JP2014213303A - Exhaust emission control system and exhaust emission control method - Google Patents

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伊藤 由彦
Yoshihiko Ito
由彦 伊藤
淑幸 坂本
Toshiyuki Sakamoto
淑幸 坂本
康貴 長井
Yasutaka Nagai
康貴 長井
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    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system capable of clarifying exhaust gas containing NOat excellent power efficiency, even not using noble metal as a catalyst.SOLUTION: The exhaust emission control system includes: an exhaust emission control element 10 having an anode electrode 2 as an electrode catalyst containing Cu and CeO, a cathode electrode 3 and an oxygen ion conductive solid electrolyte 1 arranged between the electrodes; an exhaust gas flow passage 4 with the exhaust emission control element arranged inside; electric current supplying means to the anode electrode and the cathode electrode; exhaust gas supply means 5 for supplying the exhaust gas to the exhaust gas flow passage; and clarified gas discharge means 6 for discharging clarified gas B from the exhaust gas flow passage. The exhaust emission control system supplies exhaust gas A of a stoichiometric or rich atmosphere containing the NOto the exhaust gas flow passage while supplying an electric current to the anode electrode and the cathode electrode, and brings the exhaust gas A into contact with the anode electrode thereby reducing NOin the exhaust gas to the N, so that clarified gas containing Nis obtained.

Description

本発明は、排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method.

近年、酸素イオン伝導性を有する固体電解質と、前記固体電解質を挟んで配置された一対の触媒作用を有する電極とを備える排ガス浄化素子を用い、これに電圧を印加することによって発揮される前記電極表面の触媒活性を利用して電気化学的に窒素酸化物(NO)や炭化水素(HC)を含有する排ガスを浄化する方法が研究されている。 In recent years, the electrode exerted by applying a voltage to an exhaust gas purification element including a solid electrolyte having oxygen ion conductivity and a pair of catalytic electrodes disposed with the solid electrolyte interposed therebetween. Research has been conducted on a method for electrochemically purifying exhaust gas containing nitrogen oxides (NO x ) and hydrocarbons (HC) using the catalytic activity of the surface.

例えば、特開2006−189023号公報(特許文献1)には、固体電解質からなる触媒担体と、前記触媒担体の排気通路側に設けた排気通路側電極と、前記排気通路側電極と相俟って前記触媒担体に電位差を発生させる大気側電極と、前記排気通路に流入する排ガスの空燃比にあわせて前記排気通路側電極及び前記大気側電極へ印加する電圧を制御する制御手段とを備える排気ガス浄化装置が記載されており、前記排ガス中の酸素濃度を制御することによって排ガスを浄化する方法が記載されている。しかしながら、特許文献1に記載されている排気ガス浄化装置では、十分な排ガス浄化性能を維持するために多くの電流量が必要であり、消費電力量が増大するという問題があった。さらに、白金等の貴金属を触媒として用いる必要があった。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-189023 (Patent Document 1) combines a catalyst carrier made of a solid electrolyte, an exhaust passage side electrode provided on the exhaust passage side of the catalyst carrier, and the exhaust passage side electrode. The exhaust gas is provided with an atmosphere side electrode for generating a potential difference in the catalyst carrier and a control means for controlling a voltage applied to the exhaust path side electrode and the atmosphere side electrode in accordance with the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage. A gas purification device is described, and a method for purifying exhaust gas by controlling the oxygen concentration in the exhaust gas is described. However, the exhaust gas purification device described in Patent Document 1 has a problem that a large amount of current is required to maintain a sufficient exhaust gas purification performance, resulting in an increase in power consumption. Furthermore, it was necessary to use a noble metal such as platinum as a catalyst.

また、特開2006−200520号公報(特許文献2)には、イオン導電性を有して一面側に酸素イオンを与え得る固体電解質と、前記固体電解質の両面にそれぞれ設けられた第1電極及び第2電極とを有する多孔質の浄化構造体を用いた排ガス浄化方法が記載されている。特許文献2には、先ず、排ガスを前記浄化構造体の第1電極側(アノード側)から第2電極側(カソード側)に透過させて第1電極側に未燃焼微粒子を捕集すると共に酸化させ、次いで、第2電極側に配置された酸素吸蔵材としてのセリアや、触媒としての白金、吸着材によって第1電極側から透過した排ガス中に含まれる窒素酸化物を酸化、還元させることが記載されている。しかしながら、特許文献2に記載されている方法では、触媒として白金を用いる必要があり、また、HCやCO等の還元性ガスを浄化することが困難であるという問題や、消費電力が大きいという問題を有していた。   Japanese Patent Laid-Open No. 2006-200520 (Patent Document 2) discloses a solid electrolyte that has ionic conductivity and can provide oxygen ions on one side, a first electrode provided on each side of the solid electrolyte, and An exhaust gas purification method using a porous purification structure having a second electrode is described. In Patent Document 2, first, exhaust gas is permeated from the first electrode side (anode side) of the purification structure to the second electrode side (cathode side) to collect unburned particulates on the first electrode side and oxidize. Then, ceria as an oxygen storage material arranged on the second electrode side, platinum as a catalyst, and nitrogen oxides contained in exhaust gas permeated from the first electrode side by an adsorbent can be oxidized and reduced. Have been described. However, in the method described in Patent Document 2, it is necessary to use platinum as a catalyst, and it is difficult to purify a reducing gas such as HC and CO, and a problem that power consumption is large. Had.

さらに、Y.Sakamotoら、Catalysis Today、146、2009、p.299−307(非特許文献1)には、YSZ基板の両面に貴金属の電極を備える導電性化学触媒(Me/YSZ/Au(Me=Rh、RhPt、Pt))に電圧を印加しつつ前記導電性化学触媒に混合ガスを接触させ、前記混合ガス中のNO、C及びOを浄化せしめる方法が記載されている。しかしながら、非特許文献1に記載の導電性化学触媒においても、前記ガス成分を浄化せしめるためにRh、RhPt、Pt、Au等の貴金属を電極として用いる必要があった。 In addition, Y. Sakamoto et al., Catalysis Today, 146, 2009, p. In 299-307 (Non-Patent Document 1), a voltage is applied to a conductive chemical catalyst (Me / YSZ / Au (Me = Rh, RhPt, Pt)) having a noble metal electrode on both sides of a YSZ substrate, and the conductive A method is described in which a mixed gas is brought into contact with a chemical chemical catalyst to purify NO, C 3 H 6 and O 2 in the mixed gas. However, even in the conductive chemical catalyst described in Non-Patent Document 1, it was necessary to use a noble metal such as Rh, RhPt, Pt, or Au as an electrode in order to purify the gas component.

また、N.Kaklidisら、International journal of Hydrogen Energy、37、2012、p.16722−16732(非特許文献2)には、YSZ管の内底にCu−CeOを塗布してアノード電極を形成し、対電極として前記YSZ管の外壁にPtフィルムを配置した固体電解質型電池(SOFC)が記載されており、前記アノード電極においてCHCOOH及びHOを含有するガス中のCHCOOHを改質させる方法が記載されている。しかしながら、非特許文献2は固体電解質型電池(SOFC)に関するものであって、同文献には、排ガス中の窒素酸化物(NO)を浄化せしめることについて何ら記載されていない。 N. Kakridis et al., International journal of Hydrogen Energy, 37, 2012, p. 16722-16732 (Non-Patent Document 2) discloses a solid electrolyte battery in which Cu—CeO 2 is applied to the inner bottom of a YSZ tube to form an anode electrode, and a Pt film is disposed on the outer wall of the YSZ tube as a counter electrode. (SOFC) is described, and a method for modifying CH 3 COOH in a gas containing CH 3 COOH and H 2 O at the anode electrode is described. However, Non-Patent Document 2 relates to a solid electrolyte battery (SOFC), and the document does not describe anything about purifying nitrogen oxides (NO x ) in exhaust gas.

特開2006−189023号公報JP 2006-189023 A 特開2006−200520号公報JP 2006-200520 A

Y.Sakamotoら、Catalysis Today、146、2009、p.299−307Y. Sakamoto et al., Catalysis Today, 146, 2009, p. 299-307 N.Kaklidisら、International Journal of Hydrogen Energy、37、2012、p.16722−16732N. Kakridis et al., International Journal of Hydrogen Energy, 37, 2012, p. 16722-16732

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、貴金属を触媒として用いなくとも優れた電力効率でNOを含有する排ガスを浄化することが可能な排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification system that can purify exhaust gas containing NO x with excellent power efficiency without using a noble metal as a catalyst. It aims to provide a method.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、Cu及びCeOを含有する電極触媒としてのアノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質とを備える排ガス浄化素子を用いて、前記アノード電極及び前記カソード電極に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを前記アノード電極に接触させることによって、前記アノード電極が通常は貴金属のような優れた触媒活性を発揮しない電極であっても、十分に少ない消費電力で排ガス中のNOをNに還元せしめることが可能であることを見出した。さらに、本発明者らは、このような排ガス浄化システムにおいては排ガス中のCO、HC等の還元性ガスを酸化せしめることもでき、排ガスを十分に浄化せしめることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have arranged an anode electrode as an electrode catalyst containing Cu and CeO 2 , a cathode electrode, and the anode electrode and the cathode electrode. By using an exhaust gas purifying element comprising an oxygen ion conductive solid electrolyte, the exhaust gas in a stoichiometric or rich atmosphere containing NO x is brought into contact with the anode electrode while energizing the anode electrode and the cathode electrode. The present inventors have found that even if the anode electrode is an electrode that does not normally exhibit excellent catalytic activity such as a noble metal, it is possible to reduce NO x in exhaust gas to N 2 with sufficiently low power consumption. . Further, the present inventors have found that in such an exhaust gas purification system, reducing gases such as CO and HC in the exhaust gas can be oxidized, and the exhaust gas can be sufficiently purified. The invention has been completed.

