JP2017148745A - Method for decomposing ammonia - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for decomposing ammonia, by which ammonia contained in a liquid can be efficiently decomposed at a low cost.SOLUTION: The method for decomposing ammonia includes: arranging electrodes 5 in a pair to face each other in a solution containing ammonia (preparation step); and passing current to the electrodes 5 to bring the solution to a boil in the vicinity of the electrodes 5, thereby generating a vapor phase between the electrodes 5, and generating plasma in the vapor phase under a condition where dielectric breakdown occurs due to a vapor phase, to efficiently decompose the ammonia contained in the solution at a low cost (decomposition step). In the method for decomposing ammonia, the decomposition method is performed in a circulating fuel tank for the liquid fuel of a fuel cell.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アンモニア分解方法に関し、詳しくは、燃料電池システムにおいて循環する液体燃料に含有されるアンモニアなどを分解するために有効なアンモニア分解方法に関する。   The present invention relates to an ammonia decomposing method, and more particularly, to an ammonia decomposing method effective for decomposing ammonia or the like contained in liquid fuel circulating in a fuel cell system.

従来、火力発電所、汚水処理場などの各種施設から、有害なアンモニアを含むガスが、排出されている。また、例えば、ヒドラジン類を液体燃料とする燃料電池など、窒素化合物を消費する各種装置からも、アンモニアが生じる場合がある。   Conventionally, gases containing harmful ammonia have been discharged from various facilities such as thermal power plants and sewage treatment plants. In addition, ammonia may be generated from various devices that consume nitrogen compounds, such as a fuel cell using hydrazine as a liquid fuel.

このようなアンモニアは、地球環境の観点から、通常、大気に放出される前に、無害化処理されることが要求されている。   From the viewpoint of the global environment, such ammonia is usually required to be detoxified before being released to the atmosphere.

アンモニアの処理方法としては、例えば、プラズマ反応器を用いてアンモニアを窒素および水素に分解する方法などが知られている。より具体的には、例えば、プラズマ反応器と、そのプラズマ反応器の内側に配置された高電圧電極と、プラズマ反応器の外側に配置された接地電極と、アンモニアを含むガスをプラズマ反応器に供給するガス供給手段とを備える水素生成装置が、提案されている。このような水素生成装置では、プラズマ反応器にアンモニアを含むガスを供給するとともに、高電圧電極および接地電極の間で放電させることにより、アンモニアをプラズマとし、アンモニアを窒素および水素に分解することができる（例えば、特許文献１参照。）。   As a method for treating ammonia, for example, a method of decomposing ammonia into nitrogen and hydrogen using a plasma reactor is known. More specifically, for example, a plasma reactor, a high-voltage electrode arranged inside the plasma reactor, a ground electrode arranged outside the plasma reactor, and a gas containing ammonia to the plasma reactor. A hydrogen generation apparatus including a gas supply means for supplying has been proposed. In such a hydrogen generator, ammonia gas is supplied to the plasma reactor and discharged between the high voltage electrode and the ground electrode, whereby ammonia is converted into plasma and ammonia can be decomposed into nitrogen and hydrogen. (For example, refer to Patent Document 1).

特開２０１４−０７００１２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-070012

しかしながら、特許文献１に記載される方法では、気体に含まれるアンモニアを分解することはできるが、液体に含まれるアンモニアを分解できないという不具合がある。   However, in the method described in Patent Document 1, ammonia contained in gas can be decomposed, but ammonia contained in liquid cannot be decomposed.

一方、ヒドラジン類を液体燃料とする燃料電池などにおいては、排出液（使用後の液体燃料）などの液体中にアンモニアが含まれる場合があり、液体中のアンモニアを処理できる処理方法が、要求されている。   On the other hand, in fuel cells that use hydrazine as a liquid fuel, ammonia may be contained in the liquid such as the discharged liquid (liquid fuel after use), and a treatment method that can treat the ammonia in the liquid is required. ing.

この点、例えば、液体中のアンモニアを、活性炭などの吸着材に吸着させ、液体から除去する処理も検討されるが、吸着材の処理能力は十分ではなく、また、定期的に吸着材を交換する必要があるため、コストがかかるという不具合がある。   In this regard, for example, a process of adsorbing ammonia in liquid to an adsorbent such as activated carbon and removing it from the liquid is also considered, but the capacity of the adsorbent is not sufficient, and the adsorbent is periodically replaced There is a problem that it is expensive because it is necessary to do this.

本発明の目的は、液体に含まれるアンモニアを、低コストかつ効率よく分解できるアンモニア分解方法を、提供することにある。   An object of the present invention is to provide an ammonia decomposition method capable of efficiently and efficiently decomposing ammonia contained in a liquid.

［１］本発明は、アンモニアを含有する溶液中において１対の電極を対向配置する準備工程と、前記電極に通電し、前記電極付近において前記溶液を沸騰させることによって前記電極間に気相を発生させるとともに、前記気相による絶縁破壊が生じる条件で、前記気相中にプラズマを発生させ、前記溶液中に含有されるアンモニアを分解する分解工程とを備えていることを特徴とする、アンモニア分解方法である。   [1] The present invention provides a preparatory step in which a pair of electrodes are opposed to each other in a solution containing ammonia, and a gas phase is formed between the electrodes by energizing the electrodes and boiling the solution in the vicinity of the electrodes. And a decomposition step of decomposing ammonia contained in the solution by generating plasma in the gas phase under conditions that cause dielectric breakdown due to the gas phase. It is a decomposition method.

このようなアンモニア分解方法では、通電により溶液中に気相（気泡）を生じさせるとともに、その気相（気泡）による絶縁破壊が溶液（すなわち、アンモニアを含む溶液）に生じる条件で、気相（気泡）中にプラズマを発生させる。このとき、溶液中に含有されるアンモニアが、気相（気泡）中に移動し、その気相（気泡）中において、アンモニアが分解される。   In such an ammonia decomposition method, the gas phase (bubbles) is generated in the solution by energization, and the gas phase (bubbles) is subjected to dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) in the solution (that is, a solution containing ammonia). Plasma is generated in the bubbles). At this time, ammonia contained in the solution moves into the gas phase (bubbles), and the ammonia is decomposed in the gas phase (bubbles).

すなわち、このようなアンモニア分解方法によれば、アンモニアを含有する溶液中において、アンモニアを低コストかつ効率よく分解することができる。
［２］本発明は、さらに、前記分解工程では、１対の前記電極の対向面の直径が０．１〜１．０ｍｍ、周波数が２０ｋＨｚ以上、および、前記溶液のコンダクタンスが１０Ｓ／ｍ以下の条件のうち、少なくとも１つ以上の条件を満足することを特徴とする、上記［１］に記載のアンモニア分解方法である。 That is, according to such an ammonia decomposition method, ammonia can be decomposed at low cost and efficiently in a solution containing ammonia.
[2] According to the present invention, in the decomposition step, the diameter of the opposing surfaces of the pair of electrodes is 0.1 to 1.0 mm, the frequency is 20 kHz or more, and the conductance of the solution is 10 S / m or less. The method for decomposing ammonia according to the above [1], wherein at least one of the conditions is satisfied.

このようなアンモニア分解方法によれば、上記した条件のうち、少なくとも１つ以上の条件を満たしていることにより、より確実に、気相（気泡）による絶縁破壊を、アンモニアを含有する溶液に生じさせることができる。そのため、溶液中のアンモニアを確実に分解することができる。
［３］本発明は、さらに、液体燃料が供給および排出される燃料電池と、液体燃料が循環する燃料循環経路と、前記燃料循環経路に介在される循環燃料タンクとを備える燃料電池システムの前記循環燃料タンク内において実施することを特徴とする、上記［１］または［２］に記載のアンモニア分解方法である。 According to such an ammonia decomposition method, by satisfying at least one of the above-mentioned conditions, dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) is more reliably generated in the ammonia-containing solution. Can be made. Therefore, it is possible to reliably decompose ammonia in the solution.
[3] The present invention further provides a fuel cell system including a fuel cell to which liquid fuel is supplied and discharged, a fuel circulation path through which liquid fuel circulates, and a circulating fuel tank interposed in the fuel circulation path. The ammonia decomposition method according to the above [1] or [2], which is carried out in a circulating fuel tank.

このようなアンモニア分解方法によれば、燃料電池システムにおいて、循環する液体燃料に含有されるアンモニアを、その液体燃料中で分解することができる。   According to such an ammonia decomposition method, in the fuel cell system, ammonia contained in the circulating liquid fuel can be decomposed in the liquid fuel.

そのため、液体燃料に含有されるアンモニアを効率よく分解することができ、燃料電池システムによって、効率よく発電することができる。   Therefore, ammonia contained in the liquid fuel can be efficiently decomposed, and power can be generated efficiently by the fuel cell system.

本発明のアンモニア分解方法では、アンモニアを含有する溶液中に通電することによって、溶液中に気相（気泡）を発生させ、かつ、その気相（気泡）による絶縁破壊が生じる条件で、気相中にプラズマを発生させる。これにより、溶液中のアンモニアを低コストかつ効率よく分解することができる。   In the ammonia decomposition method of the present invention, a gas phase (bubbles) is generated in the solution by energizing a solution containing ammonia, and a dielectric breakdown occurs due to the gas phase (bubbles). Plasma is generated inside. Thereby, ammonia in the solution can be decomposed at low cost and efficiently.

図１は、本発明のアンモニア分解方法の一実施形態を実施するために用いられるアンモニア分解装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an ammonia decomposing apparatus used for carrying out an embodiment of the ammonia decomposing method of the present invention. 図２は、図１に示すアンモニア分解装置が用いられる燃料電池システムの概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a fuel cell system in which the ammonia decomposition apparatus shown in FIG. 1 is used.

