の水分で
短絡するため好ましくなく、間隔がこれより広くなると
電極間に十分な電圧が印加できなくなる。電極の幅は0.
01〜１mmとするのが望ましい。幅がこれより細いと断線
しやすく、これより太いと反応部が減少する。
【００２１】なお本発明の排ガス浄化用素子では、使用
中に電極にCO，C ，HCあるいはO2が吸着し触媒が被毒状
態となる場合がある。そこで基板の一対の電極をもつ表
面と反対側表面に、第３の電極を備えることが望まし
い。そして使用時に定期的に表面の一対の電極と第２の
電極との間に電圧を印加すれば、表面の一対の電極をリ
フレッシュすることができる。この場合に印加される電
圧は交流及び直流のいずれでもよく、印加電圧は 0.2〜
1.0Ｖ程度とするのがよい。
中に電極にCO，C ，HCあるいはO2が吸着し触媒が被毒状
態となる場合がある。そこで基板の一対の電極をもつ表
面と反対側表面に、第３の電極を備えることが望まし
い。そして使用時に定期的に表面の一対の電極と第２の
電極との間に電圧を印加すれば、表面の一対の電極をリ
フレッシュすることができる。この場合に印加される電
圧は交流及び直流のいずれでもよく、印加電圧は 0.2〜
1.0Ｖ程度とするのがよい。
【００２２】また基板の一対の電極をもつ表面と反対側
表面にも、表面と同様の一対の電極を形成することもで
きる。この場合は、表面と裏面とでそれぞれの一対の電
極間に直流電圧を印加すれば、基板の両表面で固体電解
質表面イオン伝導させることができ、基板を有効に利用
することができるので素子をさらに小型化することがで
きる。
表面にも、表面と同様の一対の電極を形成することもで
きる。この場合は、表面と裏面とでそれぞれの一対の電
極間に直流電圧を印加すれば、基板の両表面で固体電解
質表面イオン伝導させることができ、基板を有効に利用
することができるので素子をさらに小型化することがで
きる。
【００２３】さらに基板の一対の電極をもつ表面の一対
の電極を除く部分には、多孔質担体に貴金属を担持して
なる触媒層を形成することも好ましい。このようにすれ
ば、この触媒層で浄化されなかった排ガス成分をイオン
伝導によって浄化することができ、浄化活性がさらに向
上する。なお触媒層の厚さは50μｍ以下とすることが望
ましい。50μｍを超える厚さとすると基板まで反応ガス
が到達しなくなるので好ましくない。
の電極を除く部分には、多孔質担体に貴金属を担持して
なる触媒層を形成することも好ましい。このようにすれ
ば、この触媒層で浄化されなかった排ガス成分をイオン
伝導によって浄化することができ、浄化活性がさらに向
上する。なお触媒層の厚さは50μｍ以下とすることが望
ましい。50μｍを超える厚さとすると基板まで反応ガス
が到達しなくなるので好ましくない。
【００２４】本発明の排ガス浄化用素子を用いるには、
素子を排ガス流路に配置して一対の電極に直流電圧を印
加する。これにより前述した作用によって排ガス中のH
C，CO及びNOx を効率よく浄化することができる。排ガ
ス雰囲気は、酸素過剰のリーン雰囲気であっても、スト
イキ〜リッチ雰囲気であってもよい。また印加される電
圧は 0.2〜１Ｖで十分であり、５Ｖを超える印加電圧で
は基板の電気分解などが生じる場合がある。
素子を排ガス流路に配置して一対の電極に直流電圧を印
加する。これにより前述した作用によって排ガス中のH
C，CO及びNOx を効率よく浄化することができる。排ガ
ス雰囲気は、酸素過剰のリーン雰囲気であっても、スト
イキ〜リッチ雰囲気であってもよい。また印加される電
圧は 0.2〜１Ｖで十分であり、５Ｖを超える印加電圧で
は基板の電気分解などが生じる場合がある。
【００２５】そして本発明の排ガス浄化用素子を用いれ
ば、 200〜 300℃の低温域でも排ガス中のHC，CO及びNO
x を効率よく浄化することができ、かつ消費電力もわず
かである。
ば、 200〜 300℃の低温域でも排ガス中のHC，CO及びNO
x を効率よく浄化することができ、かつ消費電力もわず
かである。
【００２６】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。
的に説明する。
【００２７】（実施例）本発明の一実施例の排ガス浄化
用素子を図２及び図３に示す。この素子は、Y2O3を８モ
ル％含むイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からな
り長さ50mm、幅30mm、厚さ１mmの板状の基板１と、基板
１の一表面上に形成された厚さ50nmのアノード電極２及
びカソード電極３と、基板１の裏面側に形成された厚さ
50nmの第３の電極４とから構成されている。
用素子を図２及び図３に示す。この素子は、Y2O3を８モ
ル％含むイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からな
り長さ50mm、幅30mm、厚さ１mmの板状の基板１と、基板
１の一表面上に形成された厚さ50nmのアノード電極２及
びカソード電極３と、基板１の裏面側に形成された厚さ
50nmの第３の電極４とから構成されている。
【００２８】アノード電極２及びカソード電極３は互い
に幅１mmの櫛歯状に形成され、それぞれの櫛歯が２mmの
間隔を隔てて交互に配置されている。アノード電極２は
Pdペーストから、カソード電極３はRhペーストからそれ
ぞれスクリーン印刷され、 900℃で焼成することによっ
て形成されている。また第３の電極４は、基板１の裏面
側のほぼ全面に形成され、Auペーストを塗布後 900℃で
焼成することで形成されている。
に幅１mmの櫛歯状に形成され、それぞれの櫛歯が２mmの
間隔を隔てて交互に配置されている。アノード電極２は
Pdペーストから、カソード電極３はRhペーストからそれ
ぞれスクリーン印刷され、 900℃で焼成することによっ
て形成されている。また第３の電極４は、基板１の裏面
側のほぼ全面に形成され、Auペーストを塗布後 900℃で
焼成することで形成されている。
【００２９】この素子２枚を用意し、第３の電極４どう
