JP2011137401A - 排ガス浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、排ガス中の窒素酸化物を処理する触媒で還元剤を効率良く作用させることができる排ガス浄化方法を提供することにある。
【解決手段】排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去するようにする。
【選択図】図４
【解決手段】排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去するようにする。
【選択図】図４
Description
本発明は、ディーゼルエンジンや燃焼機器などから排出される排ガス中の窒素酸化物などを浄化する排ガス浄化方法に関する。
ディーゼルエンジンや燃焼機器などから排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する排ガス浄化方法は、種々開発されている。例えば、下記特許文献１には、排ガス温度に応じて水素またはアンモニアを還元性ガスとして排ガスに添加し、触媒と接触させて排ガス中の窒素酸化物を還元除去する排ガス浄化方法が開示されている。
脱硝触媒も種々開発されており、例えば、下記特許文献２には、ＬａxＢａ1-x（ＣｏyＮｂ1-y）(1-z)ＰｄzＯ3からなる複合酸化物触媒が開示されている。
しかしながら、上述した特許文献１に記載の排ガス浄化方法では、還元剤の種類を選択することで排ガス中の窒素酸化物を効率良く除去することができるものの、窒素酸化物の除去効率をさらに向上させることが求められていた。
上述した特許文献２に記載の複合酸化物触媒では、排ガス温度が３００℃よりも高温にて、燃料などの有機化合物やＣＯを還元剤として添加することで排ガス中の窒素酸化物を効率良く除去することができるものの、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても排ガス中の窒素酸化物の除去効率をさらに向上させることが求められていた。
以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、排ガス中の窒素酸化物を処理する触媒で還元剤を効率良く作用させることができる排ガス浄化方法を提供することを目的としている。
上述した課題を解決する第１の発明に係る排ガス浄化方法は、
排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去する
ことを特徴とする。
排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去する
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第２の発明に係る排ガス浄化方法は、
第１の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記還元触媒として、ペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒を用いる
ことを特徴とする。
第１の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記還元触媒として、ペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒を用いる
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第３の発明に係る排ガス浄化方法は、
第２の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａxＢａ(1-x)（ＣｏyＮｂ1-y-z）ＰｄzＯ3（ただし、０．５≦ｘ≦０．９であり、０．６０≦ｙ≦０．９０であり、０．０１≦ｚ≦０．１５である。）で構成される
ことを特徴とする。
第２の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａxＢａ(1-x)（ＣｏyＮｂ1-y-z）ＰｄzＯ3（ただし、０．５≦ｘ≦０．９であり、０．６０≦ｙ≦０．９０であり、０．０１≦ｚ≦０．１５である。）で構成される
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第４の発明に係る排ガス浄化方法は、
第２の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａxＢａ(1-x)（ＦｅyＮｂ1-y-z）ＰｄzＯ3（ただし、０．３０＜ｘ≦０．９５であり、０．０７≦ｙ≦０．９４であり、０．０１≦ｚ≦０．１０である。）で構成される
ことを特徴とする。
第２の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａxＢａ(1-x)（ＦｅyＮｂ1-y-z）ＰｄzＯ3（ただし、０．３０＜ｘ≦０．９５であり、０．０７≦ｙ≦０．９４であり、０．０１≦ｚ≦０．１０である。）で構成される
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第５の発明に係る排ガス浄化方法は、
第２の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａＦｅ1-yＰｄyＯ3（ただし、０．０１≦ｙ≦０．１５である。）で構成される
ことを特徴とする。
第２の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａＦｅ1-yＰｄyＯ3（ただし、０．０１≦ｙ≦０．１５である。）で構成される
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第６の発明に係る排ガス浄化方法は、
第３乃至第５の発明の何れか一つに係る排ガス浄化方法であって、
前記水素の濃度を２％以上とする
ことを特徴とする。
第３乃至第５の発明の何れか一つに係る排ガス浄化方法であって、
前記水素の濃度を２％以上とする
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第７の発明に係る排ガス浄化方法は、
第３乃至第５の発明の何れか一つに係る排ガス浄化方法であって、
前記水素の添加時間を１秒以上とする
ことを特徴とする。
第３乃至第５の発明の何れか一つに係る排ガス浄化方法であって、
前記水素の添加時間を１秒以上とする
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第８の発明に係る排ガス浄化方法は、
第３乃至第５の発明の何れか一つに係る排ガス浄化方法であって、
前記水素濃度を２％以上とすると共に、前記水素の添加時間を１秒以上とする
ことを特徴とする。
第３乃至第５の発明の何れか一つに係る排ガス浄化方法であって、
前記水素濃度を２％以上とすると共に、前記水素の添加時間を１秒以上とする
ことを特徴とする。
