JP2003181246A - 排気ガス浄化用リアクター - Google Patents
排気ガス浄化用リアクターInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温のリーン雰囲気下で高いＮＯx浄化性能
を発揮する排気ガス浄化用触媒を提供する。 【解決手段】 平板状の酸素イオン伝導体の相対する一
方の表面に陽極が、他方の表面に陰極が形成され、前記
陰極に塩基性物質が担持され、前記陽極と前記陰極に導
線が接続されて閉回路を形成したことを特徴とする排気
ガス浄化用リアクターである。好ましくは、前記陽極と
前記陰極が遷移金属を構成材料とし、前記酸素イオン伝
導体がＣｅＯ2-Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｇｄ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｚ
ｒＯ2、ＺｒＯ2-Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3-Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3-
ＳｒＯ-Ｇａ2Ｏ3-ＭｇＯ、及びＢａＯ-Ｉｎ2Ｏ3から選
択され、前記塩基性物質が、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等、並びに、アルカリ金属、及び
アルカリ土類金属の酸化物又は炭酸塩から選択される。
を発揮する排気ガス浄化用触媒を提供する。 【解決手段】 平板状の酸素イオン伝導体の相対する一
方の表面に陽極が、他方の表面に陰極が形成され、前記
陰極に塩基性物質が担持され、前記陽極と前記陰極に導
線が接続されて閉回路を形成したことを特徴とする排気
ガス浄化用リアクターである。好ましくは、前記陽極と
前記陰極が遷移金属を構成材料とし、前記酸素イオン伝
導体がＣｅＯ2-Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｇｄ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｚ
ｒＯ2、ＺｒＯ2-Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3-Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3-
ＳｒＯ-Ｇａ2Ｏ3-ＭｇＯ、及びＢａＯ-Ｉｎ2Ｏ3から選
択され、前記塩基性物質が、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等、並びに、アルカリ金属、及び
アルカリ土類金属の酸化物又は炭酸塩から選択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化するのに適
する触媒に関し、より詳しくは、高温下で優れた排気ガ
ス浄化性能を発揮する排気ガス浄化用リアクターに関す
る。
等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化するのに適
する触媒に関し、より詳しくは、高温下で優れた排気ガ
ス浄化性能を発揮する排気ガス浄化用リアクターに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジン等の内燃機関から排出
される二酸化炭素(ＣＯ2)の総量を抑え、かつ窒素酸化
物(ＮＯx)の発生量を抑えるため、燃費の高いリーンバ
ーンエンジンと、その排気ガスを浄化するための吸蔵還
元型ＮＯx浄化用触媒が開発されている。
される二酸化炭素(ＣＯ2)の総量を抑え、かつ窒素酸化
物(ＮＯx)の発生量を抑えるため、燃費の高いリーンバ
ーンエンジンと、その排気ガスを浄化するための吸蔵還
元型ＮＯx浄化用触媒が開発されている。
【０００３】この吸蔵還元型ＮＯx浄化用触媒は、一般
に、白金等の触媒成分に加え、ＮＯx吸蔵剤としてアル
カリ金属又はアルカリ土類金属をγ-アルミナ等の担体
に担持して構成される。ＮＯxは、リーン条件下でアル
カリ金属又はアルカリ土類金属によって吸蔵され、一時
的なストイキ〜リッチ条件下でその吸蔵したＮＯxを放
