JPH07136455A - 窒素酸化物還元装置 - Google Patents
窒素酸化物還元装置Info
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- JPH07136455A JPH07136455A JP5293053A JP29305393A JPH07136455A JP H07136455 A JPH07136455 A JP H07136455A JP 5293053 A JP5293053 A JP 5293053A JP 29305393 A JP29305393 A JP 29305393A JP H07136455 A JPH07136455 A JP H07136455A
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- Japan
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- anode
- solid electrolyte
- electrolyte layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性高く、かつ、簡便、低コストで窒素酸
化物を除去できる窒素酸化物還元装置を提供する。 【構成】 プロトン伝導性固体電解質層と、その一方の
面に設けた水素解離能を有するアノードおよび他方の面
に設けたカソードを有し、アノードに水素を供給して水
素を解離させ、カソードで窒素酸化物を還元する。
化物を除去できる窒素酸化物還元装置を提供する。 【構成】 プロトン伝導性固体電解質層と、その一方の
面に設けた水素解離能を有するアノードおよび他方の面
に設けたカソードを有し、アノードに水素を供給して水
素を解離させ、カソードで窒素酸化物を還元する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大気中に放出される有
害な窒素酸化物を電気化学的に還元して除去する装置に
関するものである。
害な窒素酸化物を電気化学的に還元して除去する装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒素酸化物（ＮＯX）を除去する脱硝技
術として触媒法、吸着法、湿式吸収法、電子線照射法、
プラズマ法などが考えられている。湿式吸収法、電子線
照射法、プラズマ法は、多量のエネルギ−投入が必要で
あるなどコスト的な問題が大きい。一方、触媒法、吸着
法は、比較的投入エネルギ−量が少なく、安価な方式と
考えられている。この触媒方式では、ＮＨ3還元法、炭
化水素還元法などが一般的に知られている。ＮＨ3還元
法は、ＴｉＯ2−Ｖ2Ｏ3触媒を用いて次式のようにＮＯ
を還元させる。 ＮＯ＋ＮＨ3＋１／４Ｏ2＝Ｎ2＋３／２Ｈ2Ｏ この場合、ＮＯ除去率は９５％と非常に高い値を示す
が、大規模な装置となり、また、ＮＨ3の取扱いを伴う
ので危険であり、設備、および運転コストは高くなる。
術として触媒法、吸着法、湿式吸収法、電子線照射法、
プラズマ法などが考えられている。湿式吸収法、電子線
照射法、プラズマ法は、多量のエネルギ−投入が必要で
あるなどコスト的な問題が大きい。一方、触媒法、吸着
法は、比較的投入エネルギ−量が少なく、安価な方式と
考えられている。この触媒方式では、ＮＨ3還元法、炭
化水素還元法などが一般的に知られている。ＮＨ3還元
法は、ＴｉＯ2−Ｖ2Ｏ3触媒を用いて次式のようにＮＯ
を還元させる。 ＮＯ＋ＮＨ3＋１／４Ｏ2＝Ｎ2＋３／２Ｈ2Ｏ この場合、ＮＯ除去率は９５％と非常に高い値を示す
が、大規模な装置となり、また、ＮＨ3の取扱いを伴う
ので危険であり、設備、および運転コストは高くなる。
【０００３】次に、炭化水素還元法は、Ｃｕ−ゼオライ
ト触媒を用い、Ｃ2Ｈ2、Ｃ3Ｈ6、Ｃ3Ｈ8などの炭化水素
と酸素の共存下、ＮＯを還元するものである。しかしな
がら、除去率は２５％程度と低い。また、吸着法は、選
択的にＮＯXを吸着するＢａ2ＹＣｕ 3Ｏ7やＹＳｒ2Ｃｏ
ＯXなどの材料が有望な吸着剤として注目されている
が、現在のところ材料開発しかされていない。実際に
は、大型固定発生源に対するＮＨ3還元法以外に実用さ
れた技術はなく、家庭用燃焼機など小規模発生源に対し
て有用な窒素酸化物低減技術は確立されていない。固体
電解質を用い、電気化学的にＮＯXを除去する方法も提
案されてはいる。例えば、酸化物導伝体であるジルコニ
ア系の固体電解質を用いた事例である。
ト触媒を用い、Ｃ2Ｈ2、Ｃ3Ｈ6、Ｃ3Ｈ8などの炭化水素
と酸素の共存下、ＮＯを還元するものである。しかしな
がら、除去率は２５％程度と低い。また、吸着法は、選
択的にＮＯXを吸着するＢａ2ＹＣｕ 3Ｏ7やＹＳｒ2Ｃｏ
