WO2004037395A1 - 窒素酸化物分解素子およびこれを備えた窒素酸化物分解装置 - Google Patents

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WO2004037395A1
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oxide
nitrogen
catalyst
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Masato Machida
Shiro Yamauchi
Minoru Kimura
Shigeru Yamaji
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B01D53/326—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells

Definitions

  • the present invention relates to a nitrogen oxide decomposing element for decomposing and removing nitrogen oxides, and a nitrogen oxide decomposing device provided with the same.
  • Nitrogen oxide purification systems that decompose and remove nitrogen oxides have a wide range of applications, including exhaust gas treatment for automobiles, distributed cogeneration systems, and air purification in enclosed spaces such as long-distance tunnels or factories. Demand is expected to increase in the future.
  • Patent Document 1 As a conventional technique for removing nitrogen oxides, for example, there is JP-A-2002-153755 as Patent Document 1.
  • the Patent Document 1 the ammonia is disclosed a method of nitrogen oxides 0 (purification of wo used catalytically.
  • an ammonia molecule (NH 3 molecules) adsorbed to the noble metal through the adjacent noble metal Supplies electrons to the nitric oxide (NO), which is easily dissociated into nitrogen (N) and oxygen (0), and nitrogen (N) It is disclosed that is a nitrogen molecule (N 2 molecule), in which case the temperature of the circulated gas is 400 ° C.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 11-342313.
  • Patent Document 2 a harmful substance-containing gas treatment that can treat gas containing harmful substances such as various organic pollutants, odorous components, and bacteria using ozone, which is a highly safe oxidizing agent, is described. A method and apparatus therefor are disclosed.
  • Patent Document 2 Adds and mixes ozone to harmful substance-containing gas, and then removes harmful substances in the gas by adsorbing ozone and flowing through an adsorbent layer filled with a high silica adsorbent that adsorbs harmful substances. Detoxification by the action of ozone has been proposed.
  • Patent Document 1 it is not desirable to use ammonia in consideration of the environment and the human body, and it is necessary to perform treatment at a high temperature of 400 ° C. However, there is a problem that it is difficult to perform treatment corresponding to the above, and it is necessary to treat unreacted ammonia. Also, in the method of Patent Document 2, when the adsorbed nitrogen oxide is desorbed to regenerate the adsorbent, it is 300 to 400. It is necessary to process at high temperature of C.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a first object is to use a oxidizing agent or a catalyst which is processed at a relatively low temperature without using a material which is likely to affect the environment and the human body.
  • An object of the present invention is to propose a nitrogen oxide decomposition element capable of performing the above.
  • a second object is to propose a nitrogen oxide decomposition apparatus using the above nitrogen oxide decomposition element.
  • the nitrogen oxide decomposing element comprises a conductive solid electrolyte membrane that selectively allows hydrogen ions to permeate, an electronic conductive substrate provided on a part of the surface of the solid electrolyte membrane, and anodization.
  • a first electrode comprising a catalyst which promotes the catalyst; a second electrode comprising an electron conductive substrate and a catalyst which promotes the cathode reduction disposed on the other portion of the surface of the solid electrolyte membrane; And a platinum-group catalyst supported on a porous metal oxide disposed adjacent to the electrode.
  • the treatment can be performed at a relatively low temperature (60 ° C. to 80 ° C.) without using an oxidizing agent or a material that is likely to affect the environment or the human body as a catalyst.
  • a viable nitrogen oxide decomposition element was obtained.
  • the nitrogen oxide decomposing device comprises the above-described nitrogen oxide decomposing element and a frame holding the same, a gas supply port for supplying an anode gas and a cathode gas into the frame, A gas outlet for discharging the gas to the outside, and a power supply for applying a DC voltage between the first and second electrodes.
  • the treatment can be performed at a relatively low temperature (60 ° C. to 80 ° C.) without using an oxidizing agent or a catalyst that is likely to affect the environment or the human body.
  • a viable nitrogen oxide decomposition device was obtained.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a current effect on the removal of nitric oxide at 60 ° C. in the nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current effect on removal of nitric oxide at 70 ° C. in the nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a current effect on removal of nitric oxide at 80 ° C. in the nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a current effect on nitrogen oxide removal at 60 ° C., 70 ° C., and 80 ° C. of the nitrogen oxide decomposing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the operation and effects of the nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a nitrogen oxide decomposing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a nitrogen oxide decomposition element and a nitrogen oxide decomposition device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the nitrogen oxide decomposing device includes a nitrogen oxide decomposing element 1 and a frame 7 accommodating the same.
