JP2019135042A - 炭化水素浄化装置及びそれを用いた炭化水素浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス中の炭化水素を酸化浄化することが可能な炭化水素浄化装置を提供すること。【解決手段】リン酸が担持された硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質と、前記固体電解質の一方の面上に配置されたアノード電極膜と、前記アノード電極膜と対向するように前記固体電解質の他方の面上に配置されたカソード電極膜と、前記アノード電極膜及び前記カソード電極膜に電気的に接続された通電装置と、を備えていることを特徴とする炭化水素浄化装置。【選択図】図２

Description

本発明は、炭化水素浄化装置及びそれを用いた炭化水素浄化方法に関し、より詳しくは、炭化水素の電気化学的酸化分解を利用した炭化水素浄化装置及びそれを用いた炭化水素浄化方法に関する。

近年、電気化学素子に電圧を印加することにより排ガスを浄化させる方法が研究されており、このような方法に用いられる排ガス浄化装置として、様々な構成の装置が提案されている。

例えば、特開２００４−１４１７５０号公報（特許文献１）には、水素イオンを選択的に透過させる導電性の固体電解質膜と、この固体電解質膜表面の一部に配設された電子導電性基材と陽極酸化を促進する触媒よりなる第１の電極と、前記固体電解質膜表面の他の部分に配設された電子導電性基材と陰極還元を促進する触媒よりなる第２の電極と、この第２の電極に隣接して配設された多孔体の金属酸化物に担持された白金族触媒とを備えた窒素酸化物分解素子、並びに、この窒素酸化物分解素子を備えた窒素酸化物分解装置が開示されている。

また、特開２０１６−１０４４６８号公報（特許文献２）には、酸化シリコンからなる多孔性電解質膜と、前記多孔性電解質膜の一方の面上に配置されたカソード電極と、前記多孔性電解質膜の他方の面上に配置されたアノード電極と、前記カソード電極及び／又は前記多孔性電解質膜に担持されている貴金属触媒と、前記アノード電極及び前記カソード電極に接続されている通電装置と、を備えているＮＯｘ浄化装置が開示されている。

しかしながら、従来の電気化学素子を用いた排ガス浄化装置は、特許文献１〜２に記載されているように、排ガス中の窒素酸化物を分解除去するものであった。

特開２００４−１４１７５０号公報 特開２０１６−１０４４６８号公報

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、排ガス中の炭化水素を酸化浄化することが可能な炭化水素浄化装置及びそれを用いた炭化水素浄化方法を提供することを目的とする。

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、アノード電極膜とカソード電極膜との間に、リン酸が担持された硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質が配置された電気化学素子（電気化学セル）を用いることによって、炭化水素を酸化浄化できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の炭化水素浄化装置は、リン酸が担持された硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質と、前記固体電解質の一方の面上に配置されたアノード電極膜と、前記アノード電極膜と対向するように前記固体電解質の他方の面上に配置されたカソード電極膜と、前記アノード電極膜及び前記カソード電極膜に電気的に接続された通電装置と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明の炭化水素浄化装置においては、前記アノード電極膜及び前記カソード電極膜がＰｔ電極膜であることが好ましく、また、前記固体電解質が乾燥体又は焼結体であることが好ましい。

また、本発明の炭化水素浄化方法は、前記本発明の炭化水素浄化装置の前記アノード電極膜と前記カソード電極膜との間に電圧を印加しながら、炭化水素及び水分を含む排ガスを前記炭化水素浄化装置に導入することによって、前記アノード電極膜上で前記排ガス中の水分から水酸化物イオンを生成させ、該水酸化物イオンを前記排ガス中の炭化水素と前記アノード電極膜上で反応させて炭化水素を除去することを特徴とする。