ＯXなどの材料が有望な吸着剤として注目されている
が、現在のところ材料開発しかされていない。実際に
は、大型固定発生源に対するＮＨ3還元法以外に実用さ
れた技術はなく、家庭用燃焼機など小規模発生源に対し
て有用な窒素酸化物低減技術は確立されていない。固体
電解質を用い、電気化学的にＮＯXを除去する方法も提
案されてはいる。例えば、酸化物導伝体であるジルコニ
ア系の固体電解質を用いた事例である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、家庭用
燃焼機など小規模発生源に対して有用な窒素酸化物低減
技術は確立されていない。また、前記の電気化学的にＮ
ＯXを除去する方法は、固体電解質として酸化物導伝体
を用いるため、酸素が存在する雰囲気下では、酸素が選
択的に透過し、ＮＯXの除去が困難となる。また、電導
率的にも６００℃以下での使用は困難である。従って、
本発明は、信頼性が高く、比較的小型、簡便かつ低コス
トでＮＯXを除去できる装置を提供することを目的とす
る。
燃焼機など小規模発生源に対して有用な窒素酸化物低減
技術は確立されていない。また、前記の電気化学的にＮ
ＯXを除去する方法は、固体電解質として酸化物導伝体
を用いるため、酸素が存在する雰囲気下では、酸素が選
択的に透過し、ＮＯXの除去が困難となる。また、電導
率的にも６００℃以下での使用は困難である。従って、
本発明は、信頼性が高く、比較的小型、簡便かつ低コス
トでＮＯXを除去できる装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
み、プロトン伝導性の固体電解質層と、前記電解質層の
一方の面に設けた水素解離能を有するアノードと、前記
電解質層の他方の面に設けた窒素酸化物を還元するカソ
ードとを具備し、前記アノードに水素または水蒸気を供
給して水素を解離させることにより、前記カソードにお
いて窒素酸化物を還元させる窒素酸化物還元装置を提供
する。ここで、プロトン伝導性固体電解質としては、バ
リウムセリウム系酸化物、なかでもガドリニウムを含む
酸化物を用いるのが好ましい。
み、プロトン伝導性の固体電解質層と、前記電解質層の
一方の面に設けた水素解離能を有するアノードと、前記
電解質層の他方の面に設けた窒素酸化物を還元するカソ
ードとを具備し、前記アノードに水素または水蒸気を供
給して水素を解離させることにより、前記カソードにお
いて窒素酸化物を還元させる窒素酸化物還元装置を提供
する。ここで、プロトン伝導性固体電解質としては、バ
リウムセリウム系酸化物、なかでもガドリニウムを含む
酸化物を用いるのが好ましい。
【０００６】また、本発明の窒素酸化物還元装置は、前
記固体電解質層を筒型に構成し、その内面または外面に
アノードを設け、他方の面にカソードを設ける。さら
に、前記固体電解質層の内外にアノード室とカソード室
を設けた２重構造を有する。
記固体電解質層を筒型に構成し、その内面または外面に
アノードを設け、他方の面にカソードを設ける。さら
に、前記固体電解質層の内外にアノード室とカソード室
を設けた２重構造を有する。
【０００７】
【作用】本発明の装置における電極反応を化１に示す。
【０００８】
【化１】
【０００９】ただし、過剰の酸素が存在するとき、カソ
ード電極上では、酸素とプロトンが反応し水を生成す
る。また、アノードの水素源として水蒸気を用いること
も可能であり、その場合のアノード反応を化２に示す。
ード電極上では、酸素とプロトンが反応し水を生成す
る。また、アノードの水素源として水蒸気を用いること
も可能であり、その場合のアノード反応を化２に示す。
【００１０】
【化２】
【００１１】前記した様に酸化物イオン伝導性固体電解
質を用いて電気化学的に窒素酸化物を還元する場合は、
窒素酸化物を選択的に電極に吸着するか、酸素を除去し
ないと還元は困難である。しかし、本発明では、固体電
解質にプロトン伝導性のものを用いているので、酸素存
在下でも窒素酸化物の還元は可能になる。本発明の装置
は、上記反応原理に基づき、３００℃〜１０００℃で作
動する全く新しいタイプの窒素酸化物還元装置である。
プロトン伝導体として高導電率のバリウムセリウム系酸
化物を用いると、６００℃以下の低温領域でもＮＯXの
還元が可能であり、エネルギ−の投入を減少させること
ができ、ランニングコストも低くすることができる。
質を用いて電気化学的に窒素酸化物を還元する場合は、
窒素酸化物を選択的に電極に吸着するか、酸素を除去し
ないと還元は困難である。しかし、本発明では、固体電
解質にプロトン伝導性のものを用いているので、酸素存
在下でも窒素酸化物の還元は可能になる。本発明の装置
は、上記反応原理に基づき、３００℃〜１０００℃で作