本発明に係る排ガス浄化方法によれば、排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去するので、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができる。
本発明に係る排ガス浄化方法について各実施形態で具体的に説明する。
［第一番目の実施形態］
本発明に係る排ガス浄化方法をディーゼルエンジンや燃焼機器などから排気される排ガスの浄化処理に適用した場合の第一番目の実施形態につき図１〜図３を参照して説明する。
本発明に係る排ガス浄化方法をディーゼルエンジンや燃焼機器などから排気される排ガスの浄化処理に適用した場合の第一番目の実施形態につき図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態では、排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去するようにしている。これにより、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とをバランスして、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができる。
前記水素の濃度としては６％以下が挙げられる。これは、水素の濃度が６％を上回っても、還元触媒での脱硝反応に寄与せず、処理コストを増加させてしまうためである。前記水素濃度の下限値として、還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と排ガスの温度とに対応して決められる値が挙げられ、例えば２％とすることができる。
前記水素の添加時間としては１５秒以下が挙げられる。これは、水素の添加時間が１５秒よりも長くなると、この排ガス処理方法を排ガス処理装置に適用したときに当該排ガス処理装置が具備するエンジンの安定した運転を行うことができない可能性があるためである。前記水素の添加時間の下限値として、添加された水素が酸素ガスとの反応量よりも窒素酸化物との反応量が多くなる時間が挙げられ、例えば１秒とすることができる。
前述した還元触媒としては、排ガス中の窒素酸化物を吸蔵すると共に、還元剤との接触により吸蔵された窒素酸化物を窒素に還元して当該排ガスを浄化する触媒能を有するペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒、例えば以下の一般式（１）にて表される複合酸化物を含有する触媒、以下の一般式（２）にて表される複合酸化物を含有する触媒が挙げられる。
ＡxＡ´(1-x)（ＢyＢ´(1-y-z)）（ＰＭ）zＯ3 ・・・（１）
ただし、Ａ成分をランタン（Ｌａ）とし、Ａ´成分をバリウム（Ｂａ）とし、Ｂ成分をコバルト（Ｃｏ）または鉄（Ｆｅ）とし、Ｂ´成分をニオブ（Ｎｂ）とし、ＰＭ（貴金属）をパラジウム（Ｐｄ）とする。
ただし、Ａ成分をランタン（Ｌａ）とし、Ａ´成分をバリウム（Ｂａ）とし、Ｂ成分をコバルト（Ｃｏ）または鉄（Ｆｅ）とし、Ｂ´成分をニオブ（Ｎｂ）とし、ＰＭ（貴金属）をパラジウム（Ｐｄ）とする。
上述した一般式（１）にて、Ｂ成分がコバルトである場合には、ｘが０．５以上０．９以下の範囲であり、ｙが０．６０以上０．９０以下の範囲であり、ｚが０．０１以上０．１５以下の範囲である。好適には、一般式（１）にて、ｘが０．７以上０．９以下の範囲であり、ｙが０．７０以上０．９０以下の範囲であり、ｚが０．０１以上０．１０以下の範囲である。
上述した一般式（１）にて、Ｂ成分が鉄である場合には、ｘが０．３０を越え０．９５以下の範囲であり、ｙが０．０７以上０．９４以下の範囲であり、ｚが０．０１以上０．１０以下の範囲である。好適には、一般式（１）にて、ｘが０．６０を越え０．８０未満の範囲であり、ｙが０．６３以上０．８８以下の範囲であり、ｚが０．０２以上０．０４以下の範囲である。
ＡＢ(1-z)（ＰＭ）zＯ3 ・・・（２）
ただし、Ａ成分をランタン（Ｌａ）とし、Ｂ成分を鉄（Ｆｅ）とし、ＰＭ（貴金属）をパラジウム（Ｐｄ）とする。
ただし、Ａ成分をランタン（Ｌａ）とし、Ｂ成分を鉄（Ｆｅ）とし、ＰＭ（貴金属）をパラジウム（Ｐｄ）とする。
上述した一般式（２）にて、ｚが０．０１以上０．１５以下の範囲であり、好適には０．０２以上０．１０以下の範囲である。
上述した組成の還元触媒を用いることにより、当該触媒での脱硝反応と燃焼反応とをバランスして、触媒で還元剤をより確実に効率良く作用させることができる。これらのような組成の還元触媒の調製方法として、以下の２種（液相法および固相法）が挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。
＜液相法＞
この方法では、上述した一般式（１）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＣｏまたはＦｅとＬａとＢａとＰｄとを含む金属塩溶液と、上述したＮｂ成分を含む有機酸水溶液（酢酸、シュウ酸、アミノ酸、二酸化ニオブの過酸化水素水溶液やシュウ酸水素ニオブ水溶液など）とが用いられる。上述した一般式（２）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＬａとＦｅとＰｄとを含む金属塩溶液が用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に任意の濃度の水溶液に調製される。
この方法では、上述した一般式（１）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＣｏまたはＦｅとＬａとＢａとＰｄとを含む金属塩溶液と、上述したＮｂ成分を含む有機酸水溶液（酢酸、シュウ酸、アミノ酸、二酸化ニオブの過酸化水素水溶液やシュウ酸水素ニオブ水溶液など）とが用いられる。上述した一般式（２）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＬａとＦｅとＰｄとを含む金属塩溶液が用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に任意の濃度の水溶液に調製される。
［シュウ酸水素ニオブ水溶液の調製］
上述したシュウ酸水素ニオブ水溶液を、例えば以下のように調製する。
シュウ酸水素ニオブｎ水和物（Ｎｂ2Ｏ5換算で１０．７重量％）に蒸留水を加え、密栓した後、室温で４８時間攪拌して溶解させた。次に、Ｎｂ換算で０．０４ｍｏｌ／Ｌになるように蒸留水を加え、濃度調整後の溶液を密栓したガラス瓶で保管した。
上述したシュウ酸水素ニオブ水溶液を、例えば以下のように調製する。
シュウ酸水素ニオブｎ水和物（Ｎｂ2Ｏ5換算で１０．７重量％）に蒸留水を加え、密栓した後、室温で４８時間攪拌して溶解させた。次に、Ｎｂ換算で０．０４ｍｏｌ／Ｌになるように蒸留水を加え、濃度調整後の溶液を密栓したガラス瓶で保管した。
＜調製手順＞
（１）最初に、上述した各金属塩水溶液と有機酸水溶液などの有機化合物を所定の元素比となるようにそれぞれ秤量する。
（２）続いて、秤量された各金属塩水溶液を反応器内に添加し混合する。この液を混合液と以下称する。
（３）続いて、混合液を攪拌しながら上述した有機酸水溶液を徐々に加え、全量が溶解するまで攪拌する。