  • the nitrogen oxide decomposing element 1 is composed of a conductive solid electrolyte membrane 2 that selectively permeates hydrogen ions, and an electronic conductive base material that is disposed in contact with a part of the surface of the solid electrolyte membrane 2.
  • a first electrode layer 3 made of a catalyst that promotes anodization and an anode oxidation (hereinafter, referred to as an anode catalyst);
  • the solid electrolyte membrane 2 has opposing planes 2a and 2b, and the first electrode layer 3 and the second electrode layer 4 adhere to each other on the planes 2a and 2b. Is formed.
  • Nafion 117 (trade name) manufactured by DuPont is used as the solid electrolyte membrane 2, and a porous platinum thin film layer is used as the first electrode layer 3 and the second electrode layer 4.
  • porous titanium are laminated by plating, and a power supply body with platinum plating further applied to the titanium surface is used.
  • the platinum plating on the surface has the function of an anode catalyst and a cathode catalyst.
  • platinum is used for both the anode catalyst and the cathode catalyst.
  • iridium, iridium oxide, or the like may be used in addition to platinum as the anode catalyst. it can.
  • the anodic oxidation and the cathode can be performed unless a very high voltage is applied to the nitrogen oxide decomposition element 1.
  • These catalysts are essential because the reduction reaction does not accelerate quickly.
  • a porous metal oxide 5 having a function of occluding and concentrating nitrogen oxides is provided in contact with the second electrode layer 4, and platinum which is a platinum group catalyst 6 is applied to the metal oxides 5. It is carried at a weight ratio of lwt%. That is, the metal molecules that are the platinum group catalyst 6 are contained in the pores of the metal oxide 5 that is a porous body.
  • a method for supporting the platinum group catalyst 6 on the porous metal oxide 5 is to impregnate the porous body with a solution containing a platinum component, for example, an aqueous solution of chloroplatinic acid (H 2 PtC 16 ) at about 400 ° C. The platinum is supported on the porous body by heating to a low temperature.
  • hydrogen-terminated zeolite is used as the porous metal oxide 5.
  • Zeorai DOO is shown using a general formula W m Z n O 2 ⁇ ⁇ s ⁇ 2 0 in those containing aluminum oxide and silicon oxide as a component.
  • W is any of sodium (Na), calcium (Ca), potassium (K), norm (Ba), and strontium (Sr)
  • Z is silicon (S) i) Composed of + aluminum (A1), the ratio of silicon (S i) to aluminum (A1) is greater than 1 (S i / Al> 1), and s- is not constant.
  • the metal oxide 5 used in the first embodiment is an acidic oxide or an amphoteric oxide.
  • Acid oxide is a salt that reacts with a base (alkali) W
  • the nitrogen oxide decomposition element 1 composed of the solid electrolyte membrane 2, the first electrode layer 3, the second electrode layer 4, and the platinum group catalyst 6 supported on the metal oxide 5 is formed by the frame 7. Is held.
  • the frame 7 includes an annular frame 7a, an upper lid 7b that is air-tightly joined to the upper end surface thereof through an O-ring 8a, and a lower lid that is air-tightly joined to the lower end surface thereof through an O-ring 8b. From body 7c
  • the space inside the frame 7 is divided by the solid electrolyte membrane 2 into the first electrode layer 3 side and the second electrode layer 4 side, and an upper processing chamber 7d and a lower processing chamber 7e are formed.
  • the upper cover body 7 b is attached anode gas supply port 9 and the anode gas outlet 1 0, the water vapor (H 2 0) from the anode gas supply port 9 to the upper chamber 7 in d and nitrogen (N 2 ) Is supplied.
  • Nitrogen (N 2 ) may be replaced by air. Further, a cathode gas supply port 11 and a cathode gas discharge port 12 are attached to the lower lid 7c. In the lower processing chamber 7e, monoxide, which is a nitrogen oxide from the cathode gas supply port 11, is provided. A mixed gas of nitrogen (N 0), oxygen (O 2 ) and helium (He) is supplied. The reaction at each location of the nitrogen oxide decomposition element 1 according to the first embodiment will be described below.
  • a nitrogen gas containing water vapor is supplied from the anode gas supply port 9 into the upper processing chamber 7 d on the first electrode layer 3 side, and is brought into contact with the first electrode layer 3.