動する全く新しいタイプの窒素酸化物還元装置である。
プロトン伝導体として高導電率のバリウムセリウム系酸
化物を用いると、６００℃以下の低温領域でもＮＯXの
還元が可能であり、エネルギ−の投入を減少させること
ができ、ランニングコストも低くすることができる。
【００１２】また、プロトン伝導性固体電解質層を筒型
にし、その内側に水素または窒素酸化物を供給する構
成、さらには筒型固体電解質層の内外に水素と窒素酸化
物とを供給する２重管構造とすることにより、高効率に
ＮＯXを還元することができ、装置の小型化が可能とな
る。
にし、その内側に水素または窒素酸化物を供給する構
成、さらには筒型固体電解質層の内外に水素と窒素酸化
物とを供給する２重管構造とすることにより、高効率に
ＮＯXを還元することができ、装置の小型化が可能とな
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 [実施例１]本実施例は、本発明のプロトン伝導性固体電
解質と一対の電極とで構成した窒素酸化物還元セルが実
際にＮＯXをどの程度還元できるかを調べた例である。
解質と一対の電極とで構成した窒素酸化物還元セルが実
際にＮＯXをどの程度還元できるかを調べた例である。
【００１４】図１は本実施例の窒素酸化物還元装置を示
す。プロトン伝導性固体電解質層１は、直径２３ｍｍ、
厚さ０．３ｍｍのＢａＣｅ0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-aを用いる。
この電解質層の一方の面にＰｔを焼き付けアノード２を
設ける。また、電解質層１の他方の面にＮＯXを吸着す
る酸化物Ｂａ2ＦｅＯXを９００〜１０００℃で焼き付け
て電極面積３ｃｍ2のカソード３を構成する。４ａ、４
ｂはアノード２に接続した一対のＰｔリード、５ａ、５
ｂはカソード３に接続した一対のＰｔリードである。各
々の電極の一方のリードは電圧測定に、また他方は電流
測定に用いる。
す。プロトン伝導性固体電解質層１は、直径２３ｍｍ、
厚さ０．３ｍｍのＢａＣｅ0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-aを用いる。
この電解質層の一方の面にＰｔを焼き付けアノード２を
設ける。また、電解質層１の他方の面にＮＯXを吸着す
る酸化物Ｂａ2ＦｅＯXを９００〜１０００℃で焼き付け
て電極面積３ｃｍ2のカソード３を構成する。４ａ、４
ｂはアノード２に接続した一対のＰｔリード、５ａ、５
ｂはカソード３に接続した一対のＰｔリードである。各
々の電極の一方のリードは電圧測定に、また他方は電流
測定に用いる。
【００１５】固体電解質層１のアノード側には、ガス出
口９を有するセラミック管６をガラスパッキン７を介し
て接合してアノード室８を形成し、さらにアノードガス
を供給するセラミック管１０を設ける。一方、固体電解
質層１のカソード側には、ガス出口１４を有するセラミ
ック管１１をガラスパッキン１２を介して接合してカソ
ード室１３を形成し、さらにカソードガスを供給するセ
ラミック管１５を設ける。
口９を有するセラミック管６をガラスパッキン７を介し
て接合してアノード室８を形成し、さらにアノードガス
を供給するセラミック管１０を設ける。一方、固体電解
質層１のカソード側には、ガス出口１４を有するセラミ
ック管１１をガラスパッキン１２を介して接合してカソ
ード室１３を形成し、さらにカソードガスを供給するセ
ラミック管１５を設ける。
【００１６】以上のように構成した窒素酸化物還元セル
を、図１に示すように電気炉１６内にセットし、アノ−
ド側（水素解離電極側）に室温加湿した水素ガスを１０
ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、カソ−ド側（実際にＮＯ
Xを還元する側）に１％濃度のＮＯをＮ2でバランスした
ガスを５ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、セル温度を６０
０℃に保持した。アノードとカソードを外部回路で短絡
するか、あるいは両極に電圧を印加してＮＯの還元を試
み、出口ガスの組成を調べた。また、実際のカソードガ
スを想定し、各々酸素、一酸化炭素、炭酸ガス、亜硫酸
ガスを混合した場合について、ＮＯの還元状況を調べて
みた。これらの結果を表１に示す。ＮＯ転化率は、すべ
て９０％以上であり、カソードガス組成にほとんど影響
を受けないことがわかった。また、電圧を印加しない場
合でもＮＯ還元は進行することがわかった。以上のよう
に、プロトン伝導性固体電解質と一対の電極とで構成し
た窒素酸化物還元セルが有効に、かつ投入エネルギー量
もわずかで還元できることがわかった。
を、図１に示すように電気炉１６内にセットし、アノ−