出させ、白金等の触媒作用と一時的な還元性雰囲気によ
って、その放出させたＮＯxを還元浄化する。
に、白金等の触媒成分に加え、ＮＯx吸蔵剤としてアル
カリ金属又はアルカリ土類金属をγ-アルミナ等の担体
に担持して構成される。ＮＯxは、リーン条件下でアル
カリ金属又はアルカリ土類金属によって吸蔵され、一時
的なストイキ〜リッチ条件下でその吸蔵したＮＯxを放
出させ、白金等の触媒作用と一時的な還元性雰囲気によ
って、その放出させたＮＯxを還元浄化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た吸蔵還元型ＮＯx浄化用触媒は、ＮＯxを吸蔵できる温
度ウィンドウを有しており、約５００℃を上回る温度で
はＮＯxの浄化性能が次第に低下するという問題があ
る。ところで、特開平８−１６８６７３号公報において
酸素イオン伝導性材料を利用した排気ガスの処理方法が
提案されている。
た吸蔵還元型ＮＯx浄化用触媒は、ＮＯxを吸蔵できる温
度ウィンドウを有しており、約５００℃を上回る温度で
はＮＯxの浄化性能が次第に低下するという問題があ
る。ところで、特開平８−１６８６７３号公報において
酸素イオン伝導性材料を利用した排気ガスの処理方法が
提案されている。
【０００５】本発明は、このような従来技術とは異なる
構成の排気ガス浄化用リアクターにより、約５００℃を
上回る高温のリーン雰囲気下でも効率的にＮＯxを浄化
することができる排気ガス浄化用リアクターを提供する
ことを目的とする。
構成の排気ガス浄化用リアクターにより、約５００℃を
上回る高温のリーン雰囲気下でも効率的にＮＯxを浄化
することができる排気ガス浄化用リアクターを提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、平板状の
酸素イオン伝導体の相対する一方の表面に陽極が、他方
の表面に陰極が形成され、前記陰極に塩基性物質が担持
され、前記陽極と前記陰極に導線が接続されて閉回路を
形成したことを特徴とする排気ガス浄化用リアクターに
よって達成される。
酸素イオン伝導体の相対する一方の表面に陽極が、他方
の表面に陰極が形成され、前記陰極に塩基性物質が担持
され、前記陽極と前記陰極に導線が接続されて閉回路を
形成したことを特徴とする排気ガス浄化用リアクターに
よって達成される。
【０００７】図１は、本発明の排気ガス浄化用リアクタ
ーをモデル的に示すものであり、こうしたリアクターの
排気ガス浄化メカニズムは以下のように考えられる。排
気ガス中の窒素酸化物(ＮＯx)、炭化水素(ＨＣ)、一酸
化炭素(ＣＯ)は、図１に示すように、リアクターの上面
と下面に接触しながら流れる。酸素イオン伝導体は、電
子ｅ-は伝導しないが酸素イオンＯ2-に対して高い伝導
性を有するため、陰極と陽極の間に電圧が印加される
と、その電気エネルギーによってＯ原子がＮＯxから引
き抜かれ、そのＯ原子は、酸素イオンＯ2-の状態で酸素
イオン伝導体中を陽極の方に移動する。この酸素イオン
伝導体中の酸素イオンの拡散速度は、高温下ではより大
きくなる。
ーをモデル的に示すものであり、こうしたリアクターの
排気ガス浄化メカニズムは以下のように考えられる。排
気ガス中の窒素酸化物(ＮＯx)、炭化水素(ＨＣ)、一酸
化炭素(ＣＯ)は、図１に示すように、リアクターの上面
と下面に接触しながら流れる。酸素イオン伝導体は、電
子ｅ-は伝導しないが酸素イオンＯ2-に対して高い伝導
性を有するため、陰極と陽極の間に電圧が印加される
と、その電気エネルギーによってＯ原子がＮＯxから引
き抜かれ、そのＯ原子は、酸素イオンＯ2-の状態で酸素
イオン伝導体中を陽極の方に移動する。この酸素イオン
伝導体中の酸素イオンの拡散速度は、高温下ではより大
きくなる。
【０００８】そして、リアクターの下面に到達した酸素
イオンＯ2-は、排気ガス中のＨＣとＣＯに接触して、こ
れらの成分を燃焼浄化し、酸素イオンＯ2-から放出され
た電子ｅ-は閉回路を流れる。ここで、排気ガス中のＮ
Ｏxは、酸性の性質を有し、陰極に担持された塩基性物
質によって捕獲されるため、ＮＯxは、陰極表面の近傍
に排気ガス中よりも高濃度で存在することができる。
イオンＯ2-は、排気ガス中のＨＣとＣＯに接触して、こ
れらの成分を燃焼浄化し、酸素イオンＯ2-から放出され