１．アンモニア分解方法およびアンモニア分解装置
本発明のアンモニア分解方法では、アンモニアを含有する溶液中で、プラズマを発生させることによって、アンモニア（ＮＨ３、ＮＨ４ ＋）を、窒素（Ｎ２）および水素（Ｈ２）に分解する。 1. Ammonia decomposition method and ammonia decomposition apparatus In the ammonia decomposition method of the present invention, ammonia (NH 3 , NH 4 + ) is converted into nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H) by generating plasma in a solution containing ammonia. Decompose into 2 ).

アンモニアを含有する溶液としては、特に制限されず、種々の溶液を用いることができる。例えば、アンモニアを含有する溶液において、溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、水、ヒドラジン、無水ヒドラジン、ヒドラジン１水和物などのプロトン性極性溶媒、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの非プロトン性極性溶媒、例えば、トルエン、キシレン、イソホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチル、フタル酸ジメチルなどの低極性溶媒などが挙げられる。   The solution containing ammonia is not particularly limited, and various solutions can be used. For example, in a solution containing ammonia, examples of the solvent include protic polar solvents such as ethanol, methanol, propanol, butanol, water, hydrazine, anhydrous hydrazine, and hydrazine monohydrate, such as N-methyl-2- Examples include aprotic polar solvents such as pyrrolidone (NMP) and dimethylformamide (DMF), and low polar solvents such as toluene, xylene, isophorone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methyl acetate, and dimethyl phthalate.

また、アンモニアを含有する溶液において、アンモニア濃度は、例えば、０．００１モル％以上、好ましくは、０．０１モル％以上であり、例えば、１モル％以下、好ましくは、０．５９モル％以下である。   In the ammonia-containing solution, the ammonia concentration is, for example, 0.001 mol% or more, preferably 0.01 mol% or more, for example, 1 mol% or less, preferably 0.59 mol% or less. It is.

以下において、本発明のアンモニア分解方法の一実施形態を実施するために用いられるアンモニア分解装置について、図１を参照して説明する。   Hereinafter, an ammonia decomposition apparatus used for carrying out one embodiment of the ammonia decomposition method of the present invention will be described with reference to FIG.

図１において、アンモニア分解装置１は、プラズマ反応容器２と、プラズマ発生装置３とを備えている。   In FIG. 1, the ammonia decomposition apparatus 1 includes a plasma reaction vessel 2 and a plasma generator 3.

プラズマ反応容器２は、密閉可能な耐熱耐圧容器であって、アンモニアを含有する溶液に対して安定な材料から形成されている。なお、容器２の形状およびサイズは、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。   The plasma reaction vessel 2 is a heat-resistant and pressure-resistant vessel that can be sealed, and is made of a material that is stable against a solution containing ammonia. In addition, the shape and size of the container 2 are not particularly limited, and are appropriately set according to the purpose and application.

プラズマ発生装置３は、電源４と、１対の電極５とを備えている。   The plasma generator 3 includes a power source 4 and a pair of electrodes 5.

電源４は、アンモニアを含有する溶液中にプラズマを発生させることができれば、特に制限されないが、例えば、公知のパルス電源などが挙げられる。パルス電源は、通常、パルス電圧、パルス幅およびパルス繰返し周波数を任意の値に調節可能であり、１対の電極５に、配線を介して電気的に接続されている。   The power source 4 is not particularly limited as long as it can generate plasma in a solution containing ammonia, and examples thereof include a known pulse power source. The pulse power supply can usually adjust the pulse voltage, the pulse width, and the pulse repetition frequency to arbitrary values, and is electrically connected to the pair of electrodes 5 via wiring.

１対の電極５は、例えば、板状、棒状などに形成されている。図１では、電極５は、棒状に形成されている。電極５を形成する電極材料としては、例えば、ニッケル、銅、ステンレス鋼、タングステンなどが挙げられ、好ましくは、タングステンが挙げられる。また、１対の電極５は、プラズマ反応容器２の周側面を貫通するように、プラズマ反応容器２に固定されており、プラズマ反応容器２内において、端面が向かい合うように、互いに所定間隔を隔てて対向配置されている。   The pair of electrodes 5 are formed in, for example, a plate shape or a rod shape. In FIG. 1, the electrode 5 is formed in a rod shape. Examples of the electrode material forming the electrode 5 include nickel, copper, stainless steel, and tungsten, and preferably tungsten. The pair of electrodes 5 are fixed to the plasma reaction vessel 2 so as to penetrate the peripheral side surface of the plasma reaction vessel 2, and are spaced apart from each other at a predetermined interval so that the end surfaces face each other in the plasma reaction vessel 2. Are opposed to each other.

１対の電極５の端面間の距離は、例えば、０．５ｍｍ以上、好ましくは、０．８ｍｍ以上であり、例えば、１．５ｍｍ以下、好ましくは、１．２ｍｍ以下である。   The distance between the end faces of the pair of electrodes 5 is, for example, 0.5 mm or more, preferably 0.8 mm or more, for example, 1.5 mm or less, preferably 1.2 mm or less.

また、電極５の断面形状（すなわち、１対の電極５の対向面の形状）は、特に制限されないが、例えば、断面視略円形状、断面視略四角形状など、種々の形状が採用される。電極５の断面形状として、好ましくは、断面視略円形状が挙げられる。   The cross-sectional shape of the electrode 5 (that is, the shape of the opposing surfaces of the pair of electrodes 5) is not particularly limited, but various shapes such as a substantially circular shape in cross-section and a substantially quadrangular shape in cross-section are employed. . The cross-sectional shape of the electrode 5 is preferably a substantially circular shape in cross-sectional view.

電極５のサイズは、例えば、電極５が断面視略円形状である場合、その直径（すなわち、１対の電極５の対向面の直径）が、０．１ｍｍ以上、好ましくは、０．２ｍｍ以上であり、１．０ｍｍである。また、例えば、電極５が断面視略四角形状である場合、その一辺の長さ（すなわち、１対の電極５の対向面の一辺の長さ）が、０．１ｍｍ以上、好ましくは、０．２ｍｍ以上であり、１．０ｍｍである。   The size of the electrode 5 is, for example, when the electrode 5 has a substantially circular shape in cross section, the diameter (that is, the diameter of the opposing surface of the pair of electrodes 5) is 0.1 mm or more, preferably 0.2 mm or more. And 1.0 mm. Further, for example, when the electrode 5 has a substantially square shape in cross section, the length of one side thereof (that is, the length of one side of the opposing surface of the pair of electrodes 5) is 0.1 mm or more, preferably 0. It is 2 mm or more and 1.0 mm.

また、電極５の断面積（すなわち、１対の電極５の対向面の面積）が、０．００７ｍｍ２以上、好ましくは、０．０３ｍｍ２以上であり、例えば、１ｍｍ２以下、好ましくは、０．８ｍｍ２以下である。 Further, the cross-sectional area of the electrode 5 (i.e., the area of the opposing faces of a pair of electrodes 5), 0.007 mm 2 or more, preferably is a 0.03 mm 2 or more, e.g., 1 mm 2 or less, preferably, 0 0.8 mm 2 or less.

電極５のサイズが上記範囲であれば、アンモニアを含む溶液内に良好に気相（気泡）を生じさせ、また、その気相（気泡）による絶縁破壊を、溶液に生じさせることができる。   When the size of the electrode 5 is in the above range, a gas phase (bubbles) can be generated satisfactorily in a solution containing ammonia, and dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) can be generated in the solution.

以下において、アンモニア分解装置１を用いたプラズマ分解方法について、詳述する。   Hereinafter, a plasma decomposition method using the ammonia decomposition apparatus 1 will be described in detail.

この方法では、まず、アンモニアを含有する溶液中において１対の電極５を対向配置する（準備工程）。   In this method, first, a pair of electrodes 5 are arranged opposite to each other in a solution containing ammonia (preparation step).

すなわち、図１が参照されるように、プラズマ反応容器２内に、アンモニアを含有する溶液を、注入する。または、アンモニアを含有する容器が貯留されているプラズマ反応容器２に、電極５を挿入し、固定する。   That is, as shown in FIG. 1, a solution containing ammonia is injected into the plasma reaction vessel 2. Alternatively, the electrode 5 is inserted and fixed in the plasma reaction container 2 in which a container containing ammonia is stored.

これにより、アンモニアを含有する溶液中において、１対の電極５が対向配置される。   Thereby, a pair of electrodes 5 are arranged opposite to each other in a solution containing ammonia.

次いで、この方法では、電極５に通電し、電極５付近において溶液を沸騰させることによって電極５間に気相（気泡）を発生させるとともに、その気相（気泡）による絶縁破壊が溶液に生じる条件で、気相（気泡）中にプラズマを発生させ、溶液中に含有されるアンモニアを分解する（分解工程）。   Next, in this method, the electrode 5 is energized, and the solution is boiled in the vicinity of the electrode 5 to generate a gas phase (bubbles) between the electrodes 5 and the dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) occurs in the solution. Then, plasma is generated in the gas phase (bubbles) to decompose ammonia contained in the solution (decomposition step).

分解工程において、アンモニアを含有する溶液中に沸騰による気相（気泡）を発生させ、かつ、その気相（気泡）による絶縁破壊を溶液に生じさせる条件として、具体的には、以下に示す条件（ａ）〜（ｃ）の内、少なくとも１つ以上の条件を満足することが挙げられる。   In the decomposition step, the conditions for generating a gas phase (bubbles) due to boiling in a solution containing ammonia and causing dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) in the solution are specifically shown below. Among (a) to (c), at least one condition is satisfied.