ド側（水素解離電極側）に室温加湿した水素ガスを１０
ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、カソ−ド側（実際にＮＯ
Xを還元する側）に１％濃度のＮＯをＮ2でバランスした
ガスを５ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、セル温度を６０
０℃に保持した。アノードとカソードを外部回路で短絡
するか、あるいは両極に電圧を印加してＮＯの還元を試
み、出口ガスの組成を調べた。また、実際のカソードガ
スを想定し、各々酸素、一酸化炭素、炭酸ガス、亜硫酸
ガスを混合した場合について、ＮＯの還元状況を調べて
みた。これらの結果を表１に示す。ＮＯ転化率は、すべ
て９０％以上であり、カソードガス組成にほとんど影響
を受けないことがわかった。また、電圧を印加しない場
合でもＮＯ還元は進行することがわかった。以上のよう
に、プロトン伝導性固体電解質と一対の電極とで構成し
た窒素酸化物還元セルが有効に、かつ投入エネルギー量
もわずかで還元できることがわかった。
【００１７】
【表１】
【００１８】[実施例２]本実施例は、一対の電極と固体
電解質層で構成された窒素酸化物還元装置の水素を解離
させる水素源に水蒸気を用いた場合のＮＯX還元例を示
す。実施例１と同様にして、プロトン伝導性固体電解質
に直径２３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのＢａＣｅ0.8Ｄｙ0.2
Ｏ3-aを用い、その一方の面にＰｔを焼き付けてアノー
ドを形成し、他方の面にもＰｔを電極面積３ｃｍ2に焼
き付けてカソードを形成して窒素酸化物還元セルを構成
した。このセルを、図１に示すようにセットし、アノ−
ド側（水素解離電極側）に６０℃で加湿した空気を１０
ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、カソ−ド側（実際にＮＯ
ｘを還元する側）に１％濃度のＮＯをＮ2でバランスし
たガスを５ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、セル温度を６
００℃に保持した。この場合、アノ−ドとカソ−ド間で
水素濃度勾配はほとんどないので、両極では電圧差はほ
とんどない。したがって、両極間に電圧を印加してＮＯ
Xの還元を行った。出口ガス中のガス組成を調べたとこ
ろ、印加電流値により若干のＮＯが認められたものの、
２５ｍＡ／ｃｍ2でＮＯ転化率は９１％と充分還元が行
われることがわかった。
電解質層で構成された窒素酸化物還元装置の水素を解離
させる水素源に水蒸気を用いた場合のＮＯX還元例を示
す。実施例１と同様にして、プロトン伝導性固体電解質
に直径２３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのＢａＣｅ0.8Ｄｙ0.2
Ｏ3-aを用い、その一方の面にＰｔを焼き付けてアノー
ドを形成し、他方の面にもＰｔを電極面積３ｃｍ2に焼
き付けてカソードを形成して窒素酸化物還元セルを構成
した。このセルを、図１に示すようにセットし、アノ−
ド側（水素解離電極側）に６０℃で加湿した空気を１０
ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、カソ−ド側（実際にＮＯ
ｘを還元する側）に１％濃度のＮＯをＮ2でバランスし
たガスを５ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給し、セル温度を６
００℃に保持した。この場合、アノ−ドとカソ−ド間で
水素濃度勾配はほとんどないので、両極では電圧差はほ
とんどない。したがって、両極間に電圧を印加してＮＯ
Xの還元を行った。出口ガス中のガス組成を調べたとこ
ろ、印加電流値により若干のＮＯが認められたものの、
２５ｍＡ／ｃｍ2でＮＯ転化率は９１％と充分還元が行
われることがわかった。
【００１９】[実施例３]本実施例は、本発明の一対の電
極と固体電解質とから構成された窒素酸化物還元装置に
おいて、窒素を還元する室と、水素を解離する室とに分
割されている２重管を用いた例を示す。この例により、
窒素酸化物をより高効率に還元することができ、装置を
小型にすることができる。本実施例の装置を図２に示
す。２１は円筒型のＢａＣｅ0.8Ｔｂ0.2Ｏ3-aよりなる
固体電解質層の内外面に白金電極を焼き付けて構成した
窒素酸化物還元セルである。このセル３個をアルミナ等
のセラミック製継手２２により連結し、両端にカソード
ガス入口管２３とカソードガス出口管２４を連結してセ
ラミック製管２５内に設置し、セル２１の内側にカソー
ド室２６、セルの外側にアノード室Ｓ２７を設ける。２