なお、本発明によって、炭化水素の酸化浄化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、本発明にかかる電気化学セル（固体電解質とアノード電極膜とカソード電極膜とを備えるもの）に炭化水素（ＨＣ）及び水分（水蒸気、Ｈ_２Ｏ）を含む排ガスを接触させ、アノード電極膜とカソード電極膜との間に電圧を印加すると、図１に示すように、アノード電極膜１上において、排ガス中の水分（水蒸気、Ｈ_２Ｏ）が水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）と水素イオン（プロトン、Ｈ^＋）に分解される。水素イオン（Ｈ^＋）は固体電解質２を通ってカソード電極膜３に移動する。一方、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）はアノード電極膜１上でＨＣ（Ｃ_ｘＨ_ｙ）と反応し、ＨＣが二酸化炭素分子（ＣＯ_２）と水分子（Ｈ_２Ｏ）に電気化学的に酸化分解される。また、一酸化炭素（ＣＯ）が生成した場合には、ＣＯは水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）と更に反応して二酸化炭素（ＣＯ_２）に酸化される。これらの酸化反応において生成した電子（ｅ⁻）は通電回路を通ってカソード電極膜３へ移動する。カソード電極膜３に移動した水素イオン（Ｈ^＋）と電子（ｅ⁻）はカソード電極膜３上で反応し、水素（Ｈ_２）が生成する。本発明に用いられる固体電解質２はリン酸が担持された硫酸カルシウム粉末からなるものであり、このリン酸が担持された硫酸カルシウム粉末はプロトン（Ｈ^＋）伝導性に非常に優れている。このため、アノード電極膜１上で生成した水素イオン（Ｈ^＋）は、固体電解質２を通って速やかにカソード電極膜３に移動する。その結果、アノード電極膜１上での水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）の生成が促進され、さらに、ＨＣの酸化分解が促進されるため、炭化水素除去性能が発現し、炭化水素の酸化浄化が可能になると推察される。

本発明によれば、排ガス中の炭化水素を酸化浄化することが可能な炭化水素浄化装置及びそれを用いた炭化水素浄化方法を提供することが可能となる。

本発明における炭化水素浄化の反応メカニズムを示す模式図である。 本発明の炭化水素浄化装置の好適な一実施態様を模式的に示す概略縦断面図である。 実施例１で作製した電気化学セルを示す模式図である。 実施例１で作製した炭化水素浄化装置を示す模式図である。 実施例１及び比較例１〜２で作製した炭化水素浄化装置の炭化水素浄化性能評価結果を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明は前記図面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場合がある。

〔炭化水素浄化装置〕
先ず、本発明の炭化水素浄化装置について説明する。図２は本発明の炭化水素浄化装置の好適な一実施態様を模式的に示す概略縦断面図である。図２に示す炭化水素浄化装置は、リン酸が担持された硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質２と、前記固体電解質２の一方の面上に配置されたアノード電極膜１と、前記アノード電極膜１と対向するように前記固体電解質２の他方の面上に配置されたカソード電極膜３とを備える電気化学セル４、並びに、電極配線１ａ及び３ａによって前記アノード電極膜１及び前記カソード電極膜３に電気的に接続された通電装置５を備えるものである。

本発明に用いられる固体電解質２は、リン酸が担持された硫酸カルシウム粉末（以下、「リン酸担持硫酸カルシウム粉末」ともいう）からなるものであり、耐熱性に優れている。このため、本発明の炭化水素浄化装置においては、電気化学セル４を、内燃機関等から排出された高温（例えば、６００℃以上）のガスが流通する排ガス流路６内に設置することができる。また、リン担持硫酸カルシウム粉末はプロトン（Ｈ^＋）伝導性にも優れており、アノード電極膜１で生成した水素イオン（Ｈ^＋）が固体電解質２を通って速やかにカソード電極膜３へ移動するため、アノード電極膜１上での水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）の生成が促進され、さらに、ＨＣの酸化分解が促進され、高い炭化水素浄化性能が得られる。

このようなリン酸担持硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質の厚さとしては特に制限はないが、０．０１〜２ｍｍが好ましく、０．１〜１ｍｍがより好ましい。固体電解質の厚さが前記下限未満になると、強度が不足したり、アノード電極膜とカソード電極膜が接触したりする場合があり、他方、前記上限を超えると、抵抗が大きくなる傾向にある。

リン酸担持硫酸カルシウム粉末の製造方法としては特に制限はないが、例えば、硫酸カルシウム粉末にリン酸水溶液を含浸させた後、加熱乾燥することによってリン酸担持硫酸カルシウム粉末を得ることができる。硫酸カルシウム粉末にリン酸水溶液を含浸させる方法としては特に制限はないが、操作が簡便であるという観点から、リン酸水溶液に硫酸カルシウム粉末を浸漬する方法が好ましい。また、リン酸水溶液の濃度としては特に制限はないが、５〜８０質量％が好ましく、加熱乾燥温度としては特に制限はないが、２５〜１１０℃が好ましく、加熱乾燥時間としては特に制限はないが、１２〜２４時間が好ましい。