（４）続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
（５）続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を２５０℃として乾燥し、粉末にする。
（６）続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、必要に応じてバインダーを混ぜて成形し、６００〜１２００℃にて５時間焼成して、還元触媒（排ガス処理触媒）が得られる。
（１）最初に、上述した各金属塩水溶液と有機酸水溶液などの有機化合物を所定の元素比となるようにそれぞれ秤量する。
（２）続いて、秤量された各金属塩水溶液を反応器内に添加し混合する。この液を混合液と以下称する。
（３）続いて、混合液を攪拌しながら上述した有機酸水溶液を徐々に加え、全量が溶解するまで攪拌する。
（４）続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
（５）続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を２５０℃として乾燥し、粉末にする。
（６）続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、必要に応じてバインダーを混ぜて成形し、６００〜１２００℃にて５時間焼成して、還元触媒（排ガス処理触媒）が得られる。
＜固相法＞
この方法では、上述した一般式（１）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＣｏまたはＦｅとＬａとＢａとＮｂとＰｄとを含む酸化物または炭酸化物と、分散剤と、各種溶媒（Ｈ2Ｏ、エタノール、メタノールなど）とが用いられる。上述した一般式（２）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＬａとＦｅとＰｄとを含む酸化物または炭酸化物と、分散剤と、各種溶媒（Ｈ2Ｏ、エタノール、メタノールなど）とが用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に内部の雰囲気が１２０℃の乾燥器に入れられ十分に乾燥される。
この方法では、上述した一般式（１）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＣｏまたはＦｅとＬａとＢａとＮｂとＰｄとを含む酸化物または炭酸化物と、分散剤と、各種溶媒（Ｈ2Ｏ、エタノール、メタノールなど）とが用いられる。上述した一般式（２）で表される複合酸化物を調製する場合には、出発原料として、ＬａとＦｅとＰｄとを含む酸化物または炭酸化物と、分散剤と、各種溶媒（Ｈ2Ｏ、エタノール、メタノールなど）とが用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に内部の雰囲気が１２０℃の乾燥器に入れられ十分に乾燥される。
＜調製手順＞
（１）最初に、各種出発原料（１２０℃で乾燥済み）と分散剤と溶媒とを秤量する（分散剤量を粉体重量の５ｗｔ％とし、溶媒を原料粉末と同量とする。）。
（２）続いて、秤量された各種出発原料と、分散剤と、溶媒と、粉砕用ボールとを容器に入れる。
（３）続いて、ボールミルにて粉砕、攪拌、および混合を行う。
（４）続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
（５）続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を１２０℃として乾燥し、粉末にする。
（６）続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、必要に応じてバインダーを混ぜて成形し、８００〜１２００℃にて５時間焼成し、還元触媒（排ガス処理触媒）が得られる。
（１）最初に、各種出発原料（１２０℃で乾燥済み）と分散剤と溶媒とを秤量する（分散剤量を粉体重量の５ｗｔ％とし、溶媒を原料粉末と同量とする。）。
（２）続いて、秤量された各種出発原料と、分散剤と、溶媒と、粉砕用ボールとを容器に入れる。
（３）続いて、ボールミルにて粉砕、攪拌、および混合を行う。
（４）続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
（５）続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を１２０℃として乾燥し、粉末にする。
（６）続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、必要に応じてバインダーを混ぜて成形し、８００〜１２００℃にて５時間焼成し、還元触媒（排ガス処理触媒）が得られる。
また、上述した還元触媒として、上述した一般式（１）及び（２）で表される触媒の他に、一般式（１）及び（２）で表される触媒にさらに貴金属、すなわち、複合酸化物を構成する貴金属とは別種類の貴金属をさらに含有させた触媒を使用することもできる。別種類の貴金属としては、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）のうちの少なくとも一種を含む貴金属が特に有効である。この貴金属の含有量は、複合酸化物に対して０．０１〜５ｗｔ％であると好ましい。なぜなら、前記貴金属の含有量が、０．０１ｗｔ％より少ないと排ガス処理触媒が貴金属を含有しない場合と同様の脱硝性能しか発現しなくなり、５ｗｔ％より多くなっても脱硝性能が一定となり向上しなくなる。
上述した排ガス処理触媒の調製法にて用いられるバインダーとしては、セリウム酸化物を主成分とするものが特に有効である。
還元触媒が上述した一般式（１）及び（２）で表される複合酸化物で構成されることにより、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒で還元剤（水素）を効率良く作用させることができる（具体例は後述する）。
本発明に係る排ガス浄化方法の効果を確認するために行った確認試験を以下に説明するが、本発明は以下に説明する確認試験のみに限定されるものではない。
［試験体１の作製］
硝酸ランタン６水和物、硝酸バリウム、硝酸コバルト６水和物、上記シュウ酸水素ニオブ水溶液および硝酸パラジウム溶液（Ｐｄ＝５０ｇ／Ｌ）を、それぞれ、水を用いて、１ｍｏｌ／Ｌ、０．２ｍｏｌ／Ｌ、０．５ｍｏｌ／Ｌ、０．０４ｍｏｌ／Ｌおよび０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度の溶液を調製する。
硝酸ランタン６水和物、硝酸バリウム、硝酸コバルト６水和物、上記シュウ酸水素ニオブ水溶液および硝酸パラジウム溶液（Ｐｄ＝５０ｇ／Ｌ）を、それぞれ、水を用いて、１ｍｏｌ／Ｌ、０．２ｍｏｌ／Ｌ、０．５ｍｏｌ／Ｌ、０．０４ｍｏｌ／Ｌおよび０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度の溶液を調製する。