すなわち、本発明の排ガス浄化システムは、
Cu及びCeOを含有する電極触媒としてのアノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質とを備える排ガス浄化素子、
前記排ガス浄化素子が内部に配置されている排ガス流路、
前記アノード電極及び前記カソード電極への通電手段、
排ガスを前記排ガス流路に供給する排ガス供給手段、並びに、
前記排ガス流路から浄化ガスを排出する浄化ガス排出手段
を備えており、
前記アノード電極及び前記カソード電極に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを前記排ガス流路に供給して前記アノード電極に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得ること、
を特徴とするものである。
That is, the exhaust gas purification system of the present invention is
An exhaust gas purification element comprising: an anode electrode as an electrode catalyst containing Cu and CeO 2 ; a cathode electrode; and an oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the anode electrode and the cathode electrode;
An exhaust gas flow path in which the exhaust gas purification element is disposed,
Means for energizing the anode electrode and the cathode electrode;
Exhaust gas supply means for supplying exhaust gas to the exhaust gas flow path, and
A purifying gas discharging means for discharging the purifying gas from the exhaust gas flow path;
While energizing the anode electrode and the cathode electrode, the exhaust gas in a stoichiometric or rich atmosphere containing NO x is supplied to the exhaust gas flow path and brought into contact with the anode electrode, whereby NO x in the exhaust gas is N 2. To obtain purified gas containing N 2 by reducing to
It is characterized by.

また、本発明の排ガス浄化方法は、
Cu及びCeOを含有する電極触媒としてのアノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質とを備える排ガス浄化素子を用い、前記アノード電極及び前記カソード電極に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを前記アノード電極に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得ることを特徴とするものである。
Moreover, the exhaust gas purification method of the present invention comprises:
Using an anode electrode as an electrode catalyst containing Cu and CeO 2, and a cathode electrode, an exhaust gas purification device and a said anode electrode and an oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the cathode electrode, the anode while supplying current to the electrodes and the cathode electrode, by contacting the exhaust gas of a stoichiometric or rich atmosphere containing NO x to said anode electrode, containing N 2 and allowed to reduce NO x in the exhaust gas to N 2 purification It is characterized by obtaining gas.

本発明の排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法においては、前記アノード電極におけるCuの含有量とCeOの含有量との質量比(Cu:CeO)が60:40〜95:5であることが好ましい。 In the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention, the mass ratio (Cu: CeO 2 ) between the Cu content and the CeO 2 content in the anode electrode is preferably 60:40 to 95: 5. .

なお、本発明により、貴金属を触媒として用いなくとも優れた電力効率で排ガスを浄化することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明に係る排ガス浄化素子においては、アノード電極及びカソード電極に通電されることにより、前記アノード電極上に酸素イオン伝導性固体電解質からポンピングされた酸素イオン(O2−)がスピルオーバ(流出)される。このような酸素イオンは、条件によっては、気相ガスとの反応性が低い酸素イオン(Oδ−)として存在し、電極における触媒活性に影響を及ぼすが、特に本発明においては、アノード電極がCu及びCeOを含有することによって、CeOと気相ガスとの界面又はCu−CeOと気相ガスとの界面においてOδ−が有効に生成されるものと本発明者らは推察する。そして、このようなOδ−が気相ガス中の酸素(O)に対するNO吸着選択性を向上させるため、CuがNOとの反応によってCuとなり、CO、HC等の還元性ガスによって該CuがCuに戻る反応サイクルがOに阻害されず、NOのNへの還元が促進される。さらに、前記Oδ−は、CuにおけるCO、HC等の還元性ガスの酸化触媒能をも向上させるため、前記排ガス浄化素子によるNO、CO、HC等の分解除去性能が向上するものと本発明者らは推察する。さらに、前記Oδ−は電極触媒としてのアノード電極に作用するものであり、反応によって消費されるものではないため、本発明においては、電気分解反応によってNO、CO、HC等を直接浄化する方法に比べて、反応に必要な電流量を十分に少なくさせることができ、消費電力を低減させることが可能であると本発明者らは推察する。 The reason why the present invention makes it possible to purify exhaust gas with excellent power efficiency without using a noble metal as a catalyst is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, in the exhaust gas purifying element according to the present invention, when the anode electrode and the cathode electrode are energized, oxygen ions (O 2− ) pumped from the oxygen ion conductive solid electrolyte on the anode electrode spill over (outflow). ) Depending on conditions, such oxygen ions exist as oxygen ions (O δ− ) having low reactivity with the gas phase gas, and affect the catalytic activity of the electrode. by containing Cu and CeO 2, which O .delta. is effectively generated at the interface between the interface or Cu-CeO 2 and vapor gas of CeO 2 and the gas phase gas and the present inventors speculate . Since such O δ− improves the NO x adsorption selectivity with respect to oxygen (O 2 ) in the gas phase gas, Cu becomes Cu + by reaction with NO x, and reducing gases such as CO and HC. Thus, the reaction cycle in which the Cu + returns to Cu is not inhibited by O 2 , and the reduction of NO x to N 2 is promoted. Furthermore, since the O δ− also improves the oxidation catalytic ability of reducing gases such as CO and HC in Cu, the decomposition and removal performance of NO x , CO, HC and the like by the exhaust gas purification element is improved. The inventors speculate. Furthermore, since the O δ− acts on the anode electrode as an electrode catalyst and is not consumed by the reaction, in the present invention, NO x , CO, HC and the like are directly purified by an electrolysis reaction. The present inventors infer that the amount of current required for the reaction can be sufficiently reduced as compared with the method, and the power consumption can be reduced.

これに対して、特許文献1に記載されている排気ガス浄化装置では、排ガス中の酸素濃度を変化させるために電流として酸素を移動させるため、消費電力量が増大するものと本発明者らは推察する。また、特許文献2に記載されている排ガス浄化方法では、カソード電極においてセリアや吸着材を触媒と共に用いているものの、触媒におけるNOの還元は電気分解反応によるものであるため、やはり消費電力量が増大するものと本発明者らは推察する。 On the other hand, in the exhaust gas purification apparatus described in Patent Document 1, since the oxygen is moved as a current in order to change the oxygen concentration in the exhaust gas, the present inventors say that the power consumption increases. I guess. Further, in the exhaust gas purification method described in Patent Document 2, although with ceria and adsorbent with the catalyst at the cathode, because the reduction of the NO x in the catalyst is due to the electrolysis reaction, also the power consumption The present inventors infer that this increases.

本発明によれば、貴金属を触媒として用いなくとも優れた電力効率でNOを含有する排ガスを浄化することが可能な排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method capable of purifying exhaust gas containing NO x with excellent power efficiency without using a noble metal as a catalyst.

本発明の排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法に係る電気化学セルの好適な一実施形態を示す模式縦断面図である。1 is a schematic longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of an electrochemical cell according to an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method of the present invention. 図1A中の排ガス浄化素子をX方向からみた側面図である。It is the side view which looked at the exhaust gas purification element in FIG. 1A from the X direction. 本発明の排ガス浄化システムの好適な一実施形態を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a suitable embodiment of an exhaust gas purification system of the present invention. 実施例1、比較例1〜5におけるNO転化率、C転化率、及び電流を示すグラフである。Example 1, NO conversion in Comparative Examples 1 to 5 is a graph showing C 3 H 6 conversion, and current.