このようにして得られるリン酸担持硫酸カルシウム粉末におけるリン酸の担持量としては特に制限はないが、硫酸カルシウム粉末１００質量部に対して１〜４０質量部が好ましく、５〜３０質量部がより好ましい。リン酸の担持量が前記下限未満になると、十分なプロトン（Ｈ^＋）伝導性が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、固体電解質としての強度が不足する傾向にある。

また、リン酸担持硫酸カルシウム粉末の平均粒子径としては特に制限はないが、０．１〜３００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましい。リン酸担持硫酸カルシウム粉末の平均粒子径が前記下限未満になると、成形性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、リン酸が硫酸カルシウム粉末の内部まで均一に担持されない傾向にある。

本発明に用いられる固体電解質の製造方法としては特に制限はないが、例えば、硫酸カルシウム粉末とリン酸水溶液とを混合するだけでも成形することが可能であり、また、リン酸担持硫酸カルシウム粉末を圧縮成形（圧粉成形）することによって、リン酸担持硫酸カルシウムからなる固体電解質を得ることもできる。得られる固体電解質の形状としては特に制限はないが、板状、シート状、フィルム状、管状が好ましい。また、固体電解質の密度を増加させ、プロトン（Ｈ^＋）伝導性を向上させるという観点から、圧縮成形（圧粉成形）したリン酸担持硫酸カルシウムを焼成して乾燥体又は焼結体を形成することが好ましい。焼成温度としては特に制限はないが、１１０〜８００℃が好ましく、また、焼成時間としては特に制限はないが、１０分間〜５時間が好ましい。

本発明に用いられる固体電解質２の一方の面上にはアノード電極膜１が配置されており、他方の面上には前記アノード電極膜１と対向するようにカソード電極膜３が配置されている。このようなアノード電極膜及びカソード電極膜としては導電性を有する金属膜であれば特に制限はないが、アノード電極膜上における水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）の生成及びＨＣの酸化分解並びにカソード電極膜上における水素（Ｈ_２）の生成が促進されるという観点から、貴金属（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｕ等）からなる電極膜が好ましく、Ｐｔ電極膜が特に好ましい。

このようなアノード電極膜及びカソード電極膜の厚さとしては特に制限はないが、０．１〜１０μｍが好ましく、１〜５μｍがより好ましい。アノード電極膜及びカソード電極膜の厚さが前記下限未満になると、触媒としての活性点が不足し、不活性になったり、電極膜の抵抗が大きくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、電極膜と固体電解質との界面で生成した水酸化物イオン（ＯＨ⁻）がＨＣと十分に反応しなかったり、水分やＨＣ等との接触性が低下する傾向にある。

アノード電極膜及びカソード電極膜の形成方法としては特に制限はないが、例えば、固体電解質の面上に電極材料を、塗布する方法、蒸着させる方法が挙げられる。電極材料としては、金属ペースト（例えば、Ｐｔペースト）、金属ターゲット（例えば、Ｐｔターゲット）、有機金属等が挙げられる。また、塗布又は蒸着後の電極材料を焼成して乾燥体又は焼結体を形成することが好ましい。焼成温度としては特に制限はないが、３００〜６００℃が好ましく、焼成時間としては特に制限はないが、１〜５時間が好ましい。

本発明の炭化水素浄化装置においては、このようなアノード電極膜１及びカソード電極膜３と通電装置５とが電極配線１ａ及び３ａによって電気的に接続されている。このような通電装置としては直流の電圧を印加できるものであれば特に制限はなく、公知の通電装置（直流電源）を適宜採用することができる。電極配線としては特に制限はなく、Ａｕ線、Ｐｔ線、Ｎｉ線、Ｃｕ線、Ａｇ線等が挙げられる。また、電極配線１ａ及び３ａは、アノード電極膜１及びカソード電極膜３に直接接合されていてもよいし、電極配線１ａ及び３ａが接合された金属メッシュ（Ａｕメッシュ、Ｐｔメッシュ、Ｎｉメッシュ、Ａｇメッシュ等）を介してアノード電極膜１及びカソード電極膜３と接触させてもよい。