続いて、所定の濃度に調製された溶液を所定量分取する。具体的には、硝酸ランタン水溶液量を７０ｍｌとし、硝酸バリウム水溶液量を１５０ｍｌとし、硝酸コバルト水溶液量を１５５ｍｌとし、シュウ酸水素ニオブ水溶液量を４８５ｍｌとし、硝酸パラジウム水溶液量を６０ｍｌとして、各金属イオン量のモル比（Ｌａ：Ｂａ：Ｃｏ：Ｎｂ：Ｐｄ）が０．７０：０．３０：０．７７６：０．１９４：０．０３となる。
最初に、硝酸ランタン水溶液、硝酸バリウム水溶液、および硝酸コバルト水溶液を混合し、密栓した後、この混合液を攪拌しながら５０℃まで加温する。５０℃に到達後、グリシン１２０ｇを添加し溶解させる。さらに硝酸パラジウム水溶液とシュウ酸水素ニオブ水溶液を順次加えた後、６０℃まで加温し、６０℃に到達後、密栓しながら６０℃で２時間攪拌する。
さらに、上記混合溶液をロータリーエバポレータにより濃縮してゲル化させた。ゲル化した試料を乾燥器中に入れ、２２０℃にて熱処理し、粉砕した後、４００℃にて空気中で５時間焼成する。得られた粉末をさらに粉砕した後、試料を７００℃にて５時間焼成して複合酸化物（Ｌａ0.7Ｂａ0.3Ｃｏ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3）を有する還元触媒を２０ｇ得た。得られた還元触媒を試験体１とした。
［試験体２の作製］
硝酸ランタン６水和物、硝酸バリウム、硝酸鉄９水和物、上記シュウ酸水素ニオブ水溶液および硝酸パラジウム溶液（Ｐｄ＝５０ｇ／Ｌ）を、それぞれ、水を用いて、１ｍｏｌ／Ｌ、０．２ｍｏｌ／Ｌ、０．５ｍｏｌ／Ｌ、０．０４ｍｏｌ／Ｌおよび０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度の溶液を調製する。
硝酸ランタン６水和物、硝酸バリウム、硝酸鉄９水和物、上記シュウ酸水素ニオブ水溶液および硝酸パラジウム溶液（Ｐｄ＝５０ｇ／Ｌ）を、それぞれ、水を用いて、１ｍｏｌ／Ｌ、０．２ｍｏｌ／Ｌ、０．５ｍｏｌ／Ｌ、０．０４ｍｏｌ／Ｌおよび０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度の溶液を調製する。
続いて、所定の濃度に調製された溶液を所定量分取する。具体的には、硝酸ランタン水溶液量を７０ｍｌとし、硝酸バリウム水溶液量を１５０ｍｌとし、硝酸鉄水溶液量を１５５ｍｌとし、シュウ酸水素ニオブ水溶液量を４８５ｍｌとし、硝酸パラジウム水溶液量を６０ｍｌとして、各金属イオン量のモル比（Ｌａ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｎｂ：Ｐｄ）が０．７０：０．３０：０．７７６：０．１９４：０．０３となる。
最初に、硝酸ランタン水溶液、硝酸バリウム水溶液、および硝酸鉄水溶液を混合し、密栓した後、この混合液を攪拌しながら５０℃まで加温する。５０℃に到達後、グリシン１２０ｇを添加し溶解させる。さらに硝酸パラジウム水溶液とシュウ酸水素ニオブ水溶液を順次加えた後、６０℃まで加温し、６０℃に到達後、密栓しながら６０℃で２時間攪拌する。
さらに、上記混合溶液をロータリーエバポレータにより濃縮してゲル化させた。ゲル化した試料を乾燥器中に入れ、２２０℃にて熱処理し、粉砕した後、４００℃にて空気中で５時間焼成する。得られた粉末をさらに粉砕した後、試料を７００℃にて５時間焼成して複合酸化物（Ｌａ0.7Ｂａ0.3Ｆｅ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3）を有する還元触媒を２０ｇ得た。得られた還元触媒を試験体２とした。
［試験体３の作製］
硝酸ランタン６水和物、硝酸鉄９水和物、および硝酸パラジウム溶液（Ｐｄ＝５０ｇ／Ｌ）を、それぞれ、水を用いて、１ｍｏｌ／Ｌ、０．５ｍｏｌ／Ｌおよび０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度の溶液を調製する。
硝酸ランタン６水和物、硝酸鉄９水和物、および硝酸パラジウム溶液（Ｐｄ＝５０ｇ／Ｌ）を、それぞれ、水を用いて、１ｍｏｌ／Ｌ、０．５ｍｏｌ／Ｌおよび０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度の溶液を調製する。
続いて、所定の濃度に調製された溶液を所定量分取する。具体的には、硝酸ランタン水溶液量を１００ｍｌとし、硝酸鉄水溶液量を１９４ｍｌとし、硝酸パラジウム水溶液量を６０ｍｌとして、各金属イオン量のモル比（Ｌａ：Ｆｅ：Ｐｄ）が１：０．９７：０．０３となる。
最初に、硝酸ランタン水溶液、および硝酸鉄水溶液を混合し、密栓した後、この混合液を攪拌しながら５０℃まで加温する。５０℃に到達後、グリシン１２０ｇを添加し溶解させる。さらに硝酸パラジウム水溶液を加えた後、６０℃まで加温し、６０℃に到達後、密栓しながら６０℃で２時間攪拌する。
さらに、上記混合溶液をロータリーエバポレータにより濃縮してゲル化させた。ゲル化した試料を乾燥器中に入れ、２２０℃にて熱処理し、粉砕した後、４００℃にて空気中で５時間焼成する。得られた粉末をさらに粉砕した後、試料を７００℃にて５時間焼成して複合酸化物（ＬａＦｅ0.97Ｐｄ0.03Ｏ3）を有する還元触媒を２０ｇ得た。得られた還元触媒を試験体３とした。
［試験体４の作製］
セリア、ジルコニアまたはアルミナからなる基材に、炭酸バリウム及び白金、パラジウム、ロジウムのうちの少なくとも一種を含む貴金属を塗布もしくは担持などして付着させて窒素酸化物吸蔵触媒（試験体４）を得た。
セリア、ジルコニアまたはアルミナからなる基材に、炭酸バリウム及び白金、パラジウム、ロジウムのうちの少なくとも一種を含む貴金属を塗布もしくは担持などして付着させて窒素酸化物吸蔵触媒（試験体４）を得た。
［確認試験］
［第一の脱硝性能評価試験］
本試験にて、試験体１，２，４の脱硝性能について評価を行った。
［第一の脱硝性能評価試験］
本試験にて、試験体１，２，４の脱硝性能について評価を行った。
上記試験体１に対して下記の表１に示す評価条件１で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果１とした。上記試験体２に対して下記の表１に示す評価条件１で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果２とした。
また、上記試験体１に対して下記の表１に示す評価条件２で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果３とした。上記試験体２に対して下記の表１に示す評価条件３で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果４とした。上記試験体４に対して下記の表１に示す評価条件２で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果５とした。
表１において、空間速度は流体の流量／触媒の体積を示す。
［試験結果］
上述した試験結果１，２，３，４，５を図１に示す。
図１において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