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい形態を例に挙げて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

本発明の排ガス浄化システムは、
Cu及びCeOを含有する電極触媒としてのアノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質とを備える排ガス浄化素子、
前記排ガス浄化素子が内部に配置されている排ガス流路、
前記アノード電極及び前記カソード電極への通電手段、
排ガスを前記排ガス流路に供給する排ガス供給手段、並びに、
前記排ガス流路から浄化ガスを排出する浄化ガス排出手段
を備えており、
前記アノード電極及び前記カソード電極に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを前記排ガス流路に供給して前記アノード電極に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得ること、
を特徴とするものである。
The exhaust gas purification system of the present invention is
An exhaust gas purification element comprising: an anode electrode as an electrode catalyst containing Cu and CeO 2 ; a cathode electrode; and an oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the anode electrode and the cathode electrode;
An exhaust gas flow path in which the exhaust gas purification element is disposed,
Means for energizing the anode electrode and the cathode electrode;
Exhaust gas supply means for supplying exhaust gas to the exhaust gas flow path, and
A purifying gas discharging means for discharging the purifying gas from the exhaust gas flow path;
While energizing the anode electrode and the cathode electrode, the exhaust gas in a stoichiometric or rich atmosphere containing NO x is supplied to the exhaust gas flow path and brought into contact with the anode electrode, whereby NO x in the exhaust gas is N 2. To obtain purified gas containing N 2 by reducing to
It is characterized by.

図1Aは、本発明の排ガス浄化システムに係る電気化学セルの好適な一実施形態を示す模式縦断面図であり、図1Bは、図1A中の排ガス浄化素子10の側面図である。図1A〜図1Bに示す排ガス浄化素子10は、アノード電極2と、カソード電極3と、アノード電極2及びカソード電極3の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質1とを備えている。   FIG. 1A is a schematic longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of an electrochemical cell according to the exhaust gas purification system of the present invention, and FIG. 1B is a side view of the exhaust gas purification element 10 in FIG. 1A. The exhaust gas purification element 10 shown in FIGS. 1A to 1B includes an anode electrode 2, a cathode electrode 3, and an oxygen ion conductive solid electrolyte 1 disposed between the anode electrode 2 and the cathode electrode 3.

固体電解質1は、酸素イオン(酸化物イオン、O2−)伝導性を有する酸素イオン伝導性固体電解質である。このような酸素イオン伝導性固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、酸化イットリウムにより安定化されたジルコニア〔(Y1−x(ZrO(式中、x=0.57〜0.99)〕、セリウム系酸化物〔Ce1−m(式中、BはSm、Gd、Y及びCaからなる群から選択される少なくとも1種を示す。0<m≦0.4。)〕、ランタン−ガリウム系酸化物〔La1−aSrGa1−b−cMg(式中、AはCo、Fe、Ni及びCuからなる群から選択される少なくとも1種を示す。a=0.05〜0.3、b=0〜0.29、c=0.01〜0.3、b+c=0.025〜0.3。)、特開2000−96278号公報に記載の酸素イオン伝導性固体等が挙げられる。これらの中でも、自動車等の内燃機関から排出される高温のNOを分解する場合の安定性と酸素イオン伝導性の観点から、固体電解質1としてはジルコニア系であることが好ましく、酸化イットリウムにより安定化されたジルコニア〔(Y1−x(ZrO(式中、x=0.57〜0.99)〕であることがより好ましい。 The solid electrolyte 1 is an oxygen ion conductive solid electrolyte having oxygen ion (oxide ion, O 2− ) conductivity. Such an oxygen ion conductive solid electrolyte is not particularly limited. For example, zirconia [(Y 2 O 3 ) 1-x (ZrO 2 ) x (x = 0. 57 to 0.99)], in cerium oxide [Ce 1-m B m O 2 ( wherein, B denotes at least one member selected from the group consisting of Sm, Gd, Y and Ca .0 <m ≦ 0.4.)], Lanthanum-gallium oxide [La 1-a Sr a Ga 1-b-c Mg b A c O 3 (wherein A is from the group consisting of Co, Fe, Ni and Cu) At least one selected, a = 0.05-0.3, b = 0-0.29, c = 0.01-0.3, b + c = 0.025-0.3. Examples thereof include oxygen-ion conductive solids described in Kai 2000-96278. Among these, from the viewpoints of stability and oxygen ion conductivity when decomposing high-temperature NO x discharged from an internal combustion engine such as an automobile, the solid electrolyte 1 is preferably a zirconia-based material, and stable by yttrium oxide. It is more preferable that it is converted zirconia [(Y 2 O 3 ) 1-x (ZrO 2 ) x (wherein x = 0.57 to 0.99)].

固体電解質1の形状としては、特に制限されないが、より効率よく排ガス浄化を実施することが可能となるという観点から、板状等の厚みが一定の形状であることがより好ましい。前記厚みとしては、0.02〜5.0mmであることが好ましく、0.1〜1.0mmであることがより好ましい。厚みが前記下限未満であると固体電解質1の機械的強度を維持することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、固体電解質1の電気抵抗が大きくなって排ガス浄化の際の電力効率が低下する傾向にある。   The shape of the solid electrolyte 1 is not particularly limited, but is preferably a shape having a constant thickness such as a plate shape from the viewpoint that exhaust gas purification can be performed more efficiently. The thickness is preferably 0.02 to 5.0 mm, and more preferably 0.1 to 1.0 mm. If the thickness is less than the lower limit, it tends to be difficult to maintain the mechanical strength of the solid electrolyte 1. On the other hand, if the thickness exceeds the upper limit, the electrical resistance of the solid electrolyte 1 increases, and exhaust gas purification is performed. Power efficiency tends to decrease.

アノード電極2は、Cu及びCeOを含有する電極であり、排ガス中の還元性ガスを酸化せしめる触媒電極として機能する。また、アノード電極2により、排ガス中の酸素(O)に対するNO吸着選択性が向上されるため、CuがNOとの反応によってCuとなり、CO、HC等の還元性ガスによって該CuがCuに戻る反応サイクルがOに阻害されず、NOのNへの還元が促進される。本発明においては、このようにCeOが含有されることにより、通常は貴金属のような優れた触媒活性を発揮しないCu電極がアノード電極であっても、十分に少ない消費電力において優れた排ガス浄化性能が発揮される。アノード電極2において、CeOはCuからなる電極表面に担持されたものであってもよいが、Cuに均一にOδ−がスピルオーバされ、より優れた電力効率でNOを含有する排ガスを浄化することが可能となるという観点から、Cu及びCeOは互いに均一に分散している混合体であることが好ましく、Cu及びCeOの混合物のスパッタリングや焼成により均一体として得られたものであることがより好ましい。 The anode electrode 2 is an electrode containing Cu and CeO 2 and functions as a catalyst electrode that oxidizes reducing gas in the exhaust gas. Further, since the anode electrode 2 improves the NO x adsorption selectivity with respect to oxygen (O 2 ) in the exhaust gas, Cu becomes Cu + by reaction with NO x, and the Cu is reduced by reducing gases such as CO and HC. The reaction cycle in which + returns to Cu is not inhibited by O 2 , and the reduction of NO x to N 2 is promoted. In the present invention, by containing CeO 2 in this way, even if a Cu electrode that does not normally exhibit excellent catalytic activity such as a noble metal is an anode electrode, excellent exhaust gas purification with sufficiently low power consumption Performance is demonstrated. In the anode electrode 2, CeO 2 may be supported on the electrode surface made of Cu, but O δ- is uniformly spilled over to Cu to purify exhaust gas containing NO x with higher power efficiency. From the viewpoint that it is possible to perform the process, Cu and CeO 2 are preferably a mixture in which the Cu and CeO 2 are uniformly dispersed with each other, and are obtained as a uniform body by sputtering or baking of a mixture of Cu and CeO 2. It is more preferable.

アノード電極2におけるCuの含有量とCeOの含有量との質量比(Cu:CeO)としては、60:40〜95:5であることが好ましく、70:30〜90:10であることがより好ましい。CeOの含有量が前記下限未満であると、Oδ−のスピルオーバが不均一となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、電気抵抗が大きくなって酸素イオンの移動度が低くなり、Oδ−のスピルオーバが不十分となる傾向にある。 The mass ratio (Cu: CeO 2 ) between the Cu content and the CeO 2 content in the anode electrode 2 is preferably 60:40 to 95: 5, and 70:30 to 90:10. Is more preferable. When the content of CeO 2 is less than the lower limit, the spillover of O δ- tends to be non-uniform. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the electrical resistance increases and the mobility of oxygen ions decreases. O δ- spillover tends to be insufficient.