また、本発明の炭化水素浄化装置において、電気化学セル４（アノード電極膜１と固体電解質２とカソード電極膜３とを備えるもの）は、通常、排ガス流路６内に設置される。特に、本発明に用いられる固体電解質２が耐熱性に優れていることから、内燃機関等から排出された高温（例えば、６００℃以上）のガスが流通する排ガス流路６内に電気化学セル４を設置することができる。

〔炭化水素浄化方法〕
次に、本発明の炭化水素浄化方法を、図２に示す炭化水素浄化装置を用いた場合を例に説明する。このような図２に示す炭化水素浄化装置を用いて炭化水素（ＨＣ）を浄化する炭化水素浄化方法は、本発明の炭化水素浄化方法の好適な一実施態様である。なお、前記本発明の炭化水素浄化装置の好適な一実施態様において説明した内容と重複する内容については省略する。

本発明の炭化水素浄化方法においては、前記炭化水素浄化装置のアノード電極膜１とカソード電極膜３との間に電圧を印加しながら、ＨＣ及び水分を含む排ガスを前記炭化水素浄化装置の排ガス供給路６ａから排ガス流路６に導入して、前記排ガスをアノード電極膜１に接触させる。

アノード電極膜１とカソード電極膜３との間に印加する電圧としては、１〜２０Ｖが好ましく、２〜８Ｖがより好ましい。印加する電圧が前記下限未満になると、ＨＣの酸化分解が進行しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、プロトン（Ｈ^＋）伝導に必要な固体電解質中の水分が失われたり、固体電解質や電極膜が劣化したりする傾向にある。

また、アノード電極膜１とカソード電極膜３との間の電流値としては、０．１〜５０ｍＡ／ｃｍ^２が好ましく、５〜４０ｍＡ／ｃｍ^２がより好ましい。電極膜間の電流値が前記下限未満になると、ＨＣの酸化分解が進行しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、固体電解質や電極膜が劣化する傾向にある。

前記排ガスとアノード電極膜１とを接触させる方法としては特に制限はないが、例えば、内燃機関から排出されるガス中のＨＣを浄化する場合、内燃機関からの排ガスが流通する排ガス流路６内に電気化学セル４（アノード電極膜１と固体電解質２とカソード電極膜３とを備えるもの）を設置することによって、前記排ガスとアノード電極膜１とを接触させることができる。

このように前記排ガスをアノード電極膜１に接触させることによって、図１に示すように、アノード電極膜１上で前記排ガス中の水分（水蒸気、Ｈ_２Ｏ）が水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）と水素イオン（プロトン、Ｈ^＋）に分解される。このようにして生成した水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）はアノード電極膜１上でＨＣ（Ｃ_ｘＨ_ｙ）と反応する。これにより、ＨＣは二酸化炭素分子（ＣＯ_２）と水分子（Ｈ_２Ｏ）に電気化学的に酸化分解され、前記排ガス中のＨＣは除去される。また、アノード電極膜１上において、ＨＣが完全に分解されず、一酸化炭素（ＣＯ）が生成した場合には、ＣＯは水酸化物イオン（ＯＨ⁻）と更に反応して二酸化炭素分子（ＣＯ_２）と水分子（Ｈ_２Ｏ）に酸化され、前記排ガス中のＨＣは除去される。その後、このようにＨＣが除去された排ガスは浄化ガスとして浄化ガス排出路６ｂから排出される。一方、アノード電極膜１上で生成した水素イオン（Ｈ^＋）は固体電解質２を通ってカソード電極膜３に移動する。また、アノード電極膜１上で前記酸化反応により生成した電子（ｅ⁻）は通電回路を通ってカソード電極膜３へ移動する。カソード電極膜３上では、アノード電極膜１から移動してきた前記水素イオン（Ｈ^＋）と前記電子（ｅ⁻）が反応して水素（Ｈ_２）が生成する。

本発明の炭化水素浄化方法においては、プロトン（Ｈ^＋）伝導性に優れた固体電解質２を使用しているため、アノード電極膜１からカソード電極膜３への水素イオン（Ｈ^＋）の移動が促進される。その結果、アノード電極膜１上での水酸化物イオン（ＯＨ⁻）や酸化物イオン（Ｏ^２−）の生成が促進され、さらに、ＨＣの酸化分解が促進されるため、高い炭化水素浄化性能を得ることができる。