しを対向当接させた状態で積層した。図４に示すよう
に、この積層体10を内径約30mmの石英管11に挿入し、両
側に炭化ケイ素製の粒径 500μｍのビーズ12を充填して
排ガス浄化装置を形成した。そして表１に示すモデルガ
スを石英管11内に導入し、積層体10の表裏両表面におい
てそれぞれアノード電極２とカソード電極３の間に直流
１Ｖの電圧を印加しながら、NOx 及びHCの浄化率を測定
した。測定条件は、表１に示すモデルガスを総流量が１
Ｌ／分となるように流し、 700℃から10℃／分の降温速
度で温度を低下させながら測定した。結果を図７及び図
８に示す。
しを対向当接させた状態で積層した。図４に示すよう
に、この積層体10を内径約30mmの石英管11に挿入し、両
側に炭化ケイ素製の粒径 500μｍのビーズ12を充填して
排ガス浄化装置を形成した。そして表１に示すモデルガ
スを石英管11内に導入し、積層体10の表裏両表面におい
てそれぞれアノード電極２とカソード電極３の間に直流
１Ｖの電圧を印加しながら、NOx 及びHCの浄化率を測定
した。測定条件は、表１に示すモデルガスを総流量が１
Ｌ／分となるように流し、 700℃から10℃／分の降温速
度で温度を低下させながら測定した。結果を図７及び図
８に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】（比較例）比較例の排ガス浄化用素子を図
５及び図６に示す。この素子は、Y2O3を８モル％含むイ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなり長さ50m
m、幅30mm、厚さ0.1mmの板状の基板１’と、基板１’の
一表面上に形成された厚さ50nmのアノード電極２’と、
基板１’の裏面側に形成された厚さ50nmのカソード電極
３’とから構成されている。実施例１に比較して、電極
面積は３倍となっている。
５及び図６に示す。この素子は、Y2O3を８モル％含むイ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなり長さ50m
m、幅30mm、厚さ0.1mmの板状の基板１’と、基板１’の
一表面上に形成された厚さ50nmのアノード電極２’と、
基板１’の裏面側に形成された厚さ50nmのカソード電極
３’とから構成されている。実施例１に比較して、電極
面積は３倍となっている。
【００３２】アノード電極２’及びカソード電極３’は
それぞれ基板１’の表裏面のほぼ全面に形成され、アノ
ード電極２’はPdペーストを、カソード電極３’はRhペ
ーストを塗布後、それぞれ 900℃で焼成することによっ
て形成されている。
それぞれ基板１’の表裏面のほぼ全面に形成され、アノ
ード電極２’はPdペーストを、カソード電極３’はRhペ
ーストを塗布後、それぞれ 900℃で焼成することによっ
て形成されている。
【００３３】この比較例の素子１枚を実施例１と同様に
石英管11に挿入して排ガス浄化装置を作製し、アノード
電極２’とカソード電極３’の間に（基板１’の厚さ方
向に）直流１Ｖの電圧を印加しながら、実施例１と同様
にしてNOx 及びHCの浄化率を測定した。結果を図７及び
図８に示す。
石英管11に挿入して排ガス浄化装置を作製し、アノード
電極２’とカソード電極３’の間に（基板１’の厚さ方
向に）直流１Ｖの電圧を印加しながら、実施例１と同様
にしてNOx 及びHCの浄化率を測定した。結果を図７及び
図８に示す。
【００３４】＜評価＞図７及び図８より、実施例の素子
は比較例の素子に比べてNOx の浄化率が高い。そしてNO
x 及びHCについて共に、実施例の素子は比較例の素子に
比べて低温域から高い浄化活性を示していることが明ら
かである。この差異は、比較例では固体電解質内イオン
伝導であるのに対し、実施例では固体電解質表面イオン
伝導であるところに起因していることが明らかである。
は比較例の素子に比べてNOx の浄化率が高い。そしてNO
x 及びHCについて共に、実施例の素子は比較例の素子に
比べて低温域から高い浄化活性を示していることが明ら
かである。この差異は、比較例では固体電解質内イオン
伝導であるのに対し、実施例では固体電解質表面イオン
伝導であるところに起因していることが明らかである。
【００３５】
【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化用素子によ
れば、 200℃〜 300℃の低温域の排ガスであっても、ま
た酸素過剰のリーン雰囲気の排ガスであっても、HC，CO
及びNO x を効率よく浄化することができる。
れば、 200℃〜 300℃の低温域の排ガスであっても、ま
た酸素過剰のリーン雰囲気の排ガスであっても、HC，CO
及びNO x を効率よく浄化することができる。
【図１】本発明の排ガス浄化用素子の作用を示す説明図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例の排ガス浄化用素子の上面図
である。
である。
【図３】本発明の一実施例の排ガス浄化用素子の側面図
である。
である。
【図４】本発明の一実施例の排ガス浄化用素子を用いた
排ガス浄化装置の断面図である。
排ガス浄化装置の断面図である。
【図５】比較例の排ガス浄化用素子の上面図である。
【図６】比較例の排ガス浄化用素子の側面図である。
【図７】実施例及び比較例の排ガス浄化用素子の温度と
NOx 浄化率との関係を示すグラフである。
NOx 浄化率との関係を示すグラフである。
【図８】実施例及び比較例の排ガス浄化用素子の温度と
HC浄化率との関係を示すグラフである。
HC浄化率との関係を示すグラフである。
１：基板 ２：アノード電極 ３：
カソード電極 ４：第３の電極
カソード電極 ４：第３の電極
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４Ａ
Ｂ０１Ｊ 19/08 １０２Ｈ
Ｆ０１Ｎ 3/08 53/34 １２０Ｄ
3/10 １３５Ａ
Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AB03 AB14 BA01