た電子ｅ-は閉回路を流れる。ここで、排気ガス中のＮ
Ｏxは、酸性の性質を有し、陰極に担持された塩基性物
質によって捕獲されるため、ＮＯxは、陰極表面の近傍
に排気ガス中よりも高濃度で存在することができる。
【０００９】したがって、排気ガス中に酸素分子Ｏ2が
比較的高濃度で存在するリーン雰囲気下であっても、塩
基性物質が陰極に担持されることにより、排気ガス中に
存在する酸素分子Ｏ2の酸素イオン伝導体への拡散に優
先されず、上記の電気エネルギーによるＮＯxからのＯ
原子の引き抜きが優位に進行することができる。
比較的高濃度で存在するリーン雰囲気下であっても、塩
基性物質が陰極に担持されることにより、排気ガス中に
存在する酸素分子Ｏ2の酸素イオン伝導体への拡散に優
先されず、上記の電気エネルギーによるＮＯxからのＯ
原子の引き抜きが優位に進行することができる。
【００１０】こうした排気ガス浄化メカニズムは、陰極
と陽極のそれぞれの構成材料を、ＮＯxの分解、ＨＣと
ＣＯの酸化の触媒作用を有する遷移金属とすることで、
より効率的に促進することができる。また、これらの触
媒作用は、高温下ではより顕著となる。したがって、約
５００℃を上回る高温のリーン雰囲気下においても、効
率的にＮＯxを分解浄化し、さらにＨＣとＣＯを効率的
に燃焼浄化する排気ガス浄化用リアクターを提供するこ
とが可能となる。
と陽極のそれぞれの構成材料を、ＮＯxの分解、ＨＣと
ＣＯの酸化の触媒作用を有する遷移金属とすることで、
より効率的に促進することができる。また、これらの触
媒作用は、高温下ではより顕著となる。したがって、約
５００℃を上回る高温のリーン雰囲気下においても、効
率的にＮＯxを分解浄化し、さらにＨＣとＣＯを効率的
に燃焼浄化する排気ガス浄化用リアクターを提供するこ
とが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の排気ガス浄化用リアクタ
ーは、平板状の酸素イオン伝導体の相対する一方の表面
に陽極が、他方の表面に陰極が形成され、前記陰極に塩
基性物質が担持され、前記陽極と前記陰極に導線が接続
され、閉回路を形成して構成される。本発明における用
語「酸素イオン伝導体」は、電子ｅ-は伝導しないが酸
素イオンＯ2-に対して高い伝導性を有する物体であり、
ＣｅＯ2-Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｇｄ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｚｒ
Ｏ2、ＺｒＯ2-Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3-Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3-Ｓ
ｒＯ-Ｇａ2Ｏ3-ＭｇＯ、及びＢａＯ-Ｉｎ2Ｏ3から選択
された少なくとも１種の複合酸化物の焼結体が例示され
る。
ーは、平板状の酸素イオン伝導体の相対する一方の表面
に陽極が、他方の表面に陰極が形成され、前記陰極に塩
基性物質が担持され、前記陽極と前記陰極に導線が接続
され、閉回路を形成して構成される。本発明における用
語「酸素イオン伝導体」は、電子ｅ-は伝導しないが酸
素イオンＯ2-に対して高い伝導性を有する物体であり、
ＣｅＯ2-Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｇｄ2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｚｒ
Ｏ2、ＺｒＯ2-Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3-Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3-Ｓ
ｒＯ-Ｇａ2Ｏ3-ＭｇＯ、及びＢａＯ-Ｉｎ2Ｏ3から選択
された少なくとも１種の複合酸化物の焼結体が例示され
る。
【００１２】この酸素イオン伝導体は、平板状の形状で
あって、好ましくは５０〜５００μｍの厚さを有する。
酸素イオン伝導体の相対する上面と下面の面積は、排気
ガスの処理量によっても異なるため一概ではないが、１
０〜１０００ｃｍ2が一応の目安であり、上面と下面の