  • a nitrogen oxide-containing gas is supplied from the cathode gas supply port 11 into the lower processing chamber 7 e on the second electrode layer 4 side, and is brought into contact with the second electrode layer 4.
  • energization of the DC power supply 13 is started, and when a DC voltage is applied between the first and second electrode layers 3 and 4, the first electrode layer 3 becomes an anode and the second electrode layer 4 becomes a cathode. Anodization and cathodic reduction occur due to the action of the catalyst provided in it.
  • water molecules (H 20 ) are electrolyzed to generate hydrogen ions (H ′′ 1 ).
  • the hydrogen ions move to the second electrode layer 4 side through the solid electrolyte membrane 2 and react with nitrogen oxide (NO) on the second electrode layer 4 to obtain the formulas (4) and (5).
  • nitrogen oxides are electrochemically reduced to nitrogen molecules (N 2 ) and water molecules.
  • the chemical reduction reaction involving only molecules (formulas (Chem. 8) to (Chem. 11)) and the electrochemical reduction reaction involving ions Nitrogen oxides are decomposed by the two kinds of reactions represented by the reduction reactions (Formulas (1) to (7)). These two types of reactions are
  • the reaction surface that is, the area of each of the first and second electrode layers 3 and 4 is 0.8 cm 2 , and the reaction surface is in helium (He) gas.
  • nitrogen oxides (N0 X) is the sum of NO and N0 2.
  • Figures 2, 3, and 4 show the percentage of NOx decomposed at 60 ° C, 70 ° C, and 80 ° C, respectively, by analyzing the gas exhausted from the cathode gas outlet 12. It was obtained by analyzing in.
  • (% of decomposed NOx%) ⁇ (NOx concentration at supply port (0.1%))-(NOx concentration% at discharge port) ⁇ ⁇ (NOx concentration at supply port (0.1 %)) Calculated by X100. It is to be noted that the this Kodewa NOx concentration, which is the sum of the concentration of the N_ ⁇ and N0 2.
  • Fig. 5 shows the concentration of nitric oxide at the outlet on the vertical axis and the current on the horizontal axis.
  • Figures 2, 3 and 4 are graphed.
  • Curve A shows 60 ° C in Fig. 2
  • curve B shows 70 ° C in Fig. 3
  • curve C shows 80 ° C in Fig. 4.
  • No. 5 As shown in the figure, decomposition removal effect of the increase with nitrogen oxides in the current density increases at any temperature, 1 5 MAZ cm 2 or more current density range of about 80% of the nitrogen oxides removed did it.
  • the nitrogen oxide removal effect at 80 ° C which is the highest temperature among these, is inferior to the results at 60 ° C and 70 ° C. No further effects can be obtained. That is, the effect of the nitrogen oxide decomposer in the present embodiment can be sufficiently exerted at a relatively low temperature of 60 ° C. to 80 ° C.
  • the first electrode layer 3 and the second electrode layer 4 respectively disposed on the opposing planes 2 a and 2 b on the surface of the solid electrolyte membrane 2,
  • a nitrogen oxide decomposing element 1 including a platinum group catalyst 6 supported on a porous metal oxide 5 disposed adjacent to the second electrode layer 4 has been proposed. Is held in a frame 7, a steam-containing gas is supplied as an anode gas from an anode gas supply port 9, and a nitrogen oxide-containing gas is supplied as a cathode gas from a cathode gas supply port 11 into the frame 7.
  • a relatively low temperature 60 °
  • a relatively low temperature can be achieved without using an oxidizing agent or a catalyst as a material that may affect the environment and the human body.
  • C up to 80 ° C).
  • a hydrogen-terminated zeolite is used as the porous metal oxide 5 supporting the platinum group catalyst 6, but titanium dioxide, zirconium dioxide, aluminum oxide, and oxide Similar effects can be obtained when a metal oxide containing at least one of silicon, magnesium oxide, and tin oxide is used.
  • platinum is used as the platinum group catalyst 6 supported on the metal oxide 5.
  • the same effect can be obtained by using iridium or palladium.
  • the nitrogen oxide decomposing element according to the second embodiment of the present invention is provided between the solid electrolyte membrane 2 and the second electrode layer 4 of the nitrogen oxide decomposing element 1 according to the first embodiment (see FIG. 1).