アノード電極2の形状としては、特に制限されないが、効率よく排ガス浄化を実施することが可能となるという観点から、固体電解質1と接する面積及び排ガスに接触する表面積が大きくなる形状であることが好ましく、前述の板状の固体電解質1の一方の面上に膜状に形成されたものであることが好ましい。このようなアノード電極2の形成方法としては、Cu及びCeOの混合物をスパッタリングすることによって前述の板状の固体電解質1の一方の面の少なくとも一部(好ましくは全面)に電極としての膜を形成させる方法や、Cu及びCeOを溶媒中に混合して前記面上に塗布し、焼成(例えば、焼成温度800〜1100℃)することによって電極としての膜を形成させる方法等が挙げられる。また、このときのアノード電極2の厚みとしては、50〜5,000nmであることが好ましく、100〜500nmであることがより好ましい。厚みが前記下限未満であると、アノード電極2の電気抵抗が大きくなって固体電解質1に均一に電圧を印加することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、固体電解質1との酸素イオンの授受が困難となる傾向にある。 The shape of the anode electrode 2 is not particularly limited, but is preferably a shape that increases the area in contact with the solid electrolyte 1 and the surface area in contact with the exhaust gas from the viewpoint that exhaust gas purification can be performed efficiently. The plate-like solid electrolyte 1 is preferably formed in a film shape on one surface. As a method for forming such an anode electrode 2, a film as an electrode is formed on at least a part (preferably the entire surface) of one surface of the plate-shaped solid electrolyte 1 by sputtering a mixture of Cu and CeO 2. Examples thereof include a method of forming, a method of forming a film as an electrode by mixing Cu and CeO 2 in a solvent, applying the mixture onto the surface, and baking (for example, a baking temperature of 800 to 1100 ° C.). Moreover, as thickness of the anode electrode 2 at this time, it is preferable that it is 50-5,000 nm, and it is more preferable that it is 100-500 nm. When the thickness is less than the lower limit, the electrical resistance of the anode electrode 2 tends to increase, and it tends to be difficult to apply a voltage uniformly to the solid electrolyte 1. On the other hand, when the thickness exceeds the upper limit, It tends to be difficult to exchange oxygen ions.

さらに、このときのアノード電極2の表面積としては、浄化する排ガスの容量、流量、組成、システムの規模等により適宜設定されるが、例えば、排ガス流路4内の排ガス1Lあたり1〜10cmであることが好ましく、10〜10cmであることがより好ましい。表面積が前記下限未満であると、アノード電極2上における反応が不十分となって供給された排ガスを十分に浄化することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、必要以上に大きいシステムを準備する必要があり、また、消費電力が大きくなる傾向にある。 Further, the surface area of the anode electrode 2 at this time is appropriately set depending on the capacity, flow rate, composition, system scale, etc. of the exhaust gas to be purified. For example, 1 to 10 3 cm per liter of the exhaust gas in the exhaust gas passage 4 2 is preferable, and 10 to 10 2 cm 2 is more preferable. When the surface area is less than the lower limit, the reaction on the anode electrode 2 tends to be insufficient, and it is difficult to sufficiently purify the supplied exhaust gas. On the other hand, when the upper limit is exceeded, more than necessary. It is necessary to prepare a large system, and power consumption tends to increase.

カソード電極3としては、固体電解質1に通電させることが可能な電極であればよく、特に制限されないが、NOのNへの還元をより促進させるという観点から、触媒作用を有する電極であることが好ましい。このような電極としては、例えば、Au、Ag、Cu、Co、Ni、Fe、Mn、Cr等の金属からなる電極が挙げられる。前記金属としては1種を単独で用いても2種以上を組み合わせた合金であってもよい。本発明において、カソード電極3としては、排ガス浄化において電極表面が酸化物となる傾向にあるため、Au、Ag、Cu、Ni等の酸化されにくい、もしくは、酸化物となっても導電性を有する金属からなる電極が好ましい。 The cathode electrode 3 is not particularly limited as long as it is an electrode capable of energizing the solid electrolyte 1, but is an electrode having a catalytic action from the viewpoint of further promoting the reduction of NO x to N 2 . It is preferable. Examples of such electrodes include electrodes made of metals such as Au, Ag, Cu, Co, Ni, Fe, Mn, and Cr. The metal may be used alone or in an alloy of two or more. In the present invention, as the cathode electrode 3, the electrode surface tends to be an oxide in exhaust gas purification, so that it is difficult to oxidize Au, Ag, Cu, Ni, or the like, or has conductivity even if it becomes an oxide. An electrode made of metal is preferred.

カソード電極3の形状としては、特に制限されないが、効率よく排ガス浄化を実施することが可能となるという観点から、固体電解質1と接する面積が大きくなる形状であることが好ましく、前述の板状の固体電解質1のアノード電極2と反対の面上に膜状に形成されたものであることが好ましい。このようなカソード電極3の形成方法としては、前記金属をスパッタリングすることによって前述の板状の固体電解質1の前記アノード電極2と反対の面の少なくとも一部(好ましくは全面)に電極としての膜を形成させる方法や、前記金属を溶媒に添加して前記面上に塗布し、焼成(例えば、焼成温度800〜1100℃)することによって電極としての膜を形成させる方法、及び前記金属からなるフィルム等の膜を電極として積層する方法等が挙げられる。また、このときのカソード電極3の厚みとしては、50〜5,000nmであることが好ましく、100〜1,000nmであることがより好ましい。厚みが前記下限未満であると、カソード電極3の電気抵抗が大きくなって固体電解質1に均一に電圧を印加することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、固体電解質1への酸素の供給が困難となってOδ−のスピルオーバが不十分となる傾向にある。さらに、このときのカソード電極3の表面積としては、特に制限されないが、アノード電極の面積とカソード電極の面積とが大きく異なるとアノード電極上へのOδ−のスピルオーバが不十分となる傾向にあるという観点から、アノード電極2と同様の表面積であることが好ましい。 The shape of the cathode electrode 3 is not particularly limited, but is preferably a shape that increases the area in contact with the solid electrolyte 1 from the viewpoint that exhaust gas purification can be carried out efficiently. It is preferable that the solid electrolyte 1 is formed in a film shape on the surface opposite to the anode electrode 2. As a method for forming such a cathode electrode 3, a film as an electrode is formed on at least a part (preferably the entire surface) of the plate-like solid electrolyte 1 opposite to the anode electrode 2 by sputtering the metal. , A method of forming a film as an electrode by adding the metal to a solvent and applying it on the surface and baking (for example, a baking temperature of 800 to 1100 ° C.), and a film made of the metal The method of laminating | stacking films | membranes, such as an electrode, etc. is mentioned. In addition, the thickness of the cathode electrode 3 at this time is preferably 50 to 5,000 nm, and more preferably 100 to 1,000 nm. If the thickness is less than the lower limit, the electrical resistance of the cathode electrode 3 tends to increase, and it tends to be difficult to apply a voltage to the solid electrolyte 1 uniformly. This makes it difficult to supply oxygen, and O δ- spillover tends to be insufficient. Further, the surface area of the cathode electrode 3 at this time is not particularly limited, but if the area of the anode electrode and the area of the cathode electrode are greatly different, the spillover of O δ− on the anode electrode tends to be insufficient. From this viewpoint, the surface area is preferably the same as that of the anode electrode 2.

なお、本発明に係る排ガス浄化素子10の形態としてはこれに限定されるものではなく、例えば、管状に成形した固体電解質1の内側及び外側にそれぞれアノード電極2及びカソード電極3、又は、カソード電極3及びアノード電極2が配置される形態や、板状の固体電解質1の同一平面上にアノード電極2及びカソード電極3が互いに接しないように離れて配置される形態等であってもよい。   The form of the exhaust gas purification element 10 according to the present invention is not limited to this. For example, the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 or the cathode electrode respectively on the inside and outside of the solid electrolyte 1 formed into a tubular shape. 3 and the anode electrode 2 may be arranged, or the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 may be arranged on the same plane of the plate-shaped solid electrolyte 1 so as not to contact each other.

本発明の排ガス浄化システムにおいては、図1A〜図1Bに示すように、排ガス浄化素子10が排ガス流路4の内部に配置されて電気化学セルを構成する。本発明の排ガス浄化システムにおいては、このような電気化学セル内においてアノード電極2と排ガスとをバッチ式又は連続式(フロー式)で接触させることによって排ガスを浄化せしめる。排ガス流路4の形状としては、前記接触方式等に応じて管状であっても有底筒状の蓋つき容器であってもよいが、排ガスを連続的により効率よく浄化せしめるという観点からは、管状であることが好ましい。   In the exhaust gas purification system of the present invention, as shown in FIGS. 1A to 1B, the exhaust gas purification element 10 is arranged inside the exhaust gas flow path 4 to constitute an electrochemical cell. In the exhaust gas purification system of the present invention, the exhaust gas is purified by bringing the anode electrode 2 and the exhaust gas into contact with each other in a batch type or a continuous type (flow type) in such an electrochemical cell. The shape of the exhaust gas flow path 4 may be a tube with a lid with a bottom or a cylindrical shape depending on the contact method or the like, but from the viewpoint of purifying exhaust gas continuously and more efficiently, A tubular shape is preferred.