形状は、通常は四角形が適切であるが、六角形その他の
多角形、又は円形もしくは楕円形であることもできる。
あって、好ましくは５０〜５００μｍの厚さを有する。
酸素イオン伝導体の相対する上面と下面の面積は、排気
ガスの処理量によっても異なるため一概ではないが、１
０〜１０００ｃｍ2が一応の目安であり、上面と下面の
形状は、通常は四角形が適切であるが、六角形その他の
多角形、又は円形もしくは楕円形であることもできる。
【００１３】こうした平板状の酸素イオン伝導体は、例
えば、酸化物粉末を所定の割合で混合し、必要により有
機バインダーを加えて、一軸加圧又はドクターブレード
等によって粉末成形体とした後、焼結させ、必要により
研削等の後加工を施すことによって作成することができ
る。
えば、酸化物粉末を所定の割合で混合し、必要により有
機バインダーを加えて、一軸加圧又はドクターブレード
等によって粉末成形体とした後、焼結させ、必要により
研削等の後加工を施すことによって作成することができ
る。
【００１４】酸素イオン伝導体の上面と下面に形成され
る陽極と陰極は、好ましくは、遷移金属を構成材料とす
る。ここで、本発明における用語「遷移金属」は、陰極
においては、排気ガス中のＮＯxをＮ2とＯ2に分解する
触媒成分として作用し、陽極においては、排気ガス中の
ＨＣとＣＯを燃焼する触媒成分として作用する周期律表
の３Ａ〜７Ａ族、貴金属を含む８族、１Ｂ族、及びｆ-
ブロック元素を含む金属であり、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、及び
Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ等の貴金属が例示され、
好ましくは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、及びＲｈから選択された少なくとも１
種であり、さらに好ましくは、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、及びＲｈである。
る陽極と陰極は、好ましくは、遷移金属を構成材料とす
る。ここで、本発明における用語「遷移金属」は、陰極
においては、排気ガス中のＮＯxをＮ2とＯ2に分解する
触媒成分として作用し、陽極においては、排気ガス中の
ＨＣとＣＯを燃焼する触媒成分として作用する周期律表
の３Ａ〜７Ａ族、貴金属を含む８族、１Ｂ族、及びｆ-
ブロック元素を含む金属であり、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、及び
Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ等の貴金属が例示され、
好ましくは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、及びＲｈから選択された少なくとも１
種であり、さらに好ましくは、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、及びＲｈである。
【００１５】かかる遷移金属から陽極と陰極を形成する
のは、例えば、直径数μｍ〜数１０μｍの遷移金属の粒
子を含有するペーストを酸素イオン伝導体の上面と下面
に塗布した後、数１００℃の温度に加熱して、遷移金属
の粒子を酸素イオン伝導体に焼き付けることによって行
うことができる。
のは、例えば、直径数μｍ〜数１０μｍの遷移金属の粒
子を含有するペーストを酸素イオン伝導体の上面と下面
に塗布した後、数１００℃の温度に加熱して、遷移金属
の粒子を酸素イオン伝導体に焼き付けることによって行
うことができる。
【００１６】このようにして形成される陽極と陰極が、
上面と下面の全体を覆う場合は、排気ガスの酸素イオン
伝導体との接触を妨げないように、その厚みは数μｍ〜
数１０μｍのように薄くすることが好ましい。あるい
は、排気ガスの酸素イオン伝導体との接触を確保するた
め、例えば、数μｍ〜数１０μｍの間隙を設けて、遷移
金属を直径数μｍ〜数１０μｍの線状に配置して、陽極
と陰極を網目状にすることもでき、又は遷移金属の層に
直径数μｍ〜数１０μｍの孔を設けてパンチングメタル
状にすることもできる。