８はアノードガス入口、２９はアノードガス出口であ
る。３０は外部回路３１を通じて両電極に通電する電源
を示す。
極と固体電解質とから構成された窒素酸化物還元装置に
おいて、窒素を還元する室と、水素を解離する室とに分
割されている２重管を用いた例を示す。この例により、
窒素酸化物をより高効率に還元することができ、装置を
小型にすることができる。本実施例の装置を図２に示
す。２１は円筒型のＢａＣｅ0.8Ｔｂ0.2Ｏ3-aよりなる
固体電解質層の内外面に白金電極を焼き付けて構成した
窒素酸化物還元セルである。このセル３個をアルミナ等
のセラミック製継手２２により連結し、両端にカソード
ガス入口管２３とカソードガス出口管２４を連結してセ
ラミック製管２５内に設置し、セル２１の内側にカソー
ド室２６、セルの外側にアノード室Ｓ２７を設ける。２
８はアノードガス入口、２９はアノードガス出口であ
る。３０は外部回路３１を通じて両電極に通電する電源
を示す。
【００２０】上記構成のセルを６００℃に保持し、装置
が効率よく作動するかを調べた。アノードガスとして流
量５ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスを供給し、カソードガスに
は実際の燃焼排ガスを想定した模擬ガス、ＮＯ１．５
％、Ｏ2６．３％、ＣＯ2８．１％、ＣＯ１．４％、Ｎ2
バランスのガスを１０ｍｌ／ｍｉｎで流した。また、外
部回路に電圧を印加し、２５ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で
還元した。この結果、出口カソードガスの分析から、Ｎ
Ｏは９９％還元されたことがわかった。本実施例のよう
に、窒素酸化物還元装置において窒素を還元する室と、
水素を解離する室とに分割し、２重管の構造にすること
により、ＮＯxガスを連続的に還元することができ、し
かも発生する燃焼排出ガスを直接導入することが可能で
ある。このように窒素酸化物を高効率に還元することが
でき、装置を簡単、小型にすることができる。
が効率よく作動するかを調べた。アノードガスとして流
量５ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスを供給し、カソードガスに
は実際の燃焼排ガスを想定した模擬ガス、ＮＯ１．５
％、Ｏ2６．３％、ＣＯ2８．１％、ＣＯ１．４％、Ｎ2
バランスのガスを１０ｍｌ／ｍｉｎで流した。また、外
部回路に電圧を印加し、２５ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で
還元した。この結果、出口カソードガスの分析から、Ｎ
Ｏは９９％還元されたことがわかった。本実施例のよう
に、窒素酸化物還元装置において窒素を還元する室と、
水素を解離する室とに分割し、２重管の構造にすること
により、ＮＯxガスを連続的に還元することができ、し
かも発生する燃焼排出ガスを直接導入することが可能で
ある。このように窒素酸化物を高効率に還元することが
でき、装置を簡単、小型にすることができる。
【００２１】[実施例４]本実施例は、窒素酸化物還元装
置の固体電解質層を簡単な筒型構造にした例を示す。図
３に筒型構造の一例を示す。多孔質セラミックからなる
管３２を支持体としてその表面に白金からなるカソード
３３、ＢａＣｅ0.8 Ｅｕ0.2 Ｏ3-a からなる固体電解質
層３４および白金からなるアノード３５を形成する。３
６はカソード３３のリードである。
置の固体電解質層を簡単な筒型構造にした例を示す。図
３に筒型構造の一例を示す。多孔質セラミックからなる
管３２を支持体としてその表面に白金からなるカソード
３３、ＢａＣｅ0.8 Ｅｕ0.2 Ｏ3-a からなる固体電解質
層３４および白金からなるアノード３５を形成する。３
６はカソード３３のリードである。
【００２２】このような筒型のセル構成にすると、アノ
ード側を覆う管を用いるだけで実施例３のような２重管
構造の還元装置を構成することが可能である。実施例３
と同様にして、２重管構造にし、アノードガスとして流
量５ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスを供給し、カソードガスに
は実際の燃焼排ガスを想定した模擬ガス、ＮＯ１．５
％、Ｏ2６．３％、ＣＯ2８．１％、ＣＯ１．４％、Ｎ2
バランスのガスを１０ｍｌ／ｍｉｎで流した。また、外
部回路に電圧を印加し、２５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で
還元した。この結果、出口カソードガスでは、ＮＯは９
９％還元されていた。このように、筒が他の還元セルを
用いてもＮＯX還元は効率く行われることがわかった。