上述した試験結果１，２，３，４，５を図１に示す。
図１において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
試験結果１（試験体１、評価条件１）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で４９％、２００℃で４９％、２５０℃で６９％、３００℃で６９％、３５０℃で６０％、４００℃で４４％であった。
試験結果２（試験体２、評価条件１）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で４２％、２００℃で４２％、２５０℃で４４％、３００℃で３８％、３５０℃で３５％、４００℃で２９％であった。
試験結果３（試験体１、評価条件２）における排ガス温度と脱硝率は、２５０℃で４４％、３００℃で５５％、３５０℃で６１％、４００℃で５２％であった。
試験結果４（試験体２、評価条件３）における排ガス温度と脱硝率は、２００℃で７％、２５０℃で４８％、３００℃で４０％、３５０℃で２８％、４００℃で１９％であった。
試験結果５（試験体４、評価条件２）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で５％、２００℃で４０％、２５０℃で５３％、３００℃で５９％、３５０℃で４２％、４００℃で３２％であった。
試験結果１と試験結果５とを対比すると、排ガス温度が１５０℃以上４００℃以下の範囲に亘って、試験結果１における脱硝率が試験結果５における脱硝率よりも高いことが分かった。言い換えると、排ガス温度が１５０℃以上４００℃以下の範囲にあるときには、Ｌａ0.7Ｂａ0.3Ｃｏ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3で構成される複合酸化物に水素を接触させたときの脱硝率が、従来の窒素酸化物吸蔵触媒に一酸化炭素を接触させたときの脱硝率よりも高くなることが分かった。
試験結果１と試験結果３とを対比すると、排ガス温度が２５０℃以上３００℃以下の範囲にて、試験結果１における脱硝率が試験結果３における脱硝率よりも高いことが分かった。言い換えると、還元触媒がＬａ0.7Ｂａ0.3Ｃｏ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3で構成される複合酸化物であり、排ガス温度が２５０℃以上３００℃以下の範囲であるときには、複合酸化物に水素を接触させたときの脱硝率が、複合酸化物に一酸化炭素を接触させたときの脱硝率よりも高くなることが分かった。これは、排ガス中に還元剤として水素を添加することに加え、排ガスがリッチ状態となる時間を長くする、すなわち、水素の添加時間を長くすることに起因すると考えられる。
よって、還元触媒としてＬａxＢａ(1-x)（ＣｏyＮｂ(1-y-z)）ＰｄzＯ3を用いると共に、還元剤として水素を用いることにより、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができることが分かった。
試験結果２と試験結果５とを対比すると、排ガス温度が１５０℃以上２００℃以下の範囲に亘って、試験結果２における脱硝率が試験結果５における脱硝率よりも高いことが分かった。言い換えると、排ガス温度が１５０℃以上２００℃以下の範囲にあるときには、還元触媒がＬａ0.7Ｂａ0.3Ｆｅ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3で構成される複合酸化物に水素を接触させたときの脱硝率が、従来の窒素酸化物吸蔵触媒に一酸化炭素を接触させたときの脱硝率よりも高くなることが分かった。
試験結果２と試験結果４とを対比すると、排ガス温度が２００℃であるときに、試験結果２における脱硝率が試験結果４における脱硝率よりも高いことが分かった。言い換えると、還元触媒がＬａ0.7Ｂａ0.3Ｆｅ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3で構成される複合酸化物であり、排ガス温度が２００℃であるときには、複合酸化物に水素を接触させたときの脱硝率が、複合酸化物に一酸化炭素を接触させたときの脱硝率よりも高くなることが分かった。これは、排ガス中に還元剤として水素を添加することに加え、排ガスがリッチ状態となる時間を長くする、すなわち、水素の添加時間を長くすることに起因すると考えられる。
よって、還元触媒としてＬａxＢａ(1-x)（ＦｅyＮｂ(1-y-z)）ＰｄzＯ3を用いると共に、還元剤として水素を用いることにより、排ガス温度が２００℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができることが分かった。
［第二の脱硝性能評価試験］
本試験にて、試験体１について水素の濃度範囲およびその添加時間と脱硝性能との関係について評価を行った。
本試験にて、試験体１について水素の濃度範囲およびその添加時間と脱硝性能との関係について評価を行った。
上記試験体１に対して下記の表２に示す評価条件４で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果６とした。上記試験体１に対して下記の表２に示す評価条件５で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果７とした。上記試験体１に対して下記の表２に示す評価条件６で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果８とした。上記試験体１に対して下記の表２に示す評価条件７で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果９とした。
表２において、空間速度は流体の流量／触媒の体積を示す。
［試験結果］
上述した試験結果１，６，７，８，９を図２に示す。
図２において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
上述した試験結果１，６，７，８，９を図２に示す。
図２において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
試験結果６（試験体１、評価条件４）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で３０％、２５０℃で７９％、３５０℃で７８％であった。
試験結果７（試験体１、評価条件５）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で５９％、２５０℃で９６％、３５０℃で９０％であった。
試験結果８（試験体１、評価条件６）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で２９％、２５０℃で８６％、３５０℃で７４％であった。
試験結果９（試験体１、評価条件７）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で５２％、２５０℃で７０％、３５０℃で６６％であった。