本発明の炭化水素浄化方法を適用することが可能な排ガスとしてはＨＣ及び水分を含むものであれば特に制限はないが、例えば、Ｈ_２Ｏを３質量％以上含む排ガスが好ましい。このような排ガスに本発明の炭化水素浄化方法を適用すると、アノード電極膜１上におけるＨＣと水酸化物イオン（ＯＨ⁻）との反応性が向上する。

以上、図２を参照して本発明の炭化水素浄化装置及び炭化水素浄化方法の好適な実施態様について説明したが、本発明の炭化水素浄化装置及び炭化水素浄化方法は上記実施形態に限定されるものではない。

以下、実施例及び比較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。

（実施例１）
ビーカーに蒸留水３８ｇ及びリン酸１１．７ｇを入れ、１分間攪拌した。得られた水溶液に焼石膏（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）５０ｇを投入し、マグネチックスターラーを用いて４００ｒｐｍで２分間攪拌した後、２分間静置することにより脱泡処理を行なった。得られたスラリーをガラス板上にキャストした後、空気が入らないように上からガラス板を重ね、スラリーの厚さが１ｍｍとなるように前記ガラス板を治具で挟持して４時間静置し、スラリーを乾固させた。その後、上側のガラス板を外し、固体成分を室温で２４時間乾燥し、さらに、大気中、１１０℃で１０時間乾燥して、リン酸が担持された硫酸カルシウム粉末の乾燥体（リン酸担持硫酸カルシウム板）を得た。

次に、得られたリン酸担持硫酸カルシウム板を０．９５ｃｍ×０．９５ｃｍの大きさに切断して固体電解質板を作製し、この固体電解質板を真空チャンバー内に装入し、真空度が１０^−６Ｔｏｒｒになるまで真空吸引した。その後、真空チャンバーに、圧力が２．５×１０^−３Ｔｏｒｒとなるようにアルゴンガスを供給し、１０秒毎に前記固体電解質板を回転させながら、１００Ｗの条件でＰｔスパッタリングを３０分間行い、両面に厚さ２５０ｎｍのＰｔ電極膜を有するリン酸担持硫酸カルシウム固体電解質板を得た。

次に、図３に示すように、両面にＰｔ電極膜（図示なし）を有する前記リン酸担持硫酸カルシウム固体電解質板２を、Ａｕ線１１ａを取り付けたＡｕメッシュ１１（株式会社ニラコ製「ＡＵ−１７８１００」、面積：０．１５ｃｍ^２）で挟持し、さらに、これらをＳＵＳメッシュ１２（株式会社ニラコ製ＳＵＳ３０４／金網、線径：φ０．２５ｍｍ、３０メッシュ）及びアルミナ板１３（コーニング社製「マコール（登録商標）」）を用いて固定して電気化学セル４を作製した。その後、図４に示すように、電気化学セル４を内径２０ｍｍの石英管１４に装入し、Ａｕ線１１ａを通電装置である直流電源（株式会社ＴＦＦケースレーインスツルメンツ製「２４００−Ｃ型汎用ソースメータ」）（図示なし）に接続して炭化水素浄化装置を作製した。なお、石英管１４には、排ガス供給路６ａ及び浄化ガス排出路６ｂが設けられている。

＜性能評価試験＞
得られた炭化水素浄化装置の性能評価試験を行なった。すなわち、先ず、電気化学セル４を挿入した石英管１４に排ガス供給路６ａから、炭化水素及び水分を含む混合ガス（Ｃ_３Ｈ_６（２４００ｐｐｍＣ）＋Ｏ_２（０．４％）＋Ｈ_２Ｏ（５％）＋Ｈｅ（９４．１２％））を室温（約２５℃）、全流量１２０ｍｌ／分の条件で３０分間以上流通させた。その後、前記条件で前記混合ガスを供給しながら、室温（約２５℃）でＰｔ電極膜間に２Ｖの電圧を印加した。このときの浄化ガス排出路６ｂからの出ガス中のＣ_３Ｈ_６濃度を、質量分析計（キャノンアネルバ株式会社製「Ｎ−２０１」）を用いて測定した。供給した混合ガス中のＣ_３Ｈ_６濃度と出ガス中のＣ_３Ｈ_６濃度から炭化水素処理速度を算出した。その結果を図５に示す。