筒型セルを用いることによって、ガス流路の確保、およ
びガス密閉構造を簡単にすることができ、装置全体も簡
単に構成できることは明らかである。また、固体電解質
層を筒型にすることにより、機械的強度を向上させるこ
とができ、信頼性を高くでき、また還元セルの寿命を長
くすることができる。
ード側を覆う管を用いるだけで実施例３のような２重管
構造の還元装置を構成することが可能である。実施例３
と同様にして、２重管構造にし、アノードガスとして流
量５ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスを供給し、カソードガスに
は実際の燃焼排ガスを想定した模擬ガス、ＮＯ１．５
％、Ｏ2６．３％、ＣＯ2８．１％、ＣＯ１．４％、Ｎ2
バランスのガスを１０ｍｌ／ｍｉｎで流した。また、外
部回路に電圧を印加し、２５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で
還元した。この結果、出口カソードガスでは、ＮＯは９
９％還元されていた。このように、筒が他の還元セルを
用いてもＮＯX還元は効率く行われることがわかった。
筒型セルを用いることによって、ガス流路の確保、およ
びガス密閉構造を簡単にすることができ、装置全体も簡
単に構成できることは明らかである。また、固体電解質
層を筒型にすることにより、機械的強度を向上させるこ
とができ、信頼性を高くでき、また還元セルの寿命を長
くすることができる。
【００２３】なお、実施例では、プロトン伝導性固体電
解質にＢａＣｅ0.8 Ｇｄ0.2Ｏ3-a、ＢａＣｅ0.8Ｄｙ0.2
Ｏ3-aなどを用いてもよい。また、アノードは白金の他
例えば、ニッケルまたは鉄を主体とした金属や合金、あ
るいはそれらの酸化物などセルの作動温度で水素解離能
を有する材料が用いられる。カソードは、白金やＢａ2
ＦｅＯXで代表されるペロブスカイト型酸化物が用いら
れ、特に後者は窒素酸化物を選択的に吸着するところか
ら好ましい材料である。
解質にＢａＣｅ0.8 Ｇｄ0.2Ｏ3-a、ＢａＣｅ0.8Ｄｙ0.2
Ｏ3-aなどを用いてもよい。また、アノードは白金の他
例えば、ニッケルまたは鉄を主体とした金属や合金、あ
るいはそれらの酸化物などセルの作動温度で水素解離能
を有する材料が用いられる。カソードは、白金やＢａ2
ＦｅＯXで代表されるペロブスカイト型酸化物が用いら
れ、特に後者は窒素酸化物を選択的に吸着するところか
ら好ましい材料である。
【００２４】これら電解質、電極の合成や製造法も、塗
布法、蒸着法、スパッタ法、Ｃ．Ｖ．Ｄ法など周知の手
法を用いることができる。セルの作動温度も固体電解質
のプロトンを導電する温度であればよく、例えば、実施
例に用いたペロブスカイト型酸化物の伝導率は、３００
℃で１０-5Ｓ／ｃｍ、１０００℃で２×１０-1Ｓ／ｃｍ
程度である。
布法、蒸着法、スパッタ法、Ｃ．Ｖ．Ｄ法など周知の手
法を用いることができる。セルの作動温度も固体電解質
のプロトンを導電する温度であればよく、例えば、実施
例に用いたペロブスカイト型酸化物の伝導率は、３００
℃で１０-5Ｓ／ｃｍ、１０００℃で２×１０-1Ｓ／ｃｍ
程度である。
【００２５】また、セルの構造は、アノードガスとカソ
ードガスが各々分割された室を連続的に流通する構造で
あれば、どのような形状でもよく、さらに筒型構造にお
いては、円筒でも角筒でもよく、要するに中空構造をも
った筒状の形状であればよい。
ードガスが各々分割された室を連続的に流通する構造で
あれば、どのような形状でもよく、さらに筒型構造にお
いては、円筒でも角筒でもよく、要するに中空構造をも
った筒状の形状であればよい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明は、信頼性が高く、
簡便かつ低コストで窒素酸化物を電気化学的に還元して
除去する装置を提供するものである。また、還元装置を
筒型構造とすることにより、小型化することができる。
本発明の窒素酸化物還元装置は、小型燃焼機器のみなら
ず、大規模な燃焼機器から排出されるガス中の窒素酸化
物の除去にも応用が可能である。
簡便かつ低コストで窒素酸化物を電気化学的に還元して
除去する装置を提供するものである。また、還元装置を
筒型構造とすることにより、小型化することができる。
本発明の窒素酸化物還元装置は、小型燃焼機器のみなら
ず、大規模な燃焼機器から排出されるガス中の窒素酸化
物の除去にも応用が可能である。
【図１】本発明の一実施例における窒素酸化物還元装置
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施例における窒素酸化物還元装
置の縦断面図である。
置の縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施例におけるの窒素酸化物還元