  • a mixed layer containing an electronic conductive substrate, a solid electrolyte membrane, a platinum group catalyst, and a cathode catalyst is closely arranged (not shown). This mixed layer is formed by dispersing a platinum group catalyst, a cathode catalyst, a finely divided electron conductive substrate and a finely divided solid electrolyte membrane in a solution, and then heating to evaporate volatile components to form a fine particle component. It can be formed by joining together.
  • the electrochemical reaction described in the first embodiment occurs at the interface between each electrode and the solid electrolyte membrane, the reaction amount and the reaction rate increase in proportion to the interface area.
  • the efficiency of the electrochemical reduction reaction of nitrogen oxides is improved by increasing the interface between the electrode and the solid electrolyte membrane, that is, the reaction site of the electrochemical reaction on the second electrode layer 4 side.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the nitrogen oxide decomposing apparatus according to the present embodiment includes a nitrogen oxide sensor 14 for detecting a nitrogen oxide concentration, and a first nitrogen oxide sensor corresponding to the nitrogen oxide concentration detected by the nitrogen oxide sensor 14. And a power supply / control device 15 for controlling the magnitude of the current flowing between the second electrode layers 3 and 4 and the conduction time. This makes it possible to control the magnitude of the current flowing through the nitrogen oxide decomposing element 1 and the energizing time in accordance with the nitrogen oxide concentration.
  • the nitrogen oxide sensor 14 be installed near the platinum group catalyst 6 supported on the metal oxide 5 on the cathode side.
  • a nitrogen oxide provided with a sensing part approximately 1/10 of the nitrogen oxide decomposition element 1
  • the sensor 14 is fixed in the vicinity of the metal oxide 5, and information is taken out via a signal line.
  • y l and y 2 are nitrogen oxide concentration values set in advance, y l is the energization stop concentration, and y 2 is the energization start concentration. That is, at times t1 and t3 when the nitrogen oxide concentration detected by the nitrogen oxide sensor 14 exceeds y2, the power supply / control device 15 is energized to decompose and remove the nitrogen oxide. Is At times t2 and t4 when the nitrogen oxide concentration falls below y1, the power supply is stopped.
  • the power supply control device 15 can operate while increasing or decreasing the amount of current to be supplied according to the amount of increase or decrease in the nitrogen oxide concentration.
  • a low-power-consumption nitrogen oxide decomposer capable of coping with a change in the concentration of nitrogen oxide and efficiently utilizing electric energy is obtained.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a nitrogen oxide decomposing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • Embodiment 4 includes a case 1 shown in FIG. 8 (a) and a case 2 shown in FIG. 8 (b). Each of these cases 1 and 2 has one gas supply port 16 and one gas outlet 17.
  • the first electrode layer 3 and the second electrode layer 4 are arranged on one surface 2a of the solid electrolyte membrane 2 and separated from each other, and the second electrode layer 4 Above, A metal oxide 5 and a platinum group catalyst 6 are arranged.
  • Case 1 in FIG. 8 (a) is similar to the gas from the gas supply ports 9 and 11 of the first embodiment, and is similar to the gas from the gas supply port 16 through the water vapor (H 20 ), the nitrogen gas (N 2 ) oxide gas (NO), is supplied oxygen gas (0 2) and helium gas (H e), the first electrode layer 3 side is an anode, is a case in which the reaction takes place with water vapor (H 2 0) .
  • the first electrode layer 3 and the second electrode layer 4 are provided on the same plane of the surface of the solid electrolyte membrane 2 respectively.
  • the materials constituting the solid electrolyte membrane 2 and the first and second electrode layers 3 and 4 are the same as those in the first embodiment.
  • a platinum group catalyst 6 supported on a hydrogen-terminated zeolite, which is a porous metal oxide 5 is provided with, for example, iridium.
  • the fourth embodiment unlike the first embodiment (see FIG. 1) in which the space in the frame 7 is divided into the upper processing chamber 7d and the lower processing chamber 7e by the solid electrolyte membrane 2, Reactions on the anode and cathode sides occur in the same processing chamber 7f.
  • one gas supply port 16 can be used as the anode gas supply port 9 and the cathode gas supply port 11, but as a result, the anode gas and the cathode gas are mixed.
  • the desired reaction occurs by the action of the anode catalyst and the cathode catalyst provided in each of the electrodes, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the nitrogen oxide decomposing device can be simplified and downsized. This makes it possible to install the device near the source of nitrogen oxides, and to efficiently decompose and remove nitrogen oxides in a high-concentration region.