このような排ガス流路4内の容量としては、浄化する排ガスの容量、流量、組成、システムの規模等により適宜設定されるが、例えば、排ガスをバッチ式で浄化せしめる場合には、より効率的に排ガスを浄化できるという観点から、排ガス流路4内に含まれるアノード電極2の表面積1cmに対して1L以下であることが好ましく、0.01〜0.2Lであることがより好ましい。また、排ガス流路4の材質としては、実質的にガスを透過しないものであることが好ましく、このような材質としては、自動車等の内燃機関から排出される高温のNOを分解する場合の安定性に優れるという観点から、石英ガラス等のガラス、ステンレス、アルミナが好ましい。 The capacity in the exhaust gas flow path 4 is appropriately set according to the capacity, flow rate, composition, system scale, etc. of the exhaust gas to be purified. For example, when exhaust gas is purified in a batch manner, it is more efficient. in terms of being able to purify the exhaust gas, it is preferably 1L less of the surface area 1 cm 2 of the anode electrode 2 contained in the exhaust gas passage 4, and more preferably 0.01~0.2L. The material for the exhaust gas flow path 4 is preferably one substantially impermeable to gas, as such a material, when disassembling the hot of the NO x discharged from the internal combustion engine such as an automobile From the viewpoint of excellent stability, glass such as quartz glass, stainless steel, and alumina are preferable.

なお、本発明の排ガス浄化システムに係る電気化学セルの形態としてはこれに限定されるものではなく、熱電対等の温度センサ、NO等のガスを検出するセンサ、減圧/加圧バルブ等をさらに備えていてもよく、排ガスをバッチ式で浄化せしめる場合には、排ガスを循環させるためのファン等をさらに備えていてもよい。また、本発明の排ガス浄化システムに係る電気化学セルの形態としては、排ガス流路4の内部に複数の排ガス浄化素子10を備える形態であってもよい。 The form of the electrochemical cell according to the exhaust gas purification system of the present invention is not limited to this, and a temperature sensor such as a thermocouple, a sensor for detecting a gas such as NO x , a pressure reducing / pressurizing valve, and the like are further provided. It may be provided, and when purifying the exhaust gas in a batch manner, a fan for circulating the exhaust gas may be further provided. Moreover, as a form of the electrochemical cell according to the exhaust gas purification system of the present invention, a form provided with a plurality of exhaust gas purification elements 10 inside the exhaust gas flow path 4 may be used.

図2には、本発明の排ガス浄化システムの好適な一実施形態を示す。図1A、図1B及び図2に示すように、本発明の排ガス浄化システムにおいては、排ガス流路4の内部に排ガス浄化素子10が配置された電気化学セル100に対して内燃機関102から排出される排ガスが排ガス供給路5(排ガス供給手段)を通じて排ガス流路4に供給され(開き矢印A方向)、電気化学セル100で浄化されて浄化ガスとなって浄化ガス排出路6(浄化ガス排出手段)を通じて排出される(開き矢印B方向)。   FIG. 2 shows a preferred embodiment of the exhaust gas purification system of the present invention. As shown in FIGS. 1A, 1B, and 2, in the exhaust gas purification system of the present invention, the exhaust gas is discharged from the internal combustion engine 102 to the electrochemical cell 100 in which the exhaust gas purification element 10 is disposed inside the exhaust gas flow path 4. Exhaust gas is supplied to the exhaust gas passage 4 through the exhaust gas supply passage 5 (exhaust gas supply means) (in the direction of the open arrow A), and is purified by the electrochemical cell 100 to become purified gas, and the purified gas discharge passage 6 (purified gas discharge means) ) Through (open arrow B direction).

本発明の排ガス浄化システムに係る排ガス供給手段としては、電気化学セル100に対して内燃機関102等から排出される排ガスを供給できるものであれば特に限定されないが、前記排ガスの雰囲気、温度、流量等を制御することを目的として、例えば、内燃機関102、排ガス供給路5の他に、アノード電極2に供給される排ガスを制御するセンサやバルブ等の供給排ガス制御手段101をさらに備えていることが好ましい。このような制御方法としては、特に制限されず、適宜公知の方法を用いることができるが、例えば、前記排ガスの雰囲気を後述するストイキ又はリッチ雰囲気にする方法としては、内燃機関102の出口付近にセンサを配置し、センサにより検出された信号に基づいて排ガスを排出する内燃機関を制御して排ガスの空燃費を切り替えたり、排ガス供給路5の上流にバルブ等を設けて該排ガスの組成や流量を調整するといった方法が挙げられる。   The exhaust gas supply means according to the exhaust gas purification system of the present invention is not particularly limited as long as it can supply exhaust gas discharged from the internal combustion engine 102 or the like to the electrochemical cell 100, but the exhaust gas atmosphere, temperature, flow rate For example, in addition to the internal combustion engine 102 and the exhaust gas supply path 5, a supply exhaust gas control means 101 such as a sensor or a valve for controlling the exhaust gas supplied to the anode electrode 2 is further provided. Is preferred. Such a control method is not particularly limited, and a known method can be used as appropriate. For example, as a method for changing the atmosphere of the exhaust gas to a stoichiometric or rich atmosphere described later, the vicinity of the outlet of the internal combustion engine 102 is used. A sensor is arranged and an internal combustion engine that emits exhaust gas is controlled based on a signal detected by the sensor to switch the air-fuel consumption of the exhaust gas, or a valve or the like is provided upstream of the exhaust gas supply path 5 to provide the composition and flow rate of the exhaust gas. There is a method of adjusting.

また、本発明の排ガス浄化システムに係る浄化ガス排出手段としては、電気化学セル100から浄化ガスを排出できるものであれば特に限定されない。また、アノード電極2と排ガスとを連続的に接触させて排ガスをフロー式で浄化せしめる場合、前記排ガスは、排ガス供給路5から供給された際の流速を維持したままで浄化ガス排出路6から前記浄化ガスとして連続して排出されることが好ましいが、浄化の進行度合いによってガスの流量を制御する場合や、排ガスをバッチ式で浄化せしめる場合には、必要に応じて浄化ガスの排出を制御するための逆止弁、センサ、バルブ、ファン等の流通排ガス制御手段をさらに備えていてもよい。   Further, the purification gas discharge means according to the exhaust gas purification system of the present invention is not particularly limited as long as the purification gas can be discharged from the electrochemical cell 100. When the anode electrode 2 and the exhaust gas are continuously brought into contact with each other to purify the exhaust gas by a flow method, the exhaust gas is supplied from the purified gas discharge passage 6 while maintaining the flow velocity when supplied from the exhaust gas supply passage 5. Although it is preferable to discharge continuously as the purified gas, if the flow rate of the gas is controlled according to the degree of purification, or if the exhaust gas is purified in a batch manner, the emission of the purified gas is controlled as necessary. The exhaust gas control means such as a check valve, a sensor, a valve, and a fan may be further provided.

排ガス供給路5及び浄化ガス排出路6としては、それぞれ特に制限されないが、自動車等の内燃機関から排出される高温のガスに対する安定性に優れるという観点からは、それぞれ独立に、例えば、石英ガラス等のガラス管、アルミナ管、ステンレス管であることが好ましい。   The exhaust gas supply path 5 and the purified gas discharge path 6 are not particularly limited, but from the viewpoint of excellent stability against high-temperature gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, each is independently, for example, quartz glass or the like. Of these, a glass tube, an alumina tube, and a stainless tube are preferable.

本発明の排ガス浄化システムの好ましい形態においては、図1A、図1B及び図2に示すように、アノード電極2及びカソード電極3は、それぞれアノード電極配線7及びカソード電極配線8を通じて通電手段103と接続される。通電手段103は、アノード電極配線7及びカソード電極配線8を通じてアノード電極2及びカソード電極3間に通電する。このような通電手段103としては、特に制限されず、公知の電源を適宜用いることができる。さらに、アノード電極配線7及びカソード電極配線8としては、特に制限されず、適宜公知の配線を用いることができ、例えば、Pt線、W線、Ni線、Cr線、Au線等が挙げられる。   In a preferred embodiment of the exhaust gas purification system of the present invention, as shown in FIGS. 1A, 1B, and 2, the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 are connected to the energizing means 103 through the anode electrode wiring 7 and the cathode electrode wiring 8, respectively. Is done. The energization means 103 energizes between the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 through the anode electrode wiring 7 and the cathode electrode wiring 8. Such energization means 103 is not particularly limited, and a known power source can be used as appropriate. Furthermore, the anode electrode wiring 7 and the cathode electrode wiring 8 are not particularly limited, and publicly known wirings can be used as appropriate. Examples thereof include a Pt line, a W line, a Ni line, a Cr line, and an Au line.

さらに、本発明の排ガス浄化システムとしては、図2に示すように、供給排ガス制御手段101及び通電手段103は、CPU、ROM、RAM、入出力ポート及び記憶装置等を備えるコントロールユニット104と電気的に接続されていることが好ましい。なお、このような電気的接続形態はこれに限られるものではなく、コンピュータに予め搭載されたプログラム等の判定手段や、前記流通排ガス制御手段等の制御手段が直列あるいは並列にさらに接続されていてもよい。   Further, in the exhaust gas purification system of the present invention, as shown in FIG. 2, the supply exhaust gas control means 101 and the energization means 103 are electrically connected to a control unit 104 including a CPU, ROM, RAM, input / output port, storage device and the like. It is preferable that it is connected to. Note that such an electrical connection form is not limited to this, and determination means such as a program previously installed in a computer and control means such as the distribution exhaust gas control means are further connected in series or in parallel. Also good.