（ａ）電極サイズ
１対の電極５のサイズを、上記した範囲とする。具体的には、電極５が断面視略円形状である場合、その直径（すなわち、１対の電極５の対向面の直径）を、例えば、０．１ｍｍ以上、好ましくは、０．２ｍｍ以上とし、また、例えば、１．０ｍｍ以下とする。 (A) Electrode size The size of the pair of electrodes 5 is in the above-described range. Specifically, when the electrode 5 has a substantially circular shape in cross section, the diameter (that is, the diameter of the opposing surface of the pair of electrodes 5) is, for example, 0.1 mm or more, preferably 0.2 mm or more. Also, for example, it is 1.0 mm or less.

電極５のサイズが上記範囲であれば、より確実に、アンモニアを含有する溶液に気相（気泡）を発生させ、その気相（気泡）による絶縁破壊を溶液に生じさせることができる。そのため、溶液中のアンモニアを確実に分解することができる。   If the size of the electrode 5 is in the above range, a gas phase (bubbles) can be generated in a solution containing ammonia more reliably, and dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) can be caused in the solution. Therefore, it is possible to reliably decompose ammonia in the solution.

（ｂ）周波数
電極５（パルス電源）による通電条件のうち、パルスの繰返し周波数を、適切な範囲に調整する。 (B) Frequency Among the energization conditions by the electrode 5 (pulse power supply), the pulse repetition frequency is adjusted to an appropriate range.

具体的には、パルスの繰返し周波数は、例えば、２０ｋＨｚ以上であり、例えば、１００ｋＨｚ以下、好ましくは、５０ｋＨｚ以下である。   Specifically, the repetition frequency of the pulse is, for example, 20 kHz or more, for example, 100 kHz or less, preferably 50 kHz or less.

パルスの繰返し周波数が上記範囲であれば、より確実に、アンモニアを含有する溶液に気相（気泡）を発生させ、その気相（気泡）による絶縁破壊を溶液に生じさせることができる。そのため、溶液中のアンモニアを確実に分解することができる。   If the repetition frequency of the pulse is in the above range, a gas phase (bubbles) can be generated in a solution containing ammonia more reliably, and dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) can be caused in the solution. Therefore, it is possible to reliably decompose ammonia in the solution.

（ｃ）溶液のコンダクタンス
アンモニアを含有する溶液のコンダクタンス（電流の流れやすさ）を、適切な範囲に調整する。 (C) Conductance of solution The conductance (ease of current flow) of a solution containing ammonia is adjusted to an appropriate range.

具体的には、アンモニアを含有する溶液のコンダクタンスは、例えば、０．０１Ｓ／ｍ以上、好ましくは、０．０５Ｓ／ｍ以上であり、例えば、１０Ｓ／ｍ以下、好ましくは、５Ｓ／ｍ以下である。   Specifically, the conductance of the solution containing ammonia is, for example, 0.01 S / m or more, preferably 0.05 S / m or more, for example, 10 S / m or less, preferably 5 S / m or less. is there.

アンモニアを含有する溶液のコンダクタンスが上記範囲であれば、より確実に、アンモニアを含有する溶液に気相（気泡）を発生させ、その気相（気泡）による絶縁破壊を溶液に生じさせることができる。そのため、溶液中のアンモニアを確実に分解することができる。   If the conductance of the ammonia-containing solution is within the above range, a gas phase (bubbles) can be generated more reliably in the ammonia-containing solution, and dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) can be caused in the solution. . Therefore, it is possible to reliably decompose ammonia in the solution.

なお、コンダクタンスを調整する方法は、特に制限されず、公知の方法を採用することができ、具体的には、例えば、酸、アルカリなどの公知の添加剤を添加し、溶液の導電性を向上させる方法や、例えば、イオン吸着樹脂などにより溶液中のイオンを除去し、導電性を低下させる方法などが挙げられる。   The method for adjusting the conductance is not particularly limited, and a known method can be adopted. Specifically, for example, a known additive such as acid or alkali is added to improve the conductivity of the solution. And a method of reducing conductivity by removing ions in a solution with an ion-adsorbing resin or the like.

また、このアンモニア分解方法では、上記（ａ）〜（ｃ）の条件のうち、少なくとも１つ以上の条件を満たしていればよいが、好ましくは、上記（ａ）〜（ｃ）の条件を全て満たすことが挙げられる。上記（ａ）〜（ｃ）の条件を全て満たしていれば、とりわけ確実に、アンモニアを含有する溶液に気相（気泡）を発生させ、その気相（気泡）による絶縁破壊を溶液に生じさせることができる。そのため、溶液中のアンモニアを確実に分解することができる。   In this ammonia decomposition method, at least one of the above conditions (a) to (c) may be satisfied. Preferably, all of the above conditions (a) to (c) are satisfied. Satisfying. If all the conditions (a) to (c) are satisfied, a gas phase (bubbles) is generated in a solution containing ammonia, and insulation breakdown due to the gas phase (bubbles) is caused in the solution. be able to. Therefore, it is possible to reliably decompose ammonia in the solution.

なお、上記（ａ）〜（ｃ）を除く条件は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。   The conditions excluding the above (a) to (c) are not particularly limited, and are appropriately set according to the purpose and application.

具体的には、アンモニアを含有する溶液の量は、例えば、１０ｍＬ以上、好ましくは、２０ｍＬ以上であり、例えば、１００Ｌ以下、好ましくは、５０Ｌ以下である。   Specifically, the amount of the ammonia-containing solution is, for example, 10 mL or more, preferably 20 mL or more, for example, 100 L or less, preferably 50 L or less.

また、電極５（パルス電源）による通電条件のうち、パルス電圧は、例えば、１ｋＶ以上、好ましくは、３ｋＶ以上であり、例えば、２０ｋＶ以下、好ましくは、１５ｋＶ以下である。   Of the energization conditions by the electrode 5 (pulse power supply), the pulse voltage is, for example, 1 kV or more, preferably 3 kV or more, for example, 20 kV or less, preferably 15 kV or less.

また、パルス幅は、例えば、０．１μｓ以上、好ましくは、１μｓ以上であり、例えば、１０μｓ以下、好ましくは、５μｓ以下である。   The pulse width is, for example, 0.1 μs or more, preferably 1 μs or more, for example, 10 μs or less, preferably 5 μs or less.

また、照射時間（通電時間）は、例えば、５分以上、好ましくは、３０分以上であり、例えば、６時間以下、好ましくは、２時間以下である。   The irradiation time (energization time) is, for example, 5 minutes or more, preferably 30 minutes or more, for example, 6 hours or less, preferably 2 hours or less.

そして、このような条件で通電することにより、アンモニアを含む溶液が沸騰し、その溶液中に気相（気泡）が生じるとともに、その気相（気泡）による絶縁破壊が溶液に生じる。このとき、溶液中のアンモニアが、気相（気泡）中に移動し、気体化（アンモニアガス化）される。   By energizing under such conditions, a solution containing ammonia boils, a gas phase (bubbles) is generated in the solution, and a dielectric breakdown due to the gas phase (bubbles) occurs in the solution. At this time, ammonia in the solution moves into the gas phase (bubbles) and is gasified (ammonia gas).

そして、このような状態において、アンモニアを含む溶液は、プラズマ発生装置３により通電されているため、気相（気泡）中のアンモニアガスが、プラズマ処理され、窒素および水素に分解される。   In such a state, since the ammonia-containing solution is energized by the plasma generator 3, the ammonia gas in the gas phase (bubbles) is plasma-treated and decomposed into nitrogen and hydrogen.

つまり、このようなアンモニア分解方法では、通電により溶液中に気相（気泡）を生じさせるとともに、その気相による絶縁破壊を溶液に生じさせる条件で、気相（気泡）中にプラズマを発生させる。このとき、溶液中に含有されるアンモニアが、気相（気泡）中に移動し、その気相（気泡）中において、アンモニアが分解される。   That is, in such an ammonia decomposing method, a gas phase (bubbles) is generated in the solution by energization, and plasma is generated in the gas phase (bubbles) under the condition that the dielectric breakdown due to the gas phase is generated in the solution. . At this time, ammonia contained in the solution moves into the gas phase (bubbles), and the ammonia is decomposed in the gas phase (bubbles).

このようなアンモニア分解方法によれば、アンモニアを含有する溶液中において、アンモニアを低コストかつ効率よく分解することができる。   According to such an ammonia decomposition method, ammonia can be decomposed at low cost and efficiently in a solution containing ammonia.

また、上記した条件（ａ）〜（ｃ）のうち、少なくとも１つ以上の条件を満たしていることにより、アンモニアを含有する溶液中に、気相による絶縁破壊を確実に生じさせることができる。そのため、溶液中のアンモニアを確実に分解することができる。   Moreover, by satisfy | filling at least 1 or more conditions among above-described conditions (a)-(c), the dielectric breakdown by a gaseous phase can be produced reliably in the solution containing ammonia. Therefore, it is possible to reliably decompose ammonia in the solution.

そのため、このようなアンモニア分解方法は、種々の産業分野において用いることができ、とりわけ、ヒドラジン類を液体燃料とする燃料電池において、好適に用いることができる。   Therefore, such an ammonia decomposition method can be used in various industrial fields, and in particular, can be suitably used in a fuel cell using hydrazines as a liquid fuel.