試験結果１と試験結果６とを対比すると、排ガス温度が２５０℃および３５０℃であるときには、試験結果６における脱硝率が試験結果１における脱硝率よりも高いことが分かった。
試験結果１と試験結果７とを対比すると、排ガス温度が１５０℃、２５０℃、および３５０℃であるときには、試験結果７における脱硝率が試験結果１における脱硝率よりも高いことが分かった。
試験結果１と試験結果８とを対比すると、排ガス温度が２５０℃および３５０℃であるときには、試験結果８における脱硝率が試験結果１における脱硝率よりも高いことが分かった。
試験結果１と試験結果９とを対比すると、排ガス温度が１５０℃、２５０℃、および３５０℃であるときには、試験結果９における脱硝率が試験結果１における脱硝率よりも高いことが分かった。
試験結果６と試験結果７とを対比すると、排ガス温度が１５０℃以上３５０℃以下の範囲に亘って、試験結果７における脱硝率が試験結果６における脱硝率よりも高いことが分かった。
試験結果７と試験結果９とを対比すると、排ガス温度が１５０℃以上３５０℃以下の範囲に亘って、試験結果７における脱硝率が試験結果９における脱硝率よりも高いことが分かった。
よって、還元触媒としてＬａxＢａ(1-x)（ＣｏyＮｂ(1-y-z)）ＰｄzＯ3を用いると共に、還元剤として水素を用いたときに、水素の添加濃度を２％以上６％以下とするとともに、水素の添加時間を６秒以上９秒以下とすることにより、排ガス温度が３５０℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができることが分かった。
リッチ状態となる時間（水素を添加する時間）と水素の濃度との積が同じである場合であっても、リッチ状態となる時間を長くし、水素の濃度を低くすることで脱硝率が向上することが分かる。水素は排ガス中の酸素ガスとの反応、または排ガス中の窒素酸化物との反応で消費される。リッチ状態となる時間が短いと系内に酸素ガスが多く残存するため、窒素酸化物との反応量よりも酸素ガスとの反応量の方が多くなり、その分脱硝率が低下したと考えられる。他方、リッチ状態となる時間が長いと酸素ガスがパージされるため、酸素ガスとの反応量よりも窒素酸化物との反応量が多くなり、その分脱硝率が向上したと考えられる。その結果、排ガス温度が３００℃よりも低温の２５０℃であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒で還元剤の水素を効率良く作用させることができることが分かった。
上述した結果から、水素の濃度を２％以上６％以下とし、水素の添加時間を６秒以上９秒以下とすることにより、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、還元触媒で還元剤の水素を効率良く作用させることができることが分かった。
さらに、本試験では、複合酸化物（Ｌａ0.7Ｂａ0.3Ｃｏ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3）を有する還元触媒である試験体１に適用した場合の脱硝率について評価を行ったが、複合酸化物（Ｌａ0.7Ｂａ0.3Ｆｅ0.776Ｎｂ0.194Ｐｄ0.03Ｏ3）を有する還元触媒である試験体２に適用することもできると考えられる。これは、第一の脱硝性能評価試験で得られた試験結果１と試験結果２が、２００℃以下の低温にあっては、ほぼ同等な脱硝率を示すためである。
［第三の脱硝性能評価試験］
本試験にて、試験体１，３の脱硝性能について評価を行った。
本試験にて、試験体１，３の脱硝性能について評価を行った。
上記試験体３に対して上記の表２に示す評価条件５で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果１０とした。上記試験体３に対して下記の表３に示す評価条件８で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果１１とした。
表３において、空間速度は流体の流量／触媒の体積を示す。
［試験結果］
上述した試験結果７，１０，１１を図３に示す。
図３において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
上述した試験結果７，１０，１１を図３に示す。
図３において、脱硝率は、処理ガスがリーン状態である場合の脱硝率と、処理ガスがリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
試験結果７（試験体１、評価条件５）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で５９％、２５０℃で９６％、３５０℃で９０％であった。
試験結果１０（試験体３、評価条件５）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で４６％、２００℃で３３％、２５０℃で５１％、３００℃で５４％、３５０℃で３７％、４００℃で１４％であった。
試験結果１１（試験体３、評価条件８）における排ガス温度と脱硝率は、１５０℃で４４％、２００℃で３８％、２５０℃で７３％、３００℃で７４％、３５０℃で４４％、４００℃で２０％であった。
試験結果７と試験結果１０および試験結果１１とを対比すると、排ガス温度が１５０℃以上４００℃以下の範囲に亘って、試験結果１０，１１における脱硝率が試験結果７における脱硝率よりも低いものの、還元触媒として試験体３を用いるとともに、還元剤として水素を用いることにより、脱硝性能を発現することを確認した。さらに、排ガス温度が１５０℃、２５０℃、３００℃であっても、還元剤として水素を用いることにより、脱硝率が４０％以上という脱硝性能を発現することを確認した。
［第二番目の実施形態］
本発明の第二番目の実施形態に係る排ガス浄化方法を排ガス浄化装置に適用した場合について図４を参照して説明する。
本発明の第二番目の実施形態に係る排ガス浄化方法を排ガス浄化装置に適用した場合について図４を参照して説明する。
排ガス浄化装置１０は、図４に示すように、ディーゼルエンジンから排出される排ガス３０の浄化処理に利用される。この排ガスは、窒素酸化物、硫黄酸化物、パティキュレートマター（粒子状物質、以下ＰＭと称す）を含有する。
排ガス浄化装置１０は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称す）１１、還元触媒１２、水素供給装置１３、および電子制御装置（以下、ＥＣＵと称す）２０を具備する。
この排ガス浄化装置１０では、排ガス３０が排ガス流通管１を通じてＤＰＦ１１に導入され、ＤＰＦ１１で排ガス３０中の微粒子状物質（ＰＭ）が捕集されて当該排ガス３０からＰＭが除去される。ＰＭが除去された排ガス３１が連絡配管２を通じて還元触媒１２に導入される。連絡配管２内へ水素３２を供給可能に水素供給装置１３が設けられている。これにより、ＰＭが除去された排ガス３１とともに、水素３２が還元触媒１２へ供給され、還元触媒１２で排ガス中の窒素酸化物が浄化される。窒素酸化物が浄化された排ガス３３が排ガス排出管３を通じて系外に排出される。すなわち、排ガス浄化装置１０では、排ガス流通方向上流側から、ＤＰＦ１１、還元触媒１２の順序で配置される。