また、本発明に係る排ガス浄化システムの構成としては、これに限定されるものではなく、例えば、内燃機関から排出される排ガスを流通する開放された流路をそのまま排ガス流路4とし、その流路内に排ガス浄化素子10を配置する構成であっても、排ガス流路4が有底筒状の蓋つき容器であり排ガス供給路5及び浄化ガス排出路6がいずれも前記蓋を貫通して配置される構成であっても、排ガス供給路5が複数分岐され、各排ガス供給路5の下流にそれぞれ配置される複数の排ガス流路4の内部にそれぞれ電気化学セル100を備える構成であってもよい。   Further, the configuration of the exhaust gas purification system according to the present invention is not limited to this. For example, an open flow channel for circulating the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is directly used as the exhaust gas flow channel 4, and the flow is Even if the exhaust gas purification element 10 is arranged in the passage, the exhaust gas passage 4 is a bottomed cylindrical lidded container, and the exhaust gas supply passage 5 and the purified gas discharge passage 6 both penetrate the lid. Even if it is the structure arrange | positioned, it is the structure provided with the electrochemical cell 100 in the inside of the some exhaust gas flow path 4 where the exhaust gas supply path 5 is branched in multiple numbers, and each is arrange | positioned downstream of each exhaust gas supply path 5, respectively. Also good.

本発明の排ガス浄化システムにおいては、アノード電極2及びカソード電極3に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを排ガス流路4に供給してアノード電極2に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得る。 In the exhaust gas purification system of the present invention, by supplying the exhaust gas in a stoichiometric or rich atmosphere containing NO x to the exhaust gas flow path 4 and bringing it into contact with the anode electrode 2 while energizing the anode electrode 2 and the cathode electrode 3, obtaining a purified gas containing N 2 by allowed reducing the NO x in the exhaust gas to N 2.

アノード電極2及びカソード電極3に印加する電圧としては、1〜3Vであることが好ましい。印加する電圧が前記下限未満であると十分な排ガス浄化性能が発揮されない傾向にあり、他方、前記上限を超えると固体電解質1が破壊される傾向にある。また、本発明の排ガス浄化システムは電力効率に優れるため、印加する電圧が2V以下(より好ましくは1〜1.5V)と低電圧であっても十分な排ガス浄化性能を発揮することが可能である。   The voltage applied to the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 is preferably 1 to 3V. If the applied voltage is less than the lower limit, sufficient exhaust gas purification performance tends not to be exhibited. On the other hand, if the applied voltage exceeds the upper limit, the solid electrolyte 1 tends to be destroyed. Further, since the exhaust gas purification system of the present invention is excellent in power efficiency, even if the applied voltage is 2 V or less (more preferably 1 to 1.5 V), the exhaust gas purification system can exhibit sufficient exhaust gas purification performance. is there.

本発明の排ガス浄化システムによって浄化する対象となる排ガスは、NO(窒素酸化物)を含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスである。このような排ガスとしては、自動車等の内燃機関から排出される混合ガスが挙げられ、含有される成分としては、NOの他、HC、CO、H、O、CO、HO、N等が挙げられる。また、本発明の排ガス浄化システムによって浄化する対象となる排ガスにおけるNO濃度としては、特に制限されないが、通常、0.01〜1.0容量%であることが好ましい。 The exhaust gas to be purified by the exhaust gas purification system of the present invention is a stoichiometric or rich atmosphere exhaust gas containing NO x (nitrogen oxide). Examples of such exhaust gas include a mixed gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile. The contained components include NO x , HC, CO, H 2 , O 2 , CO 2 , H 2 O. , N 2 and the like. As the concentration of NO x in the exhaust gas of interest to purify the exhaust gas purifying system of the present invention is not particularly limited, it is usually preferable to be 0.01 to 1.0 volume%.

本発明において、排ガスがストイキ又はリッチ雰囲気にあるとは、化学量論的に等量比にあるストイキ雰囲気又は酸素が不足するリッチ雰囲気にあることをいう。このような排ガスとしては、還元性ガスを含有していることが好ましく、排ガスにおける還元性ガスの濃度が0.1容量%以上であることがより好ましく、0.1〜10容量%であることがさらに好ましい。前記還元性ガスの濃度が前記下限未満であると、NOの還元反応が進行し難くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる浄化ガス中に還元性ガスが残留する傾向にある。前記還元性ガスとしては、水素(H)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等が挙げられ、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。このようなストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスをアノード電極2に接触させることにより、優れた電力効率でNOを含有する排ガスを浄化することが可能となる。なお、本発明においては、排ガス中に前記還元性ガスとして一酸化炭素や炭化水素が含有されていても、アノード電極2においてこれらの還元性ガスを酸化せしめて分解除去することができる。 In the present invention, that the exhaust gas is in a stoichiometric or rich atmosphere means that the stoichiometric atmosphere is in a stoichiometric equivalence ratio or a rich atmosphere in which oxygen is insufficient. Such an exhaust gas preferably contains a reducing gas, and the concentration of the reducing gas in the exhaust gas is more preferably 0.1% by volume or more, and preferably 0.1 to 10% by volume. Is more preferable. If the concentration of the reducing gas is less than the lower limit, the reduction reaction of NO x tends not to proceed. On the other hand, if the concentration exceeds the upper limit, the reducing gas tends to remain in the resulting purified gas. is there. Examples of the reducing gas include hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and hydrocarbon (HC). One of these may be used alone, or two or more may be used in combination. Also good. By contacting the exhaust gas in such a stoichiometric or rich atmosphere with the anode electrode 2, it becomes possible to purify the exhaust gas containing NO x with excellent power efficiency. In the present invention, even if carbon monoxide or hydrocarbon is contained as the reducing gas in the exhaust gas, these reducing gases can be oxidized and decomposed and removed at the anode electrode 2.

また、アノード電極2に接触させる排ガスが酸素を含有する場合、その濃度としては、排ガスがストイキ又はリッチ雰囲気にある範囲内で、5容量%以下であることが好ましい。酸素濃度が前記上限を超えるとアノード電極2における排ガスの浄化効率が低下して消費電力が増大する傾向にある。   In addition, when the exhaust gas to be brought into contact with the anode electrode 2 contains oxygen, the concentration is preferably 5% by volume or less within a range where the exhaust gas is in a stoichiometric or rich atmosphere. If the oxygen concentration exceeds the upper limit, the exhaust gas purification efficiency in the anode electrode 2 tends to decrease and the power consumption tends to increase.

さらに、アノード電極2に接触させる排ガスの温度としては、200〜800℃となる温度であることが好ましく、300〜500℃となる温度であることがより好ましい。排ガスの温度が前記下限未満であると排ガス浄化性能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超える温度は例えばディーゼル排ガスの浄化では非現実的な温度となる。   Furthermore, the temperature of the exhaust gas brought into contact with the anode electrode 2 is preferably a temperature of 200 to 800 ° C, and more preferably a temperature of 300 to 500 ° C. If the temperature of the exhaust gas is less than the lower limit, the exhaust gas purification performance tends to be lowered. On the other hand, the temperature exceeding the upper limit becomes an unrealistic temperature for purification of diesel exhaust gas, for example.

また、アノード電極2と排ガスとを連続的に接触させて排ガスをフロー式で浄化せしめる場合、排ガス流路4に供給される排ガスの流量としては、アノード電極2の面積や空間容量により適宜設定されるが、例えば、排ガス流路4全体の空間速度(SV)で2×10/hr以下となる流量であることが好ましく、10/hr以下であることがより好ましい。 When the anode electrode 2 and the exhaust gas are continuously contacted to purify the exhaust gas by a flow method, the flow rate of the exhaust gas supplied to the exhaust gas passage 4 is appropriately set depending on the area of the anode electrode 2 and the space capacity. However, for example, the flow rate is preferably 2 × 10 5 / hr or less, more preferably 10 5 / hr or less, in the space velocity (SV) of the exhaust gas channel 4 as a whole.