２．燃料電池システムの全体構成
以下において、上記のアンモニア分解方法が用いられる燃料電池システムについて、図２を参照して詳述する。 2. Overall Configuration of Fuel Cell System Hereinafter, a fuel cell system in which the above ammonia decomposition method is used will be described in detail with reference to FIG.

図２において、電動車両５１は、燃料電池およびバッテリを選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム５２を搭載している。   In FIG. 2, an electric vehicle 51 is a hybrid vehicle that selectively uses a fuel cell and a battery as a power source, and includes a fuel cell system 52.

燃料電池システム５２は、燃料電池５３と、燃料給排部５４と、図示しない空気給排部と、制御部６と、動力部７とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池５３は、液体燃料が直接供給および排出される、例えば、アニオン交換型燃料電池またはカチオン交換型燃料電池であって、電動車両５１の中央下側に配置されている。 The fuel cell system 52 includes a fuel cell 53, a fuel supply / exhaust unit 54, an air supply / exhaust unit (not shown), a control unit 6, and a power unit 7.
(1) Fuel Cell The fuel cell 53 is, for example, an anion exchange type fuel cell or a cation exchange type fuel cell to which liquid fuel is directly supplied and discharged, and is arranged on the lower center side of the electric vehicle 51.

燃料電池５３に供給され、また、燃料電池５３から排出される液体燃料としては、例えば、ヒドラジン類（例えば、無水ヒドラジンや、ヒドラジン１水和物などの水加ヒドラジンなどを含む）などが挙げられる。   Examples of the liquid fuel supplied to the fuel cell 53 and discharged from the fuel cell 53 include hydrazines (for example, including hydrazine such as anhydrous hydrazine and hydrazine monohydrate). .

なお、以下において、燃料電池５３に供給される液体燃料を供給液とし、燃料電池５３から排出される液体燃料を排出液として、それぞれ区別する。   In the following, the liquid fuel supplied to the fuel cell 53 is distinguished as a supply liquid, and the liquid fuel discharged from the fuel cell 53 is distinguished as an exhaust liquid.

また、燃料電池５３の出力電圧は、例えば、０．２〜１．５Ｖであり、出力電流は、例えば、１０〜４００Ａである。なお、これら出力は、単位セル２８（後述）１つあたりの出力である。   The output voltage of the fuel cell 53 is, for example, 0.2 to 1.5 V, and the output current is, for example, 10 to 400A. These outputs are outputs per unit cell 28 (described later).

燃料電池５３は、電解質層８と、電解質層８の一方側に配置されたアノード９と、電解質層８の他方側に配置されたカソード１０とを有する単位セル２８（燃料電池セル）が、セパレータ（図示せず）を介して複数積層されたスタック構造に形成されている。つまり、電解質層８を介してアノード９およびカソード１０が対向配置されてなる単位セル２８が複数積層されている。なお、図２では、積層される複数の単位セル２８のうち、電動車両５１の前後方向最前端に配置される単位セル２８だけを拡大して示し、その他の単位セル２８については簡略化して記載している。   The fuel cell 53 includes a unit cell 28 (fuel cell) having an electrolyte layer 8, an anode 9 disposed on one side of the electrolyte layer 8, and a cathode 10 disposed on the other side of the electrolyte layer 8. It is formed in a stack structure in which a plurality of layers are stacked via (not shown). That is, a plurality of unit cells 28 in which the anode 9 and the cathode 10 are arranged to face each other with the electrolyte layer 8 interposed therebetween are stacked. In FIG. 2, among the plurality of unit cells 28 to be stacked, only the unit cell 28 arranged at the front end in the front-rear direction of the electric vehicle 51 is shown enlarged, and the other unit cells 28 are described in a simplified manner. doing.

電解質層８は、例えば、アニオン交換膜またはカチオン交換膜を用いて形成されている。   The electrolyte layer 8 is formed using, for example, an anion exchange membrane or a cation exchange membrane.

アノード９は、燃料側電極としてのアノード電極１１と、アノード電極１１に液体燃料（供給液）を供給するための燃料供給部材１２とを有している。   The anode 9 includes an anode electrode 11 as a fuel side electrode, and a fuel supply member 12 for supplying liquid fuel (supply liquid) to the anode electrode 11.

アノード電極１１は、電解質層８の一方面に形成されている。アノード電極１１の電極材料としては、例えば、触媒が担持された多孔質担体（触媒担持多孔質担体）などが挙げられる。   The anode electrode 11 is formed on one surface of the electrolyte layer 8. Examples of the electrode material of the anode electrode 11 include a porous support (catalyst-supported porous support) on which a catalyst is supported.

燃料供給部材１２は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。燃料供給部材１２には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、燃料供給部材１２は、溝の形成された表面がアノード電極１１に対向接触されている。これにより、アノード電極１１の一方面と燃料供給部材１２の他方面（溝の形成された表面）との間には、アノード電極１１全体に液体燃料（供給液）を接触させるための燃料供給路１３が形成される。   The fuel supply member 12 is also used as a separator and is made of a gas impermeable conductive member. The fuel supply member 12 is formed with a distorted groove recessed from the surface thereof. The surface of the fuel supply member 12 in which the groove is formed is opposed to the anode electrode 11. As a result, a fuel supply path for bringing liquid fuel (supply liquid) into contact with the entire anode electrode 11 between one surface of the anode electrode 11 and the other surface of the fuel supply member 12 (surface on which a groove is formed). 13 is formed.

燃料供給路１３には、液体燃料（供給液）をアノード９内に流入させるための燃料供給口１５が一端側（下側）に形成され、液体燃料（排出液）をアノード９から排出するための燃料排出口１４が他端側（上側）に形成されている。   In the fuel supply path 13, a fuel supply port 15 for allowing the liquid fuel (supply liquid) to flow into the anode 9 is formed on one end side (lower side), and the liquid fuel (discharge liquid) is discharged from the anode 9. The fuel discharge port 14 is formed on the other end side (upper side).

カソード１０は、酸素側電極としてのカソード電極１６と、カソード電極１６に空気（酸素）を供給するための空気供給部材１７とを有している。   The cathode 10 includes a cathode electrode 16 as an oxygen side electrode and an air supply member 17 for supplying air (oxygen) to the cathode electrode 16.

カソード電極１６は、電解質層８の他方面に形成されている。   The cathode electrode 16 is formed on the other surface of the electrolyte layer 8.

カソード電極１６の電極材料としては、例えば、アノード電極１１の電極材料として例示した、触媒担持多孔質担体などが挙げられる。   Examples of the electrode material of the cathode electrode 16 include a catalyst-supporting porous carrier exemplified as the electrode material of the anode electrode 11.

空気供給部材１７は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。空気供給部材１７には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、空気供給部材１７は、溝の形成された表面がカソード電極１６に対向接触されている。これにより、カソード電極１６の他方面と空気供給部材１７の一方面（溝の形成された表面）との間には、カソード電極１６全体に空気を接触させるための空気流路としての空気供給路１８が形成される。   The air supply member 17 is also used as a separator and is made of a gas impermeable conductive member. The air supply member 17 is formed with a twisted groove recessed from the surface thereof. The air supply member 17 has a grooved surface in contact with the cathode electrode 16. Thus, an air supply path as an air flow path for bringing air into contact with the entire cathode electrode 16 between the other surface of the cathode electrode 16 and one surface of the air supply member 17 (a surface on which grooves are formed). 18 is formed.

空気供給路１８には、空気をカソード１０内に流入させるための空気供給口１９が他端側（上側）に形成され、空気をカソード１０から排出するための空気排出口２０が一端側（下側）に形成されている。   In the air supply path 18, an air supply port 19 for allowing air to flow into the cathode 10 is formed on the other end side (upper side), and an air discharge port 20 for discharging air from the cathode 10 is provided on one end side (lower side). Side).

また、このような燃料電池５３において、複数の単位セル２８をそれぞれ区分する１つのセパレータは、上記燃料供給部材１２および上記空気供給部材１７を兼ね備える。換言すると、セパレータは、その一方側面において、燃料供給部材１２として作用するとともに、他方側面において、空気供給部材１７として作用する。
（２）燃料給排部
燃料給排部５４は、アノード９に液体燃料を供給するために設けられている。 In such a fuel cell 53, one separator that divides each of the plurality of unit cells 28 has both the fuel supply member 12 and the air supply member 17. In other words, the separator acts as the fuel supply member 12 on one side surface and acts as the air supply member 17 on the other side surface.
(2) Fuel Supply / Discharge Unit The fuel supply / discharge unit 54 is provided to supply liquid fuel to the anode 9.

供給液が貯留される燃料タンク３５と、燃料タンク３５から燃料電池５３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）へ、供給液を輸送する燃料供給ライン３７と、燃料供給ライン３７に介在される循環燃料タンク４１と、その循環燃料タンク４１に接続され、燃料電池５３（具体的には、アノード９の燃料排出口１４）から、排出液を循環燃料タンク４１に排出させる燃料排出ライン３８と、燃料排出ライン３８に介在される気液分離器５６とを備えている。   A fuel tank 35 in which the supply liquid is stored, a fuel supply line 37 for transporting the supply liquid from the fuel tank 35 to the fuel cell 53 (specifically, the fuel supply path 13 of the anode 9), and a fuel supply line 37 An intervening circulating fuel tank 41 and a fuel discharge line connected to the circulating fuel tank 41 and discharging the discharged liquid from the fuel cell 53 (specifically, the fuel discharge port 14 of the anode 9) to the circulating fuel tank 41. 38 and a gas-liquid separator 56 interposed in the fuel discharge line 38.