上面と下面の全体を覆う場合は、排気ガスの酸素イオン
伝導体との接触を妨げないように、その厚みは数μｍ〜
数１０μｍのように薄くすることが好ましい。あるい
は、排気ガスの酸素イオン伝導体との接触を確保するた
め、例えば、数μｍ〜数１０μｍの間隙を設けて、遷移
金属を直径数μｍ〜数１０μｍの線状に配置して、陽極
と陰極を網目状にすることもでき、又は遷移金属の層に
直径数μｍ〜数１０μｍの孔を設けてパンチングメタル
状にすることもできる。
【００１７】陰極には、塩基性物質が担持される。ここ
で、本発明における用語「塩基性物質」は、とりわけ、
高温のリーン雰囲気下で酸性質のＮＯxをイオン的作用
によって吸着等により捕獲することができる物質であ
り、具体的には、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、
Ｒｅ、Ｏｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、アルカリ金属、及びア
ルカリ土類金属の酸化物又は炭酸塩から選択された少な
くとも１種である。
で、本発明における用語「塩基性物質」は、とりわけ、
高温のリーン雰囲気下で酸性質のＮＯxをイオン的作用
によって吸着等により捕獲することができる物質であ
り、具体的には、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、
Ｒｅ、Ｏｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、アルカリ金属、及びア
ルカリ土類金属の酸化物又は炭酸塩から選択された少な
くとも１種である。
【００１８】この塩基性物質の担持は、例えば、これら
の酸化物又は炭酸塩のスラリー又は溶液に陰極を浸漬・
乾燥した後、数１００℃の温度に加熱することによって
行うことができる。担持される塩基性物質の量は、限定
されるものではないが、塩基性物質／酸素イオン伝導体
の質量比で０.００１〜０.１、より好ましくは、０.０
１〜０.０５が適切である。
の酸化物又は炭酸塩のスラリー又は溶液に陰極を浸漬・
乾燥した後、数１００℃の温度に加熱することによって
行うことができる。担持される塩基性物質の量は、限定
されるものではないが、塩基性物質／酸素イオン伝導体
の質量比で０.００１〜０.１、より好ましくは、０.０
１〜０.０５が適切である。
【００１９】陰極と陽極に導線を接続するのは、これら
の陰極と陽極の任意の箇所に導電性材料を焼き付ける等
によって行うことができる。このようにして接続された
導線が、直流電源に接続され、閉回路を形成して、本発
明の排気ガス浄化用リアクターが構成される。この直流
電源の電圧は、通常は１〜１０Ｖが適切である。
の陰極と陽極の任意の箇所に導電性材料を焼き付ける等
によって行うことができる。このようにして接続された
導線が、直流電源に接続され、閉回路を形成して、本発
明の排気ガス浄化用リアクターが構成される。この直流
電源の電圧は、通常は１〜１０Ｖが適切である。
【００２０】このような本発明の排気ガス浄化用リアク
ターは、１つのリアクターをユニットとして、複数のリ
アクターを層状に積み重ね、陽極と陰極の間のスペース
が排気ガスの流路となるように構成することができる。
これにより、１つの流路を流れる排気ガスに含まれるＮ
Ｏx、ＨＣ、ＣＯが、相対する陽極と陰極を介して浄化
されると同時に、処理される排気ガスの量を増加させる
ことができる。以下、実施例によって本発明をより具体
的に説明する。
ターは、１つのリアクターをユニットとして、複数のリ
アクターを層状に積み重ね、陽極と陰極の間のスペース
が排気ガスの流路となるように構成することができる。
これにより、１つの流路を流れる排気ガスに含まれるＮ
Ｏx、ＨＣ、ＣＯが、相対する陽極と陰極を介して浄化
されると同時に、処理される排気ガスの量を増加させる
ことができる。以下、実施例によって本発明をより具体
的に説明する。
【００２１】
【実施例】実施例１
ＺｒＯ2粉末とＹ2Ｏ3粉末(ナカライテクス製)を６４：
１３の質量比で乳鉢を用いて３０分間混合した後、１２
０℃で乾燥させた。この乾燥後の混合粉末を、５ｍｍ×
５ｍｍ×３０ｍｍのキャビティを有する金型に充填し、
ハンドプレスにより５.０ＭＰａ×３分間の一軸加圧に