上述したＤＰＦ１１は、排ガス中のＰＭを吸着し、所定量吸着した場合には、ＤＰＦ１１の排ガス流通方向上流側に配置される電子制御燃焼噴射弁（図示せず）により主噴射の後の副噴射であるポスト噴射を行い、排ガス温度を高温にしてＤＰＦ１３に吸着したＰＭを燃焼除去することができる。
上述した還元触媒１２としては、排ガス中の窒素酸化物を吸蔵すると共に、還元剤の水素との接触により吸蔵された窒素酸化物を窒素に還元して当該排ガスを浄化する触媒能を有する触媒であって、上述した一般式（１）及び（２）で表される複合酸化物を含有する触媒が挙げられる。
上述した水素供給装置１３としては、水素を製造しそのまま供給したり、製造した水素あるいは系外から供給された水素をタンクや吸着剤などに貯蔵し当該水素を供給したりする装置が挙げられる。水素を製造する装置としては、水蒸気と排ガス中の燃料および酸素とから水素を生成するマイクロリアクターや、水を電気分解して水素を生成する水電解装置などが挙げられる。これらを単独で用いることもこれらを併用して用いることも可能である。水素の吸着剤（水素吸蔵手段）としては、カーボン系材料、またはパラジウムなどの金属系材料（水素吸蔵合金）などが挙げられる。前記水電解装置では、排ガス中の水分を凝縮して得られるあるいは系外から供給され、タンクなどに貯蔵される水が利用される。
上述した排ガス流通管１、連絡配管２、および排ガス排出管３には、排ガス温度およびその成分（ＮＯｘ，Ｏ2，Ｈ2，ＮＨ3）を常時計測するための排ガス計測手段であるセンサ２１，２２，２３がそれぞれ設けられる。各センサ２１，２２，２３としては、分子のレーザ光吸収型高速応答性のガス成分濃度センサなどレーザ光を用いたセンサが挙げられる。このようなセンサを用いることで、リアルタイムに排ガス温度および排ガス中のガス成分を計測することができる。
上述した各センサ２１，２２，２３とＥＣＵ２０とがそれぞれ信号線で接続されており、各センサ２１，２２，２３にて計測されたデータは、ＥＣＵ２０に送られる。また、図示しないエンジンの（運転）状態（エンジンの回転数、トルク、および吸入空気に対する燃料量など）を計測するセンサ（図示せず）および上述した電子制御燃料噴射弁などとＥＣＵ２０とが図示しない燃焼制御用信号線で接続される。該センサにより計測されたエンジンの状態がＥＣＵ２０に送信される一方、ＥＣＵ２０により当該電子制御燃料噴射弁などが制御される。ＥＣＵ２０は、所定の制御フローに基づき、図示しないＥＧＲ弁の開閉制御や、図示しない電子制御燃料噴射弁によるポスト噴射の制御が行われる。ＥＣＵ２０は、水素供給装置１３の制御（還元剤の水素の濃度の特定および水素の添加時間の特定）などが行われる。
ここで、上述したＥＣＵ２０における制御フローについて以下に説明する。
最初に、内燃機関の状態を計測して得られたデータ（上述したエンジンの回転数、トルク、吸入空気量に対する燃料量、および冷却水の温度など）がＥＣＵ２０に入力される。
続いて、得られた内燃機関の状態のデータに相関して、予め作成された排ガス温度分布および排ガス中の一酸化窒素の濃度分布のマップに基づき、排ガス温度、排ガス中の酸素濃度ＣO2、および一酸化窒素濃度ＣNOを推定する。例えばＥＣＵ２０は、低回転および低トルクの場合には、排ガスが低温であり、排ガスが低濃度の一酸化窒素を含有し、高回転および高トルクの場合には、排ガスが高温であり、排ガスが高濃度の一酸化窒素を含有するなど、排ガス温度Ｔ、排ガス中の酸素濃度ＣO2、および一酸化窒素濃度ＣNOを推定する。また、ＥＣＵ２０は、高負荷域および高速回転時において、減速時および加速時で次の瞬間の排ガス中の窒素酸化物の濃度をマップにて予測できない場合、前記内燃機関の状態、および変化量に基づく以下の予測式に基づき、排ガス中の窒素酸化物濃度ＤNOXを予測する。
ＮＯｘの予測式：ＤNOX＝ｆ（ｎ，Ｐ１，・・・，Ｐｘ，Ｔ１，・・・，Ｔｘ，・・・，Δｎ，・・・，ΔＸ）
ｎ：内燃機関の現在の回転数
Ｐｘ：エンジン特定部分の圧力（例えば筒内圧力）
Ｔｘ：エンジン特定部分の温度（例えば筒内における燃焼ガスの温度）
Δｎ：現在の回転数変化量
ΔＸ：現在のエンジン特定部分の変化量（アクセルの踏み込み量、エンジン負荷（坂道やスリップ）等も含む）
ｎ：内燃機関の現在の回転数
Ｐｘ：エンジン特定部分の圧力（例えば筒内圧力）
Ｔｘ：エンジン特定部分の温度（例えば筒内における燃焼ガスの温度）
Δｎ：現在の回転数変化量
ΔＸ：現在のエンジン特定部分の変化量（アクセルの踏み込み量、エンジン負荷（坂道やスリップ）等も含む）
さらに、その運転時間と予測値、ガス量（エンジンの回転数と１回転当たりの排気量より算出可能）を積算（ＮＯｘの瞬時予測値×運転時間×ガス量）することにより、触媒へのＮＯｘ暴露量が算出される。
続いて、通常の運転時の触媒への暴露量に対するＮＯｘ吸蔵率（脱硝率）の温度マップより、吸蔵されるＮＯｘの量が推定される。このＮＯｘ量と排ガス温度に併せて望む脱硝率となるようにＥＣＵ２０が水素供給装置１３を制御して水素３２を連絡配管２内へ供給する。
よって、上述した排ガス浄化装置１０によれば、上述した構成とすることにより、排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒１２に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素３２を供給（添加）して、還元触媒１２と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去することができる。その結果、上述した第一番目の実施形態と同様、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、酸素ガスとの反応に比べて窒素酸化物との反応にて水素の消費量が多くなり、還元触媒１２での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒１２で水素３２を効率良く作用させることができる。
なお、上記では、内燃機関のデータに相関して、予め作成された排ガス温度分布および排ガス中の一酸化窒素の濃度分布のマップにのみ基づき、排ガス温度、排ガス中の酸素濃度ＣO2、および一酸化窒素濃度ＣNOを推定して還元剤の種類を選定し、その濃度を特定する制御を行う排ガス浄化装置１０を用いて説明したが、センサー２１，２２，２３にて計測し、ＥＣＵ２０に送られた排ガス温度およびそのガス成分のデータを前述したデータマップに反映して制御することも可能であり、ＥＣＵ２０に送られた排ガス温度およびそのガス成分のデータを用いてフィードバック制御で直接微調整することも可能である。このように制御するようにした排ガス浄化装置によれば、上述した排ガス浄化装置１０と同様な作用効果を奏する他、還元剤の水素の濃度の特定および水素の添加時間の特定をより高精度に行うことができ、脱硝性能を向上させることができる。さらに、エンジンの状態に応じて制御することができ、トランジェント対応することができる。