燃料タンク３５は、液体燃料に耐性のある材質、具体的には、ステンレス板などの金属材料などから、例えば、箱状などに形成されている。   The fuel tank 35 is formed, for example, in a box shape from a material resistant to liquid fuel, specifically, a metal material such as a stainless steel plate.

燃料供給ライン３７は、その上流側端部が、燃料タンク３５に接続されるとともに、下流側端部が、燃料電池５３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）に接続されており、その流れ方向途中において、循環燃料タンク４１が介在されている。   The fuel supply line 37 has an upstream end connected to the fuel tank 35 and a downstream end connected to the fuel cell 53 (specifically, the fuel supply path 13 of the anode 9). In the middle of the flow direction, a circulating fuel tank 41 is interposed.

より具体的には、燃料供給ライン３７は、燃料タンク３５および循環燃料タンク４１間を接続する第１供給ライン３９と、循環燃料タンク４１および燃料電池５３間を接続する第２供給ライン４２とを備えている。   More specifically, the fuel supply line 37 includes a first supply line 39 that connects the fuel tank 35 and the circulating fuel tank 41, and a second supply line 42 that connects the circulating fuel tank 41 and the fuel cell 53. I have.

第１供給ライン３９は、その上流側端部が、燃料タンク３５に接続されるとともに、下流側端部が、循環燃料タンク４１に接続されている。   The first supply line 39 has an upstream end connected to the fuel tank 35 and a downstream end connected to the circulating fuel tank 41.

また、第１供給ライン３９の流れ方向途中には、第１供給ポンプ４３および燃料供給弁４４が設けられている。   A first supply pump 43 and a fuel supply valve 44 are provided midway in the flow direction of the first supply line 39.

第１供給ポンプ４３としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが用いられる。第１供給ポンプ４３は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図２の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、第１供給ポンプ４３に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、第１供給ポンプ４３の駆動および停止を制御する。   As the 1st supply pump 43, well-known liquid feeding pumps, such as reciprocating pumps, such as rotary pumps, such as a rotary pump and a gear pump, a piston pump, and a diaphragm pump, are used, for example. The first supply pump 43 is electrically connected to a control unit 29 (described later) (see the broken line in FIG. 2). Thereby, a control signal from the control unit 29 (described later) is input to the first supply pump 43, and the control unit 29 (described later) controls driving and stopping of the first supply pump 43.

また、燃料供給弁４４は、第１供給ライン３９を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。また、燃料供給弁４４は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図２の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、燃料供給弁４４に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、燃料供給弁４４の開閉を制御する。   The fuel supply valve 44 is a valve for opening and closing the first supply line 39, and a known on-off valve such as an electromagnetic valve is used. The fuel supply valve 44 is electrically connected to a control unit 29 (described later) (see the broken line in FIG. 2). Thereby, a control signal from the control unit 29 (described later) is input to the fuel supply valve 44, and the control unit 29 (described later) controls the opening and closing of the fuel supply valve 44.

このような第１供給ライン３９により、燃料タンク３５から、液体燃料（１次（高濃度）供給液）が、循環燃料タンク４１へ供給される。   With such a first supply line 39, liquid fuel (primary (high concentration) supply liquid) is supplied from the fuel tank 35 to the circulating fuel tank 41.

第２供給ライン４２は、その上流側端部が、循環燃料タンク４１に接続されるとともに、下流側端部が、燃料電池５３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）に接続されている。   The second supply line 42 has an upstream end connected to the circulating fuel tank 41 and a downstream end connected to the fuel cell 53 (specifically, the fuel supply path 13 of the anode 9). ing.

また、第２供給ライン４２の流れ方向途中には、第２供給ポンプ４５が設けられている。   A second supply pump 45 is provided midway in the flow direction of the second supply line 42.

第２供給ポンプ４５としては、上記した公知の送液ポンプが用いられる。第２供給ポンプ４５は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図２の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、第２供給ポンプ４５に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、第２供給ポンプ４５の駆動および停止を制御する。   As the second supply pump 45, the above-described known liquid feed pump is used. The second supply pump 45 is electrically connected to a control unit 29 (described later) (see the broken line in FIG. 2). Thereby, a control signal from the control unit 29 (described later) is input to the second supply pump 45, and the control unit 29 (described later) controls driving and stopping of the second supply pump 45.

このような第２供給ライン４２により、液体燃料（２次供給液）が、循環燃料タンク４１から燃料電池５３に供給される。   Through such a second supply line 42, the liquid fuel (secondary supply liquid) is supplied from the circulating fuel tank 41 to the fuel cell 53.

循環燃料タンク４１は、例えば、中空の容器からなり、燃料供給ライン３７に介在するように備えられている。具体的には、循環燃料タンク４１の側壁面における上部に、第１供給ライン３９が接続され、また、底面に、第２供給ライン４２が接続されている。   The circulating fuel tank 41 is composed of, for example, a hollow container and is provided so as to be interposed in the fuel supply line 37. Specifically, the first supply line 39 is connected to the upper portion of the side wall surface of the circulating fuel tank 41, and the second supply line 42 is connected to the bottom surface.

また、循環燃料タンク４１の上面には、燃料排出ライン３８の下流側端部が接続されている。   The downstream end of the fuel discharge line 38 is connected to the upper surface of the circulating fuel tank 41.

燃料排出ライン３８は、その上流側端部が、燃料電池５３（具体的には、アノード９の燃料排出口１４）に接続されるとともに、下流側端部が、循環燃料タンク４１に接続されており、その流れ方向途中において、気液分離器５６が介在されている。   The fuel discharge line 38 has an upstream end connected to the fuel cell 53 (specifically, the fuel discharge port 14 of the anode 9) and a downstream end connected to the circulating fuel tank 41. In the middle of the flow direction, a gas-liquid separator 56 is interposed.

より具体的には、燃料排出ライン３８は、燃料電池５３および気液分離器５６間を接続する第１排出ライン５７と、気液分離器５６および循環燃料タンク４１間を接続する第２排出ライン５８とを備えている。   More specifically, the fuel discharge line 38 includes a first discharge line 57 that connects the fuel cell 53 and the gas-liquid separator 56, and a second discharge line that connects the gas-liquid separator 56 and the circulating fuel tank 41. 58.

第１排出ライン５７は、その上流側端部が、燃料電池５３（具体的には、アノード９の燃料排出口１４）に接続されるとともに、下流側端部が、気液分離器５６に接続されている。   The first discharge line 57 has an upstream end connected to the fuel cell 53 (specifically, the fuel discharge port 14 of the anode 9) and a downstream end connected to the gas-liquid separator 56. Has been.

このような第１排出ライン５７により、燃料電池５３から、液体燃料（排出液）が、気液分離器５６へ供給される。   Through such a first discharge line 57, liquid fuel (exhaust liquid) is supplied from the fuel cell 53 to the gas-liquid separator 56.

第２排出ライン５８は、その上流側端部が、気液分離器５６に接続されるとともに、下流側端部が、循環燃料タンク４１に接続されている。   The second discharge line 58 has an upstream end connected to the gas-liquid separator 56 and a downstream end connected to the circulating fuel tank 41.

このような第２排出ライン５８により、液体燃料（排出液）が、気液分離器５６から循環燃料タンク４１に供給される。   Through such a second discharge line 58, liquid fuel (exhaust liquid) is supplied from the gas-liquid separator 56 to the circulating fuel tank 41.

気液分離器５６は、例えば、中空の容器からなり、燃料排出ライン３８に介在するように備えられている。具体的には、気液分離器５６の側壁面に、第１排出ライン５７が接続され、また、底面に、第２排出ライン５８が接続されている。   The gas-liquid separator 56 is made of, for example, a hollow container and is provided so as to be interposed in the fuel discharge line 38. Specifically, the first discharge line 57 is connected to the side wall surface of the gas-liquid separator 56, and the second discharge line 58 is connected to the bottom surface.

これにより、燃料電池５３から排出される排出液が、第１排出ライン５７を介して、気液分離器５６に輸送され、気体成分と液体成分とに分離される。その後、液体成分（排出液）が、第２排出ライン５８を介して、循環燃料タンク４１に輸送される。そして、液体成分（排出液）が、燃料タンク３５から輸送された液体燃料（１次供給液）と混合され、濃度調整された後、供給液（２次供給液）として、燃料電池５３に戻る（還流する）。このようにして、液体燃料がアノード９を循環する燃料循環経路（クローズドライン（閉流路））が形成される。   As a result, the discharged liquid discharged from the fuel cell 53 is transported to the gas-liquid separator 56 via the first discharge line 57 and separated into a gas component and a liquid component. Thereafter, the liquid component (exhaust liquid) is transported to the circulating fuel tank 41 via the second exhaust line 58. The liquid component (exhaust liquid) is mixed with the liquid fuel (primary supply liquid) transported from the fuel tank 35 and the concentration is adjusted, and then returned to the fuel cell 53 as the supply liquid (secondary supply liquid). (Reflux). In this way, a fuel circulation path (closed line (closed flow path)) through which the liquid fuel circulates through the anode 9 is formed.

また、気液分離器５６の側壁面における上部には、気液分離器５６の内外を流通させる上部流通口２５が形成されている。   In addition, an upper circulation port 25 through which the inside and outside of the gas-liquid separator 56 circulates is formed in the upper part of the side wall surface of the gas-liquid separator 56.

上部流通口２５には、気液分離器５６で分離されたガス（気体）を排出するためのガス排出管２６が接続されている。   A gas discharge pipe 26 for discharging the gas (gas) separated by the gas-liquid separator 56 is connected to the upper circulation port 25.