供した後、２１５ＭＰａ×５分間の静水圧加圧に供し、
均一な密度の粉末成形体を得た。
１３の質量比で乳鉢を用いて３０分間混合した後、１２
０℃で乾燥させた。この乾燥後の混合粉末を、５ｍｍ×
５ｍｍ×３０ｍｍのキャビティを有する金型に充填し、
ハンドプレスにより５.０ＭＰａ×３分間の一軸加圧に
供した後、２１５ＭＰａ×５分間の静水圧加圧に供し、
均一な密度の粉末成形体を得た。
【００２２】この粉末成形体を大気雰囲気中で１５００
℃×６時間の焼成に供して焼結させ、得られた焼結体か
ら３ｍｍ×２５ｍｍ×１００μｍの四角形の薄片を切り
出した。この焼結体は(ＺｒＯ2)0.9(Ｙ2Ｏ3)0.1の組成
を有した。次いで、この薄片をアセトン中で１０分間超
音波洗浄した後、３ｍｍ×２５ｍｍの相対する２つの表
面にＰｔペースト(ＴＲ−７９０５、田中貴金属製)をス
クリーン印刷し、７０℃×１時間の乾燥の後、大気雰囲
気中で１０００℃×５時間の焼成に供し、Ｐｔ薄層を焼
結体に焼き付けた。
℃×６時間の焼成に供して焼結させ、得られた焼結体か
ら３ｍｍ×２５ｍｍ×１００μｍの四角形の薄片を切り
出した。この焼結体は(ＺｒＯ2)0.9(Ｙ2Ｏ3)0.1の組成
を有した。次いで、この薄片をアセトン中で１０分間超
音波洗浄した後、３ｍｍ×２５ｍｍの相対する２つの表
面にＰｔペースト(ＴＲ−７９０５、田中貴金属製)をス
クリーン印刷し、７０℃×１時間の乾燥の後、大気雰囲
気中で１０００℃×５時間の焼成に供し、Ｐｔ薄層を焼
結体に焼き付けた。
【００２３】次いで、このＰｔ薄層を備えた焼結体を、
濃度０.０６質量％の酢酸カリウム水溶液を入れたビー
カーの中にＰｔ線で吊し、その溶液を磁気スターラーで
６０分間攪拌した。次いで、この焼結体を取り出し、１
２０℃×１時間の乾燥の後、５００℃×２時間の焼成に
供し、カリウムＫを焼結体に担持した。その後、陰極以
外の面の、焼結体の厚さ１００μｍの周囲面と陽極の面
に担持されたカリウムは、軽度のバフ研磨を施すことに
より除去した。
濃度０.０６質量％の酢酸カリウム水溶液を入れたビー
カーの中にＰｔ線で吊し、その溶液を磁気スターラーで
６０分間攪拌した。次いで、この焼結体を取り出し、１
２０℃×１時間の乾燥の後、５００℃×２時間の焼成に
供し、カリウムＫを焼結体に担持した。その後、陰極以
外の面の、焼結体の厚さ１００μｍの周囲面と陽極の面
に担持されたカリウムは、軽度のバフ研磨を施すことに
より除去した。
【００２４】次いで、直径０.１ｍｍ×長さ２００ｍｍ
の２本のＰｔリード線を、焼結体のＰｔ薄層を備えた３
ｍｍ×２５ｍｍの２面にＰｔペーストを用いて仮接着
し、７０℃×１時間の乾燥に供した後、大気雰囲気中で
１０００℃×５時間の焼成に供し、Ｐｔ薄層を備えた面
にＰｔリード線を固定して、本発明の排気ガス浄化用リ
アクターを得た。
の２本のＰｔリード線を、焼結体のＰｔ薄層を備えた３
ｍｍ×２５ｍｍの２面にＰｔペーストを用いて仮接着
し、７０℃×１時間の乾燥に供した後、大気雰囲気中で
１０００℃×５時間の焼成に供し、Ｐｔ薄層を備えた面
にＰｔリード線を固定して、本発明の排気ガス浄化用リ
アクターを得た。
【００２５】比較例１
実施例１におけるＰｔ薄層を(ＺｒＯ2)0.9(Ｙ2Ｏ3)0.1
焼結体に焼き付けた状態で、カリウムの担持とＰｔリー
ド線の固定がされていないものを、比較例の排気ガス浄
化用リアクターとした。
焼結体に焼き付けた状態で、カリウムの担持とＰｔリー
ド線の固定がされていないものを、比較例の排気ガス浄
化用リアクターとした。
【００２６】比較例２
実施例１におけるＰｔ薄層を(ＺｒＯ2)0.9(Ｙ2Ｏ3)0.1
焼結体に焼き付けた後に、カリウムの担持を行わない以
外は実施例１と同様にして得たものを、比較例の排気ガ
ス浄化用リアクターとした。
焼結体に焼き付けた後に、カリウムの担持を行わない以
外は実施例１と同様にして得たものを、比較例の排気ガ
ス浄化用リアクターとした。
【００２７】−排気ガス浄化性能の評価−
以下のようにして、実施例１、比較例１〜２の各リアク
ターの排気ガス浄化性能を評価する装置を構成した。各
リアクターを、内径１０ｍｍ×長さ１００ｍｍの石英管
の中央に配置し、実施例１と比較例２のリアクターに固
定したＰｔリード線は、石英管の側面に開けた直径０.