BA25 EA26
4D002 AA08 AA12 AA40 AC10 BA05
BA06 BA08 CA20 DA70 HA01
4D048 AA06 AA13 AA18 AB07 BA08X
BA18X BA30Y BA31Y BA32Y
BA33Y BA34Y BA41X EA02
4G075 AA03 AA37 BA05 BA06 BD14
CA12 CA54 DA02 EC21 EE31
FB02 FB04 FC20
Claims (4)
- 【請求項１】 イオン伝導体からなる基板と、該基板の
同一表面上に互いに間隔を隔てて形成された一対の電極
と、からなることを特徴とする排ガス浄化用素子。 - 【請求項２】 イオン伝導体は酸素イオン伝導体である
請求項１に記載の排ガス浄化用素子。 - 【請求項３】 前記基板の前記一対の電極をもつ表面と
反対側表面に第３の電極を備えた請求項１に記載の排ガ
ス浄化用素子。 - 【請求項４】 前記基板の前記一対の電極をもつ表面の
前記一対の電極を除く部分には多孔質担体に貴金属を担
持してなる触媒層が形成されている請求項１に記載の排
ガス浄化用素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001237765A JP2003047827A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 排ガス浄化用素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001237765A JP2003047827A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 排ガス浄化用素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003047827A true JP2003047827A (ja) | 2003-02-18 |
Family
ID=19068789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001237765A Pending JP2003047827A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 排ガス浄化用素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003047827A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009125620A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Toyota Industries Corp | 電気化学デバイスおよび排気ガスの浄化装置 |
| JP2009150299A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Toyota Industries Corp | 排気ガス処理装置 |
| WO2011062060A1 (ja) * | 2009-11-18 | 2011-05-26 | 住友電気工業株式会社 | ガス分解装置 |
| JP2011104532A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置 |
| JP2011104533A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置 |
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| KR20220048093A (ko) * | 2020-10-12 | 2022-04-19 | 부산대학교 산학협력단 | 루테튬-안정화 지르코니아, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 고체 전해질 |
| US11358095B2 (en) | 2019-01-08 | 2022-06-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrochemical reactor |
-
2001
- 2001-08-06 JP JP2001237765A patent/JP2003047827A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4525748B2 (ja) * | 2007-12-20 | 2010-08-18 | 株式会社豊田自動織機 | 排気ガス処理装置 |
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| EP3581680A1 (en) | 2018-06-05 | 2019-12-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrochemical reactor |
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| WO2022080668A1 (ko) * | 2020-10-12 | 2022-04-21 | 부산대학교 산학협력단 | 루테튬-안정화 지르코니아, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 고체 전해질 |
| KR102589264B1 (ko) | 2020-10-12 | 2023-10-13 | 부산대학교 산학협력단 | 루테튬-안정화 지르코니아, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 고체 전해질 |
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