より具体的には、ガス排出管２６は、その上流側端部が、気液分離器５６の上部流通口２５に接続されており、また、下流側端部が、大気に開放されている。また、ガス排出管２６の途中には、ガス排出弁２７が設けられている。   More specifically, the upstream end of the gas discharge pipe 26 is connected to the upper flow port 25 of the gas-liquid separator 56, and the downstream end is open to the atmosphere. A gas discharge valve 27 is provided in the middle of the gas discharge pipe 26.

ガス排出弁２７は、ガス排出管２６を開放して気液分離器５６内の圧力を開放するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。ガス排出弁２７は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図２の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号がガス排出弁２７に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、ガス排出弁２７の開閉を制御する。   The gas discharge valve 27 is a valve for opening the gas discharge pipe 26 to release the pressure in the gas-liquid separator 56. For example, a known on-off valve such as an electromagnetic valve is used. The gas discharge valve 27 is electrically connected to a control unit 29 (described later) (see the broken line in FIG. 2). Thereby, a control signal from the control unit 29 (described later) is input to the gas discharge valve 27, and the control unit 29 (described later) controls the opening and closing of the gas discharge valve 27.

また、燃料給排部５４には、上記したアンモニア分解装置１が、備えられている。   Further, the fuel supply / discharge section 54 is provided with the above-described ammonia decomposition apparatus 1.

より具体的には、液体燃料が、アノード９を循環する燃料循環経路（循環燃料タンク４１、第２供給ライン４２、燃料供給路１３、第１排出ライン５７、気液分離器５６および第２排出ライン５８）を循環する場合、後述するように、液体燃料は、アンモニアを含有する場合がある。   More specifically, a fuel circulation path in which liquid fuel circulates through the anode 9 (circulation fuel tank 41, second supply line 42, fuel supply path 13, first discharge line 57, gas-liquid separator 56, and second discharge). When circulating through line 58), as will be described later, the liquid fuel may contain ammonia.

そこで、液体燃料（すなわち、アンモニアを含有する溶液）が貯留される循環燃料タンク４１を、アンモニア分解装置１のプラズマ反応容器２として兼用し、その周壁面に、１対の電極５を固定する。また、循環燃料タンク４１（プラズマ反応容器２）の近傍に、電源４を設け、その電源４と電極５とを配線により接続して、プラズマ発生装置３とする。
（３）空気給排部
空気給排部は、詳しくは図示しないが、燃料電池システム５２に採用される公知の構成でよく、具体的には、空気をカソード１０に供給するための空気供給管（図示せず）と、カソード１０から排出される空気を外部に排出するための空気排出管（図示せず）とを備えている。 Therefore, the circulating fuel tank 41 in which liquid fuel (that is, a solution containing ammonia) is stored is also used as the plasma reaction vessel 2 of the ammonia decomposing apparatus 1, and a pair of electrodes 5 are fixed to the peripheral wall surface. Further, a power source 4 is provided in the vicinity of the circulating fuel tank 41 (plasma reaction vessel 2), and the power source 4 and the electrode 5 are connected by wiring to form the plasma generator 3.
(3) Air Supply / Exhaust Unit Although not shown in detail, the air supply / exhaust unit may have a known configuration adopted in the fuel cell system 52. Specifically, an air supply pipe for supplying air to the cathode 10 (Not shown) and an air discharge pipe (not shown) for discharging the air discharged from the cathode 10 to the outside.

空気供給管（図示せず）は、その一端側（上流側）が大気中に開放され、他端側（下流側）が空気供給口１９に接続されている。空気供給管（図示せず）の途中には、エアコンプレッサなどの公知の空気供給ポンプ（図示せず）が介在されており、また、その下流側には、空気供給弁（図示せず）が設けられている。   One end side (upstream side) of the air supply pipe (not shown) is opened to the atmosphere, and the other end side (downstream side) is connected to the air supply port 19. A known air supply pump (not shown) such as an air compressor is interposed in the middle of the air supply pipe (not shown), and an air supply valve (not shown) is provided downstream thereof. Is provided.

これら空気供給ポンプ（図示せず）および空気供給弁（図示せず）は、それぞれ、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されており、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、空気供給ポンプ（図示せず）および空気供給弁（図示せず）に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、空気供給ポンプ（図示せず）の駆動および停止を制御、および、空気供給弁（図示せず）の開閉を制御する。   These air supply pump (not shown) and air supply valve (not shown) are electrically connected to a control unit 29 (described later), respectively, and a control signal from the control unit 29 (described later) receives air. Input to a supply pump (not shown) and an air supply valve (not shown), a control unit 29 (described later) controls driving and stopping of the air supply pump (not shown), and an air supply valve (not shown) (Not shown) is controlled.

空気排出管（図示せず）は、その一端側（上流側）が空気排出口２０に接続され、他端側（下流側）がドレンとされる。
（４）制御部
制御部６は、コントロールユニット２９を備えている。 One end side (upstream side) of the air discharge pipe (not shown) is connected to the air discharge port 20, and the other end side (downstream side) is a drain.
(4) Control Unit The control unit 6 includes a control unit 29.

コントロールユニット２９は、電動車両５１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。   The control unit 29 is a unit (for example, ECU: Electronic Control Unit) that executes electrical control in the electric vehicle 51, and includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

制御部６では、詳しくは後述するが、例えば、第１供給ポンプ４３、第２供給ポンプ４５などの駆動および停止、燃料供給弁４４やガス排出弁２７の開閉などを、適宜制御する。
（５）動力部
動力部７は、燃料電池５３から出力される電気エネルギを電動車両５１の駆動力として機械エネルギに変換するためのモータ３１と、モータ３１に電気的に接続されるインバータ３２と、モータ３１による回生エネルギを蓄電するための動力用バッテリ３３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０とを備えている。 As will be described in detail later, the control unit 6 appropriately controls, for example, driving and stopping of the first supply pump 43 and the second supply pump 45, and opening and closing of the fuel supply valve 44 and the gas discharge valve 27.
(5) Power unit The power unit 7 includes a motor 31 for converting electrical energy output from the fuel cell 53 into mechanical energy as a driving force of the electric vehicle 51, and an inverter 32 electrically connected to the motor 31. A power battery 33 for storing regenerative energy by the motor 31 and a DC / DC converter 30 are provided.

モータ３１は、燃料電池５３よりも前方、電動車両５１の前側に配置されている。モータ３１としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機など、公知の三相電動機が挙げられる。   The motor 31 is disposed in front of the fuel cell 53 and on the front side of the electric vehicle 51. Examples of the motor 31 include known three-phase motors such as a three-phase induction motor and a three-phase synchronous motor.

インバータ３２は、モータ３１と燃料電池５３との間に配置されている。インバータ３２は、燃料電池５３で発電された直流電力を交流電力に変換する装置であって、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置が挙げられる。また、インバータ３２は、配線により、燃料電池５３およびモータ３１にそれぞれ電気的に接続されている。   The inverter 32 is disposed between the motor 31 and the fuel cell 53. The inverter 32 is a device that converts direct current power generated by the fuel cell 53 into alternating current power, and includes, for example, a power conversion device in which a known inverter circuit is incorporated. Further, the inverter 32 is electrically connected to the fuel cell 53 and the motor 31 by wiring.

動力用バッテリ３３としては、例えば、定格電圧が１００Ｖ程度のニッケル水素電池や、リチウムイオン電池など、公知の二次電池が挙げられる。また、動力用バッテリ３３は、インバータ３２と燃料電池５３との間の配線に接続され、これにより、燃料電池５３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ３１に電力を供給可能とされている。   Examples of the power battery 33 include known secondary batteries such as a nickel metal hydride battery having a rated voltage of about 100 V and a lithium ion battery. Further, the power battery 33 is connected to a wiring between the inverter 32 and the fuel cell 53, so that the power from the fuel cell 53 can be stored and the power can be supplied to the motor 31.

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、動力用バッテリ３３と燃料電池５３との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、燃料電池５３の出力電圧を昇降圧する機能を有し、燃料電池５３の電力および動力用バッテリ３３の入出力電力を調整する機能を有している。   The DC / DC converter 30 is disposed between the power battery 33 and the fuel cell 53. The DC / DC converter 30 has a function of increasing / decreasing the output voltage of the fuel cell 53, and a function of adjusting the power of the fuel cell 53 and the input / output power of the power battery 33.

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、コントロールユニット２９と電気的に接続されており（図２の破線参照）、これにより、コントロールユニット２９から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池５３の出力（出力電圧）を制御する。   The DC / DC converter 30 is electrically connected to the control unit 29 (see the broken line in FIG. 2), so that the fuel cell 53 is output in accordance with the input of the output control signal output from the control unit 29. Controls the output (output voltage).

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、配線により、燃料電池５３および動力用バッテリ３３にそれぞれ電気的に接続されているとともに、配線の分岐により、インバータ３２に電気的に接続されている。   Further, the DC / DC converter 30 is electrically connected to the fuel cell 53 and the power battery 33 by wiring, and is also electrically connected to the inverter 32 by branching of the wiring.

これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からモータ３１への電力は、インバータ３２において直流電力から三相交流電力に変換され、三相交流電力としてモータ３１に供給される。   As a result, the power from the DC / DC converter 30 to the motor 31 is converted from direct current power to three-phase alternating current power in the inverter 32 and supplied to the motor 31 as three-phase alternating current power.