本発明の排ガス浄化システムにおいては、このように通電手段103によってアノード電極2及びカソード電極3に通電しつつ、前記排ガスを排ガス流路4に供給してアノード電極2に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得ることができる。すなわち、アノード電極2においては、還元性ガスによるNOの還元(例えば、NO+CO→1/2N+CO、18NO+2C→9N+6CO+6HO等)が進行し、Nを含有する浄化ガスが浄化ガス排出路6から排出される。このように、本発明の排ガス浄化システムによって、前記排ガス中のNOが還元され、NO濃度及び還元性ガス濃度が十分に低減された浄化ガスを得ることができる。 In the exhaust gas purification system of the present invention, the exhaust gas is supplied to the exhaust gas flow path 4 and brought into contact with the anode electrode 2 while energizing the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 by the energization means 103 as described above, thereby making the exhaust gas it can be obtained purified gas containing N 2 and NO x in and brought reduced to N 2. That is, in the anode electrode 2, reduction of NO x by a reducing gas (for example, NO + CO → 1 / 2N 2 + CO 2 , 18NO + 2C 3 H 6 → 9N 2 + 6CO 2 + 6H 2 O, etc.) proceeds and contains N 2 . The purified gas to be discharged is discharged from the purified gas discharge path 6. Thus, with the exhaust gas purification system of the present invention, NO x in the exhaust gas is reduced, and a purified gas in which the NO x concentration and the reducing gas concentration are sufficiently reduced can be obtained.

本発明の排ガス浄化方法は、
Cu及びCeOを含有する電極触媒としてのアノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質とを備える排ガス浄化素子を用い、
前記アノード電極及び前記カソード電極に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを前記アノード電極に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得ることを特徴とするものである。
The exhaust gas purification method of the present invention comprises:
Using an exhaust gas purification element comprising an anode electrode as an electrode catalyst containing Cu and CeO 2 , a cathode electrode, and an oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the anode electrode and the cathode electrode,
While energizing the anode electrode and the cathode electrode, by the exhaust gas of the stoichiometric or rich atmosphere containing NO x into contact with the anode electrode, containing N 2 and allowed to reduce NO x in the exhaust gas to N 2 It is characterized by obtaining purified gas.

このような本発明の排ガス浄化方法において、前記排ガス浄化素子としては本発明の排ガス浄化システムにおいて述べた排ガス浄化素子10が挙げられ、本発明の排ガス浄化方法は、前記本発明の排ガス浄化システムによって好適に実施することができる。具体的には、図1A、図1B及び図2に示す本発明の排ガス浄化システムの好ましい形態により、アノード電極2及びカソード電極3に通電しつつ、前記排ガス浄化素子10を排ガス流路4内に配置した電気化学セル100内に、前記排ガス供給手段によって前記排ガスを供給し、アノード電極2と前記排ガスとをバッチ式又は連続式(フロー式)で接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する前記浄化ガスを得る。得られた浄化ガスは、前記浄化ガス排出手段によって回収することができる。 In such an exhaust gas purification method of the present invention, the exhaust gas purification element includes the exhaust gas purification element 10 described in the exhaust gas purification system of the present invention, and the exhaust gas purification method of the present invention is based on the exhaust gas purification system of the present invention. It can implement suitably. Specifically, according to a preferred embodiment of the exhaust gas purification system of the present invention shown in FIGS. 1A, 1B and 2, the exhaust gas purification element 10 is placed in the exhaust gas flow channel 4 while energizing the anode electrode 2 and the cathode electrode 3. The exhaust gas is supplied into the arranged electrochemical cell 100 by the exhaust gas supply means, and the anode electrode 2 and the exhaust gas are brought into contact with each other in a batch type or a continuous type (flow type), thereby reducing NO x in the exhaust gas. obtaining the purified gas containing N 2 by allowed reduced to N 2. The obtained purified gas can be recovered by the purified gas discharge means.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
<電気化学セルの作製>
先ず、図1A〜図1Bに示す排ガス浄化素子10を作製した。固体電解質1としては、酸化イットリウム(8mol%)で安定化されたジルコニア基板(YSZ基板、東ソー社製「TZ−8Y」、直径:15mm、厚さ:1.0mm)を用いた。また、CuとCeOとの質量比(Cu:CeO)が85:15となるように混合し、Oを10容量%含有するAr雰囲気中において、前記YSZ基板の一方の面上にスパッタリングすることによってCu及びCeOからなるCu−CeO電極(Cu:CeO=85:15、直径15mm、厚さ400nm)を形成し、これをアノード電極2として用いた。また、カソード電極3としては、前記YSZ基板のアノード電極2と反対の面に、スパッタリングによって形成したAuからなるAu電極(直径15mm、厚さ400nm)を用いた。
Example 1
<Production of electrochemical cell>
First, the exhaust gas purification element 10 shown in FIGS. 1A to 1B was produced. As the solid electrolyte 1, a zirconia substrate (YSZ substrate, “TZ-8Y” manufactured by Tosoh Corporation, diameter: 15 mm, thickness: 1.0 mm) stabilized with yttrium oxide (8 mol%) was used. Also, sputtering is performed on one surface of the YSZ substrate in an Ar atmosphere containing Cu by volume ratio of Cu and CeO 2 (Cu: CeO 2 ) of 85:15 and containing 10% by volume of O 2. As a result, a Cu—CeO 2 electrode (Cu: CeO 2 = 85: 15, diameter 15 mm, thickness 400 nm) made of Cu and CeO 2 was formed and used as the anode electrode 2. As the cathode electrode 3, an Au electrode (diameter: 15 mm, thickness: 400 nm) made of Au formed by sputtering on the surface opposite to the anode electrode 2 of the YSZ substrate was used.

次いで、排ガス流路4として内径2.5cm、長さ30cmの上下蓋つきの石英試験管を用い、この内部に前記排ガス浄化素子10を固定して電気化学セルを作製した。なお、排ガス供給路5から供給されるガスが最初に接する電極がCu−CeO電極となるように排ガス浄化素子10の角度を調整した。次いで、排ガス供給路5及び浄化ガス排出路6として内径1.0mmのステンレス管を用い、前記Cu−CeO電極(アノード電極2)及び前記Au電極(カソード電極3)に直径0.2mmのAu線(アノード電極配線7、カソード電極配線8)をそれぞれ結線し、通電手段103としての直流電源((株)北斗電工製、「ポテンショスタット(型番HA−151)」)に接続した。 Next, a quartz test tube with an upper and lower lid having an inner diameter of 2.5 cm and a length of 30 cm was used as the exhaust gas flow path 4, and the exhaust gas purification element 10 was fixed therein to produce an electrochemical cell. In addition, the angle of the exhaust gas purification element 10 was adjusted so that the electrode with which the gas supplied from the exhaust gas supply path 5 first contacts was a Cu—CeO 2 electrode. Next, a stainless steel tube having an inner diameter of 1.0 mm is used as the exhaust gas supply path 5 and the purified gas discharge path 6, and the Cu—CeO 2 electrode (anode electrode 2) and the Au electrode (cathode electrode 3) have a diameter of 0.2 mm. The wires (the anode electrode wiring 7 and the cathode electrode wiring 8) were respectively connected and connected to a direct current power source (manufactured by Hokuto Denko Corporation, “potentiostat (model number HA-151)”) as the energizing means 103.

<排ガス浄化試験>
前記排ガス供給路5から、NO(0.3容量%)、C(0.1容量%)、O(0.3容量%)及びHe(残り)からなる混合ガスを、ガス流量50cc/分、温度400℃の条件で流入させた。Cu−CeO電極がアノード電極、Au電極がカソード電極となるように電圧を1V印加し、浄化ガス排出路6から排出されるガスにおけるNO濃度を四重極型質量分析計(キヤノンアネルバ株式会社製「M−101QA」)で得られる質量数30の信号強度を測定することにより求め、流入させた混合ガス中のNO濃度と排出ガス中のNO濃度との差からNO転化率(%)を算出した。また、浄化ガス排出路6から排出されるガスにおけるC濃度を前記四重極型質量分析計で得られる質量数41の信号強度を測定することにより求め、流入させた混合ガス中のC濃度と排出ガス中のC濃度との差からC転化率(%)を算出した。また、ポテンショスタットを用いて印加する電圧を制御すると共に電流(mA)を測定した。
<Exhaust gas purification test>
From the exhaust gas supply path 5, a mixed gas composed of NO (0.3% by volume), C 3 H 6 (0.1% by volume), O 2 (0.3% by volume) and He (remaining) is supplied to It was allowed to flow under conditions of 50 cc / min and a temperature of 400 ° C. A voltage of 1 V was applied so that the Cu—CeO 2 electrode was the anode electrode and the Au electrode was the cathode electrode, and the NO concentration in the gas discharged from the purified gas discharge path 6 was measured using a quadrupole mass spectrometer (Canon Anelva Co., Ltd.). Obtained by measuring the signal intensity of mass number 30 obtained by “M-101QA”), and the NO conversion rate (%) is calculated from the difference between the NO concentration in the mixed gas and the NO concentration in the exhaust gas. Calculated. Further, the C 3 H 6 concentration in the gas discharged from the purified gas discharge path 6 is obtained by measuring the signal intensity of the mass number 41 obtained by the quadrupole mass spectrometer, C 3 H 6 concentration C 3 H 6 conversion from the difference between the C 3 H 6 concentration in the exhaust gas (%) was calculated. Moreover, while controlling the voltage applied using a potentiostat, current (mA) was measured.