１ｍｍの孔を通して外に導き、直流電源に結線した。こ
の孔は無機系接着剤によってシールした。この石英管の
一方の開口をガス発生装置のガス配管に接続し、他方の
開口をガス分析計に接続し、石英管の全体を管状電気炉
の中に配置して、評価用の装置を構成した。
ターの排気ガス浄化性能を評価する装置を構成した。各
リアクターを、内径１０ｍｍ×長さ１００ｍｍの石英管
の中央に配置し、実施例１と比較例２のリアクターに固
定したＰｔリード線は、石英管の側面に開けた直径０.
１ｍｍの孔を通して外に導き、直流電源に結線した。こ
の孔は無機系接着剤によってシールした。この石英管の
一方の開口をガス発生装置のガス配管に接続し、他方の
開口をガス分析計に接続し、石英管の全体を管状電気炉
の中に配置して、評価用の装置を構成した。
【００２８】次いで、各リアクターのＮＯx浄化性能を
評価した。この評価は、上記の各リアクターを配置した
石英管の内部にＮ2ガスを流しながら、石英管の中央部
を８００℃まで昇温した後、Ｈ2を１体積％含むＮ2ガス
を１０分間流し、その後、石英管の中央部を８００℃に
維持しながら、下記に示す酸素を含まないモデルガスと
酸素を含むモデルガスを流通させた。 酸素を含まないモデルガス組成(体積基準)： １０００ppmＮＯ ＋ １％Ａｒ ＋ Ｎ2バランス 酸素を含むモデルガス組成(体積基準)： １０００ppmＮＯ ＋ ３％Ｏ2＋１％Ａｒ＋ Ｎ2バランス
評価した。この評価は、上記の各リアクターを配置した
石英管の内部にＮ2ガスを流しながら、石英管の中央部
を８００℃まで昇温した後、Ｈ2を１体積％含むＮ2ガス
を１０分間流し、その後、石英管の中央部を８００℃に
維持しながら、下記に示す酸素を含まないモデルガスと
酸素を含むモデルガスを流通させた。 酸素を含まないモデルガス組成(体積基準)： １０００ppmＮＯ ＋ １％Ａｒ ＋ Ｎ2バランス 酸素を含むモデルガス組成(体積基準)： １０００ppmＮＯ ＋ ３％Ｏ2＋１％Ａｒ＋ Ｎ2バランス
【００２９】モデルガスの流量は５０ｃｃ／分として１
０分間にわたって流し、ガス分析計によって出口ガスの
ＮＯx濃度を測定した。実施例１と比較例２のリアクタ
ーの陽極と陰極の間に印加した電位差は１Ｖとした。Ｎ
Ｏx濃度の測定結果より、下記の式によってＮＯx浄化率
を求めた。この結果を図２にまとめて示す。 ＮＯx浄化率＝〔（入ガス濃度−出ガス濃度）÷入ガス
濃度〕×１００
０分間にわたって流し、ガス分析計によって出口ガスの
ＮＯx濃度を測定した。実施例１と比較例２のリアクタ
ーの陽極と陰極の間に印加した電位差は１Ｖとした。Ｎ
Ｏx濃度の測定結果より、下記の式によってＮＯx浄化率
を求めた。この結果を図２にまとめて示す。 ＮＯx浄化率＝〔（入ガス濃度−出ガス濃度）÷入ガス
濃度〕×１００
【００３０】図２に示した結果から、実施例のリアクタ
ーは、比較例のリアクターに比較してＮＯx浄化性能が
有意に高く、とりわけ、酸素を含むモデルガス組成にお
いてＮＯx浄化率が顕著に向上していることが分かる。
ーは、比較例のリアクターに比較してＮＯx浄化性能が
有意に高く、とりわけ、酸素を含むモデルガス組成にお
いてＮＯx浄化率が顕著に向上していることが分かる。
【００３１】
【発明の効果】高温のリーン雰囲気下で高いＮＯx浄化
性能を発揮する排気ガス浄化用触媒を提供することがで
きる。
性能を発揮する排気ガス浄化用触媒を提供することがで
きる。
【図１】本発明の排気ガス浄化用触媒の構成を例示する
モデル図である。
モデル図である。
【図２】排気ガス浄化用触媒のＮＯx浄化性能を比較し
たグラフである。
たグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 奥村 公平
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA17 AB02 AB05 AB14
BA14 GA03 GA06 GA10 GB02W
GB03W GB05W GB06W GB10X
4D048 AA06 AA13 AA18 AA21 BA01Y
BA07Y BA08X BA14X BA15Y
BA17Y BA18X BA19Y BA22Y
BA23Y BA24Y BA25Y BA26Y
BA27Y BA28Y BA29Y BA30X
BA33Y BA35Y BA36Y BA37Y
BA38Y BA42X BA45Y EA02
4G069 AA03 BA05A BA36A BB02B
BB04A BB06A BB06B BB16A
BC01A BC03B BC08A BC10A
BC12A BC13A BC17A BC25A
BC29A BC31A BC39A BC40A
BC40B BC43A BC44A BC50A
BC51A BC51B BC54A BC55A
BC56A BC58A BC59A BC60A
BC62A BC64A BC66A BC67A
BC68A BC73A BC75B CA03
CA09 FC08
Claims (5)
- 【請求項１】 平板状の酸素イオン伝導体の相対する一
方の表面に陽極が、他方の表面に陰極が形成され、前記
陰極に塩基性物質が担持され、前記陽極と前記陰極に導
線が接続されて閉回路を形成したことを特徴とする排気
ガス浄化用リアクター。 - 【請求項２】 前記陽極と前記陰極が遷移金属を構成材