３．燃料電池システムによる発電
上記した燃料電池システム５２では、コントロールユニット２９の制御により、燃料供給弁４４が開かれ、第１供給ポンプ４３および第２供給ポンプ４５が駆動されることにより、燃料タンク３５に貯留される供給液が燃料供給ライン３７を介して、具体的には、第１供給ライン３９、循環燃料タンク４１および第２供給ライン４２を順次通過し、アノード９に供給される。一方、空気供給弁（図示せず）が開かれ、空気供給ポンプ（図示せず）が駆動されることにより、空気が空気供給管（図示せず）を介してカソード１０に供給される。なお、燃料供給弁４４は、液体燃料が所定量供給された後に閉じられる。 3. Power generation by the fuel cell system In the fuel cell system 52 described above, the fuel supply valve 44 is opened and the first supply pump 43 and the second supply pump 45 are driven by the control of the control unit 29, so that the fuel tank 35 The stored supply liquid passes through the fuel supply line 37, specifically, the first supply line 39, the circulating fuel tank 41 and the second supply line 42 in order, and is supplied to the anode 9. On the other hand, an air supply valve (not shown) is opened and an air supply pump (not shown) is driven, so that air is supplied to the cathode 10 via an air supply pipe (not shown). The fuel supply valve 44 is closed after a predetermined amount of liquid fuel is supplied.

アノード９では、液体燃料が、アノード電極１１と接触しながら燃料供給路１３を通過する。一方、カソード１０では、空気が、カソード電極１６と接触しながら空気供給路１８を通過する。   In the anode 9, the liquid fuel passes through the fuel supply path 13 while being in contact with the anode electrode 11. On the other hand, in the cathode 10, air passes through the air supply path 18 while being in contact with the cathode electrode 16.

そして、各電極（アノード電極１１およびカソード電極１６）において電気化学反応が生じ、起電力が発生する。   Then, an electrochemical reaction occurs in each electrode (the anode electrode 11 and the cathode electrode 16), and an electromotive force is generated.

例えば、電解質層８がアニオン交換膜であり、液体燃料がヒドラジンである場合には、下記式（１）〜（３）の通りとなる。
（１） Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ− （アノード電極１１での反応）
（２） Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ− （カソード電極１６での反応）
（３） Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ （燃料電池５３全体での反応）
すなわち、ヒドラジンが供給されたアノード電極１１では、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）とカソード電極１６での反応で生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）とが反応して、窒素（Ｎ２（ガス））および水（Ｈ２Ｏ）が生成するとともに、電子（ｅ−）が発生する（上記式（１）参照）。 For example, when the electrolyte layer 8 is an anion exchange membrane and the liquid fuel is hydrazine, the following formulas (1) to (3) are obtained.
(1) N 2 H 4 + 4OH − → N 2 + 4H 2 O + 4e − (reaction at anode electrode 11)
(2) O 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH − (reaction at cathode electrode 16)
(3) N 2 H 4 + O 2 → N 2 + 2H 2 O (reaction in the entire fuel cell 53)
That is, at the anode electrode 11 supplied with hydrazine, hydrazine (N 2 H 4 ) reacts with hydroxide ions (OH − ) generated by the reaction at the cathode electrode 16 to react with nitrogen (N 2 (gas)). ) And water (H 2 O) are generated, and electrons (e − ) are generated (see the above formula (1)).

また、上記した（１）で示される反応では、実際には、窒素（Ｎ２（ガス））および水（Ｈ２Ｏ）に加えて、アンモニア（ＮＨ３、ＮＨ４ ＋）が副生する。 In addition, in the reaction represented by (1) described above, ammonia (NH 3 , NH 4 + ) is actually by-produced in addition to nitrogen (N 2 (gas)) and water (H 2 O).

アノード電極１１で発生した電子（ｅ−）は、図示しない外部回路を経由してカソード電極１６に到達する。つまり、この外部回路を通過する電子（ｅ−）が、電流となる。 Electrons (e − ) generated at the anode electrode 11 reach the cathode electrode 16 via an external circuit (not shown). That is, electrons (e − ) passing through the external circuit become current.

一方、カソード電極１６では、電子（ｅ−）と、外部からの供給もしくは燃料電池５３での反応で生成した水（Ｈ２Ｏ）と、空気供給路１８を流れる空気中の酸素（Ｏ２）とが反応して、水酸化物イオン（ＯＨ−）が生成する（上記式（２）参照）。 On the other hand, in the cathode electrode 16, electrons (e − ), water (H 2 O) generated by reaction from the outside or the fuel cell 53, and oxygen (O 2 ) in the air flowing through the air supply path 18. React with each other to produce hydroxide ions (OH − ) (see the above formula (2)).

そして、生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）が、電解質層８を通過してアノード電極１１に到達し、上記と同様の反応（上記式（１）参照）が生じる。 And the produced | generated hydroxide ion (OH < - >) passes the electrolyte layer 8, reaches the anode electrode 11, and a reaction similar to the above (refer said formula (1)) arises.

このようなアノード電極１１およびカソード電極１６での電気化学的反応が連続的に生じることによって、燃料電池５３全体として、上記式（３）で示される反応が生じて、燃料電池５３に起電力が発生する。   When the electrochemical reaction at the anode electrode 11 and the cathode electrode 16 is continuously generated, the reaction expressed by the above formula (3) occurs in the fuel cell 53 as a whole, and an electromotive force is generated in the fuel cell 53. Occur.

そして、発生した起電力が、配線を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に送電され、動力部７では、インバータ３２およびモータ３１、および／または、動力用バッテリ３３に送電される。そして、モータ３１では、インバータ３２により三相交流電力に変換された電気エネルギが電動車両５１の車輪を駆動させる機械エネルギに変換される。一方、動力用バッテリ３３では、その電力が充電される。   The generated electromotive force is transmitted to the DC / DC converter 30 via the wiring, and is transmitted to the inverter 32 and the motor 31 and / or the power battery 33 in the power unit 7. In the motor 31, the electric energy converted into the three-phase AC power by the inverter 32 is converted into mechanical energy that drives the wheels of the electric vehicle 51. On the other hand, the power of the power battery 33 is charged.

また、燃料給排部５４では、アノード９から排出される排出液（使用後および未反応の液体燃料、副生する窒素ガス（Ｎ２）およびアンモニア（ＮＨ３、ＮＨ４ ＋）を含む。）が、第１排出ライン５７を介して、気液分離器５６に流入する。 Further, in the fuel supply / discharge section 54, the discharged liquid discharged from the anode 9 (including used and unreacted liquid fuel, by-produced nitrogen gas (N 2 ) and ammonia (NH 3 , NH 4 + )). However, it flows into the gas-liquid separator 56 via the first discharge line 57.

気液分離器５６では、排出液による液溜まりが、気液分離器５６の中空部分に生じるとともに、排出液に含まれるガス（窒素ガス（Ｎ２）など）の一部が、液溜まりの上方空間へ分離される。 In the gas-liquid separator 56, a liquid pool due to the discharged liquid is generated in the hollow portion of the gas-liquid separator 56, and a part of the gas (nitrogen gas (N 2 ), etc.) contained in the discharged liquid is above the liquid pool. Separated into space.

このようにして、気液分離器５６において、排出液が、液体燃料と気体とに分離される。   In this way, in the gas-liquid separator 56, the discharged liquid is separated into liquid fuel and gas.

なお、気液分離器５６において分離された気体は、ガス排出弁２７が開かれることにより、ガス排出管２６を介して外部へ排出される。   The gas separated in the gas-liquid separator 56 is discharged to the outside through the gas discharge pipe 26 when the gas discharge valve 27 is opened.

一方、気液分離器５６において分離された液体燃料は、第２排出ライン５８を介して、循環燃料タンク４１に流入し、供給液（２次供給液）として循環され、再度、燃料供給口１５から燃料供給路１３に流入する。   On the other hand, the liquid fuel separated in the gas-liquid separator 56 flows into the circulating fuel tank 41 via the second discharge line 58 and is circulated as a supply liquid (secondary supply liquid). Into the fuel supply passage 13.

また、２次供給液の循環使用に伴って、液体燃料中の燃料濃度が低くなる場合には、気液分離器５６において分離され、循環燃料タンク４１に流入した液体燃料は、燃料供給弁４４の開閉によって燃料タンク３５から輸送された液体燃料（１次（高濃度）供給液）と混合され、濃度調整された後、供給液（２次供給液）として、再度、燃料供給口１５から燃料供給路１３に流入する。   Further, when the fuel concentration in the liquid fuel becomes low as the secondary supply liquid is circulated, the liquid fuel separated in the gas-liquid separator 56 and flowing into the circulating fuel tank 41 is supplied to the fuel supply valve 44. After being mixed with the liquid fuel (primary (high concentration) supply liquid) transported from the fuel tank 35 by opening and closing, and the concentration is adjusted, the fuel is again supplied from the fuel supply port 15 as the supply liquid (secondary supply liquid). It flows into the supply path 13.

このようにして、液体燃料が、燃料循環経路（循環燃料タンク４１、第２供給ライン４２、燃料供給路１３、第１排出ライン５７、気液分離器５６および第２排出ライン５８）を循環する。   In this way, the liquid fuel circulates through the fuel circulation path (circulation fuel tank 41, second supply line 42, fuel supply path 13, first discharge line 57, gas-liquid separator 56, and second discharge line 58). .

４．燃料電池システムにおけるアンモニア分解
上記式（３）で示したように、燃料電池システム５２では、液体燃料がヒドラジンである場合、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）および酸素（Ｏ２）の反応により、窒素ガス（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）を生成する。 4). Ammonia decomposition in fuel cell system As shown in the above formula (3), in the fuel cell system 52, when the liquid fuel is hydrazine, nitrogen gas is produced by the reaction of hydrazine (N 2 H 4 ) and oxygen (O 2 ). (N 2 ) and water (H 2 O) are produced.