(比較例1)
排ガス浄化試験において、電極に電圧を印加しなかったこと以外は実施例1と同様にして排ガス浄化試験を行い、NO転化率(%)及びC転化率(%)を算出し、電流(mA)を測定した。
(Comparative Example 1)
In the exhaust gas purification test, an exhaust gas purification test was performed in the same manner as in Example 1 except that no voltage was applied to the electrode, and NO conversion rate (%) and C 3 H 6 conversion rate (%) were calculated. (MA) was measured.

(比較例2)
アノード電極2として、Cu−CeO電極に代えて、CuからなるCu電極を用いたこと以外は実施例1と同様にして電気化学セルを作製して排ガス浄化試験を行い、NO転化率(%)及びC転化率(%)を算出し、電流(mA)を測定した。なお、前記Cu電極は、CeOを用いなかったこと以外は実施例1と同様にして作製した。
(Comparative Example 2)
An electrochemical cell was prepared and an exhaust gas purification test was conducted in the same manner as in Example 1 except that a Cu electrode made of Cu was used as the anode electrode 2 instead of the Cu—CeO 2 electrode, and NO conversion rate (% ) And C 3 H 6 conversion (%) were calculated, and current (mA) was measured. The Cu electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that CeO 2 was not used.

(比較例3)
アノード電極2として、Cu−CeO電極に代えて、Cu及びAlからなるCu−Al電極を用いたこと以外は実施例1と同様にして電気化学セルを作製して排ガス浄化試験を行い、NO転化率(%)及びC転化率(%)を算出し、電流(mA)を測定した。なお、前記Cu−Al電極は、CeOに代えてAlを用いたこと以外は実施例1と同様にして作製した。
(Comparative Example 3)
An electrochemical cell was produced as in Example 1 except that a Cu—Al 2 O 3 electrode made of Cu and Al 2 O 3 was used as the anode electrode 2 instead of the Cu—CeO 2 electrode, and exhaust gas was produced. A purification test was performed, NO conversion rate (%) and C 3 H 6 conversion rate (%) were calculated, and current (mA) was measured. The Cu—Al 2 O 3 electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that Al 2 O 3 was used instead of CeO 2 .

(比較例4)
アノード電極2として、Cu−CeO電極に代えて、Cu及びTiOからなるCu−TiO電極を用いたこと以外は実施例1と同様にして電気化学セルを作製して排ガス浄化試験を行い、NO転化率(%)及びC転化率(%)を算出し、電流(mA)を測定した。なお、前記Cu−TiO電極は、CeOに代えてTiOを用いたこと以外は実施例1と同様にして作製した。
(Comparative Example 4)
An electrochemical cell was prepared and an exhaust gas purification test was performed in the same manner as in Example 1 except that instead of the Cu—CeO 2 electrode, a Cu—TiO 2 electrode made of Cu and TiO 2 was used as the anode electrode 2. The NO conversion rate (%) and the C 3 H 6 conversion rate (%) were calculated, and the current (mA) was measured. The Cu—TiO 2 electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that TiO 2 was used instead of CeO 2 .

(比較例5)
排ガス浄化試験において、Cu−CeO電極がカソード電極、Au電極がアノード電極となるように電圧を印加したこと以外は実施例1と同様にして排ガス浄化試験を行い、NO転化率(%)及びC転化率(%)を算出し、電流(mA)を測定した。
(Comparative Example 5)
In the exhaust gas purification test, an exhaust gas purification test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the voltage was applied so that the Cu—CeO 2 electrode was the cathode electrode and the Au electrode was the anode electrode, and the NO conversion rate (%) and C 3 H 6 conversion (%) was calculated, and current (mA) was measured.

実施例1、比較例1〜5において算出されたNO転化率(%)、C転化率(%)及び電流(mA)を示すグラフを図3に示す。図3に示した結果から明らかなように、本発明の排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法においては、Cu−CeO電極をアノード電極として電圧を印加することにより、少ない電流量で十分に高いNO転化率及びC転化率が達成されることが確認された。これに対して、比較例においては、本発明とほぼ同じ電流量であるにもかかわらず、NO転化率及びC転化率がいずれも顕著に低く、排ガス浄化性能が劣ることが確認された。 A graph showing the NO conversion rate (%), C 3 H 6 conversion rate (%) and current (mA) calculated in Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 is shown in FIG. As is apparent from the results shown in FIG. 3, in the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention, sufficiently high NO conversion is achieved with a small amount of current by applying a voltage using the Cu—CeO 2 electrode as an anode electrode. It was confirmed that the rate and C 3 H 6 conversion were achieved. On the other hand, in the comparative example, although the current amount is almost the same as that of the present invention, it is confirmed that the NO conversion rate and the C 3 H 6 conversion rate are both significantly low and the exhaust gas purification performance is inferior. It was.

以上説明したように、本発明によれば、貴金属を触媒として用いなくとも優れた電力効率でNOを含有する排ガスを浄化することが可能な排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法を提供することが可能となる。従って、本発明の排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法は、経済性に優れるため、ディーゼル排ガスなどの浄化方法として有用である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method capable of purifying exhaust gas containing NO x with excellent power efficiency without using a noble metal as a catalyst. It becomes. Therefore, since the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention are excellent in economic efficiency, they are useful as a purification method for diesel exhaust gas and the like.

1…固体電解質、2…アノード電極、3…カソード電極、4…排ガス流路、5…排ガス供給路、6…浄化ガス排出路、7…アノード電極配線、8…カソード電極配線、10…排ガス浄化素子、100…電気化学セル、101…供給排ガス制御手段、102…内燃機関、103…通電手段、104…コントロールユニット。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid electrolyte, 2 ... Anode electrode, 3 ... Cathode electrode, 4 ... Exhaust gas flow path, 5 ... Exhaust gas supply path, 6 ... Purified gas discharge path, 7 ... Anode electrode wiring, 8 ... Cathode electrode wiring, 10 ... Exhaust gas purification Element: 100 ... electrochemical cell, 101 ... supply exhaust gas control means, 102 ... internal combustion engine, 103 ... energization means, 104 ... control unit.

Claims (4)

Cu及びCeOを含有する電極触媒としてのアノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質とを備える排ガス浄化素子、
前記排ガス浄化素子が内部に配置されている排ガス流路、
前記アノード電極及び前記カソード電極への通電手段、
排ガスを前記排ガス流路に供給する排ガス供給手段、並びに、
前記排ガス流路から浄化ガスを排出する浄化ガス排出手段
を備えており、
前記アノード電極及び前記カソード電極に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを前記排ガス流路に供給して前記アノード電極に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得ること、
を特徴とする排ガス浄化システム。
An exhaust gas purification element comprising: an anode electrode as an electrode catalyst containing Cu and CeO 2 ; a cathode electrode; and an oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the anode electrode and the cathode electrode;
An exhaust gas flow path in which the exhaust gas purification element is disposed,
Means for energizing the anode electrode and the cathode electrode;
Exhaust gas supply means for supplying exhaust gas to the exhaust gas flow path, and
A purifying gas discharging means for discharging the purifying gas from the exhaust gas flow path;
While energizing the anode electrode and the cathode electrode, the exhaust gas in a stoichiometric or rich atmosphere containing NO x is supplied to the exhaust gas flow path and brought into contact with the anode electrode, whereby NO x in the exhaust gas is N 2. To obtain purified gas containing N 2 by reducing to
An exhaust gas purification system characterized by
前記アノード電極におけるCuの含有量とCeOの含有量との質量比(Cu:CeO)が60:40〜95:5であることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化システム。 2. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein a mass ratio (Cu: CeO 2 ) of Cu content to CeO 2 content in the anode electrode is 60:40 to 95: 5. Cu及びCeOを含有する電極触媒としてのアノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置されている酸素イオン伝導性固体電解質とを備える排ガス浄化素子を用い、前記アノード電極及び前記カソード電極に通電しつつ、NOを含有するストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスを前記アノード電極に接触させることによって、前記排ガス中のNOをNに還元せしめてNを含有する浄化ガスを得ることを特徴とする排ガス浄化方法。 Using an anode electrode as an electrode catalyst containing Cu and CeO 2, and a cathode electrode, an exhaust gas purification device and a said anode electrode and an oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the cathode electrode, the anode while supplying current to the electrodes and the cathode electrode, by contacting the exhaust gas of a stoichiometric or rich atmosphere containing NO x to said anode electrode, containing N 2 and allowed to reduce NO x in the exhaust gas to N 2 purification An exhaust gas purification method comprising obtaining gas. 前記アノード電極におけるCuの含有量とCeOの含有量との質量比(Cu:CeO)が60:40〜95:5であることを特徴とする請求項3に記載の排ガス浄化方法。 The exhaust gas purification method according to claim 3, wherein a mass ratio (Cu: CeO 2 ) of Cu content to CeO 2 content in the anode electrode is 60:40 to 95: 5.
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