セルの斜視図である。
セルの斜視図である。
１ 固体電解質層 ２ アノード ３ カソード ４ａ、４ｂ 電極リード ５ａ、５ｂ 電極リード ６、１１ セラミック管 ７、１２ ガラスパッキン ８ アノード室 ９、１４ ガス出口 １０、１５ セラミック管 １３ カソード室 １６ 電気炉 ２１ 還元セル ２２ 継手 ２３ カソードガス入口管 ２４ カソードガス出口管 ２５ セラミック管 ２６ カソード室 ２７ アノード室 ２８ アノードガス入口 ２９ アノードガス出口 ３０ 電源 ３１ 外部回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ
Claims (4)
- 【請求項１】 プロトン伝導性固体電解質層と、前記電
解質層の一方の面に設けた水素解離能を有するアノード
と、前記電解質層の他方の面に設けたカソードとを具備
し、前記アノードに水素または水蒸気を供給して水素を
解離させることにより、前記カソードで窒素酸化物を還
元させることを特徴とする窒素酸化物還元装置。 - 【請求項２】 プロトン伝導性固体電解質が、バリウム
セリウム系酸化物である請求項１記載の窒素酸化物還元
装置。 - 【請求項３】 プロトン伝導性固体電解質層が筒型であ
り、その内面または外面にアノードを設け、他方の面に
カソードを設けた請求項１記載の窒素酸化物還元装置。 - 【請求項４】 プロトン伝導性固体電解質層の内側にア
ノード室またはカソード室を、外側にカソード室または
アノード室をそれぞれ設けた２重管構造を有する請求項
３記載の窒素酸化物還元装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29305393A JP3253198B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 窒素酸化物還元装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29305393A JP3253198B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 窒素酸化物還元装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07136455A true JPH07136455A (ja) | 1995-05-30 |
| JP3253198B2 JP3253198B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=17789868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29305393A Expired - Lifetime JP3253198B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 窒素酸化物還元装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3253198B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528195B1 (en) | 1999-02-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mixed ionic conductor and device using the same |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP29305393A patent/JP3253198B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528195B1 (en) | 1999-02-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mixed ionic conductor and device using the same |
| US7491461B2 (en) | 1999-02-17 | 2009-02-17 | Panasonic Corporation | Mixed ionic conductor and device using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3253198B2 (ja) | 2002-02-04 |
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