また、この反応では、窒素ガス（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に加えて、アンモニア（ＮＨ３、ＮＨ４ ＋）が副生し、アンモニアが、液体燃料に含有される。 In this reaction, in addition to nitrogen gas (N 2 ) and water (H 2 O), ammonia (NH 3 , NH 4 + ) is by-produced, and ammonia is contained in the liquid fuel.

そこで、この燃料電池システム５２では、上記したアンモニア分解方法を、燃料循環経路（クローズドライン）に介在される循環燃料タンク４１内において実施する。   Therefore, in the fuel cell system 52, the above-described ammonia decomposition method is performed in the circulating fuel tank 41 interposed in the fuel circulation path (closed line).

より具体的には、燃料電池５３における化学反応によってアンモニアが生成された場合、アンモニアを含んだ液体燃料（すなわち、アンモニアを含有する溶液）は、循環燃料タンク４１内に貯留される。   More specifically, when ammonia is generated by a chemical reaction in the fuel cell 53, the liquid fuel containing ammonia (that is, a solution containing ammonia) is stored in the circulating fuel tank 41.

このとき、燃料電池システム５２には、循環燃料タンク４１をプラズマ反応容器２として兼用するアンモニア分解装置１が設けられており、液体燃料（すなわち、アンモニアを含有する溶液）中において、１対の電極５が対向配置されている。   At this time, the fuel cell system 52 is provided with an ammonia decomposing apparatus 1 that also uses the circulating fuel tank 41 as the plasma reaction vessel 2, and a pair of electrodes in the liquid fuel (that is, a solution containing ammonia). 5 are arranged opposite to each other.

そのため、上記した条件、すなわち、溶液中に気泡を発生させる条件で、電極５に通電し、溶液中にプラズマを発生させることにより、溶液中に含有されるアンモニアを分解することができる。   Therefore, ammonia contained in the solution can be decomposed by energizing the electrode 5 and generating plasma in the solution under the above-described conditions, that is, the conditions for generating bubbles in the solution.

このようなアンモニア分解方法によれば、燃料電池システム５２において、循環する液体燃料に含有されるアンモニアを、その液体燃料中で分解することができる。   According to such an ammonia decomposition method, in the fuel cell system 52, ammonia contained in the circulating liquid fuel can be decomposed in the liquid fuel.

そのため、液体燃料に含有されるアンモニアを効率よく分解することができ、燃料電池システム５２によって、効率よく発電することができる。   Therefore, ammonia contained in the liquid fuel can be efficiently decomposed, and the fuel cell system 52 can efficiently generate power.

次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「％」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。   Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example. “Part” and “%” are based on mass unless otherwise specified. In addition, specific numerical values such as a blending ratio (content ratio), physical property values, and parameters used in the following description are described in the above-mentioned “Mode for Carrying Out the Invention”, and a blending ratio corresponding to them ( Substituting the upper limit value (numerical value defined as “less than” or “less than”) or the lower limit value (number defined as “greater than” or “exceeded”) such as content ratio), physical property values, parameters be able to.

実施例１
図１に示すアンモニア分解装置を用意した。なお、プラズマ反応容器の容量は、５０〜１００ｍＬとし、電極として、断面視略円形状（直径１ｍｍ）のタングステン電極を用いた。 Example 1
An ammonia decomposition apparatus shown in FIG. 1 was prepared. In addition, the capacity | capacitance of the plasma reaction container was 50-100 mL, and used the tungsten electrode of cross-sectional view substantially circular shape (diameter 1mm) as an electrode.

また、アンモニアを含有する溶液として、アンモニアを含有するヒドラジン溶液を用いた。なお、ヒドラジン溶液には、水酸化カリウムを添加しており、そのコンダクタンスは０．０８Ｓ／ｍであった。   Moreover, the hydrazine solution containing ammonia was used as the solution containing ammonia. In addition, potassium hydroxide was added to the hydrazine solution, and the conductance was 0.08 S / m.

次いで、アンモニアを含有するヒドラジン溶液５０ｍＬを、プラズマ反応容器に入れ、アンモニア含有量をイオンクロマトグラフ分析により測定した。その結果、処理前のヒドラジン溶液において、アンモニア（ＮＨ４ ＋）含有量は、８６９０．７ｐｐｍであった。 Next, 50 mL of a hydrazine solution containing ammonia was put in a plasma reaction vessel, and the ammonia content was measured by ion chromatography analysis. As a result, the ammonia (NH 4 + ) content in the hydrazine solution before treatment was 8690.7 ppm.

そして、アルゴン雰囲気下において、電源を、パルス電圧５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚ、パルス幅２μｓ、照射時間６０分の条件で作動させ、ヒドラジン溶液中で電極に通電し、溶液中に気泡を生じさせるとともに、その気泡による絶縁破壊を生じさせ、その気泡中にプラズマを発生させた。また、操作中、反応容器を、チラーで２０〜３０℃に冷却した。   Then, in an argon atmosphere, the power source is operated under the conditions of a pulse voltage of 5 kV, a frequency of 20 kHz, a pulse width of 2 μs, and an irradiation time of 60 minutes, and the electrode is energized in the hydrazine solution to generate bubbles in the solution Dielectric breakdown was caused by bubbles, and plasma was generated in the bubbles. During the operation, the reaction vessel was cooled to 20-30 ° C. with a chiller.

その後、電源を切り、上記の処理後のヒドラジン溶液中のアンモニア含有量をイオンクロマトグラフ分析により測定した。その結果、処理後のヒドラジン溶液において、アンモニア（ＮＨ４ ＋）含有量は、４５６９．５ｐｐｍであり、アンモニア低減率は４７％であった。 Thereafter, the power was turned off, and the ammonia content in the hydrazine solution after the above treatment was measured by ion chromatography analysis. As a result, in the treated hydrazine solution, the ammonia (NH 4 + ) content was 4569.5 ppm and the ammonia reduction rate was 47%.

実施例２
実施例１の方法において、通電時の周波数を１５ｋＨｚに変更し、また、アンモニアを含有するヒドラジン溶液に水酸化カリウムを添加して、コンダクタンスを１．０Ｓ／ｍとした。さらに、空気雰囲気下においてヒドラジン溶液中で電極に通電し、プラズマを発生させた。その他の条件は実施例１と同様に実施した。 Example 2
In the method of Example 1, the frequency during energization was changed to 15 kHz, and potassium hydroxide was added to a hydrazine solution containing ammonia to make the conductance 1.0 S / m. Further, the electrode was energized in a hydrazine solution under an air atmosphere to generate plasma. Other conditions were the same as in Example 1.

なお、電極として、断面視略円形状（直径１ｍｍ）のタングステン電極を用いた。   Note that a tungsten electrode having a substantially circular shape (diameter: 1 mm) in cross-section was used as the electrode.

その結果、溶液中に気泡が発生し、アンモニアが分解された。   As a result, bubbles were generated in the solution, and ammonia was decomposed.

処理前のヒドラジン溶液中のアンモニア含有量は、８６９０．７ｐｐｍであり、処理後のヒドラジン溶液中のアンモニア含有量が、４０００ｐｐｍであり、アンモニア低減率は６５％であった。   The ammonia content in the hydrazine solution before the treatment was 8690.7 ppm, the ammonia content in the hydrazine solution after the treatment was 4000 ppm, and the ammonia reduction rate was 65%.

１ アンモニア分解装置
２ プラズマ反応容器
３ プラズマ発生装置
４ 電源
５ 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ammonia decomposition device 2 Plasma reactor 3 Plasma generator 4 Power supply 5 Electrode

Claims (3)

アンモニアを含有する溶液中において１対の電極を対向配置する準備工程と、
前記電極に通電し、前記電極付近において前記溶液を沸騰させることによって前記電極間に気相を発生させるとともに、前記気相による絶縁破壊が生じる条件で、前記気相中にプラズマを発生させ、前記溶液中に含有されるアンモニアを分解する分解工程と
を備えていることを特徴とする、アンモニア分解方法。 A preparation step of opposingly arranging a pair of electrodes in a solution containing ammonia;
Energizing the electrodes, boiling the solution in the vicinity of the electrodes to generate a gas phase between the electrodes, and generating plasma in the gas phase under conditions that cause dielectric breakdown due to the gas phase, And a decomposition step of decomposing ammonia contained in the solution. 前記分解工程では、
１対の前記電極の対向面の直径が０．１〜１．０ｍｍ、
周波数が２０ｋＨｚ以上、および、
前記溶液のコンダクタンスが１０Ｓ／ｍ以下
の条件のうち、少なくとも１つ以上の条件を満足する
ことを特徴とする、請求項１に記載のアンモニア分解方法。 In the decomposition step,
The diameter of the opposing surfaces of the pair of electrodes is 0.1 to 1.0 mm,
The frequency is 20 kHz or more, and
The ammonia decomposition method according to claim 1, wherein at least one condition among conditions where the conductance of the solution is 10 S / m or less is satisfied. 液体燃料が供給および排出される燃料電池と、液体燃料が循環する燃料循環経路と、前記燃料循環経路に介在される循環燃料タンクとを備える燃料電池システムの前記循環燃料タンク内において実施することを特徴とする、請求項１または２に記載のアンモニア分解方法。   Implementing in the circulating fuel tank of a fuel cell system comprising a fuel cell to which liquid fuel is supplied and discharged, a fuel circulating path through which liquid fuel circulates, and a circulating fuel tank interposed in the fuel circulating path The ammonia decomposing method according to claim 1, wherein the ammonia decomposing method is characterized.
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