（比較例１）
前記リン酸担持硫酸カルシウム固体電解質板の代わりに固体高分子電解質膜（デュポン社製「ナフィオン（登録商標）１１７」）を用いた以外は実施例１と同様にして、両面に厚さ２５０ｎｍのＰｔ電極膜を有する前記固体高分子電解質膜を得た。この両面にＰｔ電極膜を有する固体高分子電解質膜を、両面にＰｔ電極膜を有する前記リン酸担持硫酸カルシウム固体電解質板の代わりに用いた以外は実施例１と同様にして電気化学セルを作製した。その後、この電気化学セルを用いた以外は実施例１と同様にして炭化水素浄化装置を作製した。得られた炭化水素浄化装置の性能評価試験を実施例１と同様にして行なった。その結果を図５に示す。

（比較例２）
リン酸を用いなかった以外は実施例１と同様にして硫酸カルシウム粉末の乾燥体（硫酸カルシウム板）を作製し、さらに、両面に厚さ２５０ｎｍのＰｔ電極膜を有する硫酸カルシウム固体電解質板を作製した。この両面にＰｔ電極膜を有する硫酸カルシウム固体電解質板を、両面にＰｔ電極膜を有する前記リン酸担持硫酸カルシウム固体電解質板の代わりに用いた以外は実施例１と同様にして電気化学セルを作製した。その後、この電気化学セルを用いた以外は実施例１と同様にして炭化水素浄化装置を作製した。得られた炭化水素浄化装置の性能評価試験を実施例１と同様にして行なった。その結果を図５に示す。

図５に示した結果から明らかなように、リン酸担持硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質と、互いに対向するように前記固体電解質の両面に配置されたカソード電極膜及びアノード電極膜とを備える本発明の炭化水素浄化装置（実施例１）は、室温での炭化水素浄化が可能であることが確認された。

これに対して、リン酸担持硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質の代わりに、固体高分子電解質膜を用いた炭化水素浄化装置（比較例１）及びリン酸が担持されていない硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質を用いた炭化水素浄化装置（比較例２）は、室温での炭化水素浄化が困難であることがわかった。

以上説明したように、本発明によれば、排ガス中の炭化水素を酸化浄化することが可能な炭化水素浄化装置及びそれを用いた炭化水素浄化方法を提供することが可能となる。

したがって、本発明の炭化水素浄化装置及びそれを用いた炭化水素浄化方法は、自動車排ガス処理、低温排ガス処理、分散型コージェネレーションシステム、長距離トンネルや工場等の閉鎖空間における炭化水素浄化等に使用できる。

１：アノード電極膜
１ａ：電極配線
２：固体電解質（板）
３：カソード電極膜
３ａ：電極配線
４：電気化学セル
５：通電装置
６：排ガス流路
６ａ：排ガス供給路
６ｂ：浄化ガス排出路
１１：Ａｕメッシュ
１１ａ：Ａｕ線
１２：ＳＵＳメッシュ
１３：アルミナ板
１４：石英管

Claims (4)

1. リン酸が担持された硫酸カルシウム粉末からなる固体電解質と、前記固体電解質の一方の面上に配置されたアノード電極膜と、前記アノード電極膜と対向するように前記固体電解質の他方の面上に配置されたカソード電極膜と、前記アノード電極膜及び前記カソード電極膜に電気的に接続された通電装置と、を備えていることを特徴とする炭化水素浄化装置。
2. 前記アノード電極膜及び前記カソード電極膜がＰｔ電極膜であることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素浄化装置。
3. 前記固体電解質が乾燥体又は焼結体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化水素浄化装置。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の炭化水素浄化装置の前記アノード電極膜と前記カソード電極膜との間に電圧を印加しながら、炭化水素及び水分を含む排ガスを前記炭化水素浄化装置に導入することによって、前記アノード電極膜上で前記排ガス中の水分から水酸化物イオンを生成させ、該水酸化物イオンを前記排ガス中の炭化水素と前記アノード電極膜上で反応させて炭化水素を除去することを特徴とする炭化水素浄化方法。