料とする請求項１に記載の排気ガス浄化用リアクター。 - 【請求項３】 前記酸素イオン伝導体がＣｅＯ2-Ｙ
2Ｏ3、ＣｅＯ2-Ｇｄ2Ｏ3、ＣｅＯ2-ＺｒＯ2、ＺｒＯ2-
Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3-Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3-ＳｒＯ-Ｇａ 2Ｏ3-
ＭｇＯ、及びＢａＯ-Ｉｎ2Ｏ3から選択された少なくと
も１種の複合酸化物を構成材料とする請求項１又は２に
記載の排気ガス浄化用リアクター。 - 【請求項４】 前記塩基性物質が、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、アル
カリ金属、及びアルカリ土類金属の酸化物又は炭酸塩か
ら選択された少なくとも１種である請求項１〜３のいず
れか１項に記載の排気ガス浄化用リアクター。 - 【請求項５】 塩基性物質／酸素イオン伝導体の質量比
が０.００１〜０.１である請求項１〜４のいずれか１項
に記載の排気ガス浄化用リアクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389981A JP2003181246A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 排気ガス浄化用リアクター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389981A JP2003181246A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 排気ガス浄化用リアクター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003181246A true JP2003181246A (ja) | 2003-07-02 |
Family
ID=27598038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001389981A Pending JP2003181246A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 排気ガス浄化用リアクター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003181246A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009138522A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Toyota Industries Corp | 排気ガスの浄化装置 |
| JP2010180789A (ja) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子 |
| JP2010270720A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置およびその配置構造 |
| US20120228126A1 (en) * | 2009-11-18 | 2012-09-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Gas decomposition apparatus |
| CN109482172A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-19 | 陕西师范大学 | 一种降解NOx的Bi/CeO2复合光催化剂及其制备方法 |
| JP2021156182A (ja) * | 2020-03-25 | 2021-10-07 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化システムおよび排気浄化方法 |
-
2001
- 2001-12-21 JP JP2001389981A patent/JP2003181246A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8916033B2 (en) * | 2009-11-18 | 2014-12-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Gas decomposition apparatus |
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| JP2021156182A (ja) * | 2020-03-25 | 2021-10-07 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化システムおよび排気浄化方法 |
| JP7231578B2 (ja) | 2020-03-25 | 2023-03-01 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化システムおよび排気浄化方法 |
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