還元触媒１２の排ガス流通方向下流側の水素の濃度を計測することにより、還元触媒１２における還元剤の水素の使用量を特定することができる。よって、還元剤の添加量を制御することができ、排ガスをより一層効率良く浄化することができる。
［第三の実施形態］
本発明の第三番目の実施形態に係る排ガス浄化方法を排ガス浄化装置に適用した場合について図５を参照して説明する。
本実施形態にて、上述した第二番目の実施形態の排ガス浄化装置１０が具備する機器と同一機器には同一符号を付記する。
本発明の第三番目の実施形態に係る排ガス浄化方法を排ガス浄化装置に適用した場合について図５を参照して説明する。
本実施形態にて、上述した第二番目の実施形態の排ガス浄化装置１０が具備する機器と同一機器には同一符号を付記する。
本実施形態の排ガス浄化装置５０では、図５に示すように、排ガス流通管１に酸化触媒１４が連結され、酸化触媒１４に排ガス導入管４が連結される。
この排ガス浄化装置５０では、ディーゼルエンジンから排出される排ガス４０が排ガス導入管４を通じて酸化触媒１４に導入され、酸化触媒１４にて排ガス４０中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯが酸化される。ＨＣ，ＣＯ，ＮＯが酸化された排ガス４１が排ガス流通管１を通じてＤＰＦ１１に導入される。ＤＰＦ１１でＰＭが除去された排ガス４２と水素供給装置１３から供給された水素３２とが連絡配管２を通じて還元触媒１２に供給される。還元触媒１２で排ガス中の窒素酸化物が浄化され、窒素酸化物が浄化された排ガス４３が排ガス排出管３を通じて系外へ排出される。すなわち、排ガス浄化装置５０では、排ガス流通方向上流側から、酸化触媒１４、ＤＰＦ１１、還元触媒１２の順序で配置される。
排ガス導入管４には、排ガス温度およびその成分（ＮＯｘ，Ｏ2，Ｈ2，ＮＨ3）を常時計測するための排ガス計測手段であるセンサ２４が設けられる。センサ２４としては、分子のレーザ光吸収型高速応答性のガス成分濃度センサなどレーザ光を用いたセンサが挙げられる。このようなセンサを用いることで、リアルタイムに排ガス温度および排ガス中のガス成分を計測することができる。
上述した酸化触媒１４は、白金、パラジウム、イリジウムなどの貴金属系触媒、またはペロブスカイトなどの複合酸化物系触媒などが挙げられる。酸化触媒１４は、ハニカム状に形成されており、２００℃以上にて酸化反応が生じる触媒である。酸化触媒１４で排ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯが酸化されるため、排ガス流通方向下流側に配置される還元触媒１２の還元率が向上する。
よって、上述した排ガス浄化装置５０によれば、上述した構成とすることにより、排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒１２に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素３２を添加して、還元触媒１２と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去することができる。その結果、上述した第一番目および第二番目の実施形態と同様、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、酸素ガスとの反応に比べて窒素酸化物との反応にて水素の消費量が多くなり、還元触媒１２での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、還元触媒１２で水素３２を効率良く作用させることができる。
本発明に係る排ガス浄化方法は、排ガス温度が３００℃以下の低温であっても、排ガス中の窒素酸化物を処理する触媒で還元剤を効率良く作用させることができるため、ディーゼルエンジンや燃焼機器から排出される排ガスを処理する産業にとって有用である。
１０，５０ 排ガス浄化装置
１１ ＤＰＦ
１２ 還元触媒
１３ 水素供給装置
１４ 酸化触媒
２０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１１ ＤＰＦ
１２ 還元触媒
１３ 水素供給装置
１４ 酸化触媒
２０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
Claims (8)
- 排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去する
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 - 請求項１に記載の排ガス浄化方法であって、
前記還元触媒として、ペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒を用いる
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 - 請求項２に記載の排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａxＢａ(1-x)（ＣｏyＮｂ1-y-z）ＰｄzＯ3（ただし、０．５≦ｘ≦０．９であり、０．６０≦ｙ≦０．９０であり、０．０１≦ｚ≦０．１５である。）で構成される
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 - 請求項２に記載の排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａxＢａ(1-x)（ＦｅyＮｂ1-y-z）ＰｄzＯ3（ただし、０．３０＜ｘ≦０．９５であり、０．０７≦ｙ≦０．９４であり、０．０１≦ｚ≦０．１０である。）で構成される
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 - 請求項２に記載の排ガス浄化方法であって、
前記複合酸化物が、一般式：ＬａＦｅ1-yＰｄyＯ3（ただし、０．０１≦ｙ≦０．１５である。）で構成される
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 - 請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の排ガス浄化方法であって、
前記水素の濃度を２％以上とする
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 - 請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の排ガス浄化方法であって、
前記水素の添加時間を１秒以上とする
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 - 請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の排ガス浄化方法であって、
前記水素の濃度を２％以上とすると共に、前記水素の添加時間を１秒以上とする
ことを特徴とする排ガス浄化方法。
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