  • the nitrogen oxide decomposing element and the nitrogen oxide decomposing device provided with the same according to the present invention can be used for exhaust gas treatment of automobiles, distributed cogeneration systems, It has a wide range of applications, such as air purification of closed spaces such as distance tunnels or factories.

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Abstract

　酸化剤や触媒として環境や人体への影響が懸念される材料を用いず、比較的低温で処理が行える窒素酸化物分解素子および窒素酸化物分解装置である。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２と、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の電極層３と、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の電極層４と、第２の電極層４に隣接して配設され多孔体の金属酸化物５に担持された白金族触媒６を備えた窒素酸化物分解素子１を提案する。また、窒素酸化物センサ１４を金属酸化物５に担持された白金族触媒６の近傍に設置し、この窒素酸化物センサ１４により検知された窒素酸化物の濃度に対応して、電源・制御装置１５により第１、第２の電極層３、４間を流れる電流の大きさおよび通電時間を制御することにより、電気エネルギーを効率的に利用できる低消費電力の窒素酸化物分解装置が得られた。

Description

明 細 書 窒素酸化物分解素子およびこれを備えた窒素酸化物分解装置 技術分野
本発明は、 窒素酸化物を分解、 除去する窒素酸化物分解素子およびこ れを備えた窒素酸化物分解装置に関する。 背景技術
窒素酸化物を分解、 除去する窒素酸化物浄化システムは、 自動車の排 気ガス処理や分散型コ一ジェネレーションシステム、長距離トンネルま たは工場等の閉鎖空間の空気清浄化等の幅広い用途があり、将来的にも 需要増加が見込まれている。 窒素酸化物を除去する従来の技術として、 例えば特許文献 1として、 特開 2002— 153755号公報がある。 この特許文献 1には、 アンモニアを触媒的に用い窒素酸化物 0 (を浄 化する方法が開示されている。 この方法では、 アンモニア分子 （NH3 分子） は隣接する貴金属を介して貴金属に吸着されている一酸化窒素 (NO)に電子を供給し、 その結果、一酸化窒素（NO)は窒素原子（N 原子） と酸素原子 （0原子） に解離し易くなり、 窒素原子 （N原子） は 窒素分子 （N2分子） なることが開示されている。 この際、 流通される ガス温度は 400°Cである。
また、 窒素酸化物を除去するその他の従来技術として特許文献 2、 特 開平 11一 342313号公報がある。 この特許文献 2では、 安全性の 高い酸化剤であるオゾンを使用して各種有機系汚染物、 悪臭成分、 細菌 類などの有害物質を含有するガスを処理することができる有害物質含 有ガス処理方法およびそのための装置が開示されている。特許文献 2で は、 有害物質含有ガスにオゾンを添加、 混合した後、 オゾンを吸着し、 かつ有害物質を吸着する高シリカ吸着剤を充填した吸着剤層を流過さ せることによって、ガス中の有害物質をオゾンの作用により無害化する ことが提案されている。
しかしながら、 特許文献 1で提示された方法では、 璟境および人体へ の配慮からアンモニアを用いることは望ましくなく、さらに 4 0 0 °Cの 高温で処理せねばならぬこと、窒素酸化物濃度の変動に対応した処理が 困難であり未反応アンモニアの処理が必要であるという問題点があつ た。 また、 特許文献 2の方法においても、 吸着した窒素酸化物を脱着し 吸着剤を再生させる場合、 3 0 0〜4 0 0。Cの高温で処理する必要があ つ,こ。
本発明は、 上述のような課題を解決するためになされたもので、 第 1 の目的は、酸化剤や触媒として環境や人体への影響が懸念される材料を 用いず、比較的低温で処理が行える窒素酸化物分解素子を提案すること である。
また、 第 2の目的は、 上記窒素酸化物分解素子を用いた窒素酸化物分 解装置を提案することである。 発明の開示 .
本発明に係わる窒素酸化物分解素子は、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もの である。 本発明の窒素酸化物分解素子によれば、酸化剤や触媒として環境や人 体への影響が懸念される材料を用いず、 比較的低温 （6 0 °C〜8 0 °C) で処理が行える窒素酸化物分解素子が得られた。
また、 本発明に係わる窒素酸化物分解装置は、 上記の窒素酸化物分解 素子およびこれを保持するフレームと、 このフレーム内に陽極ガスおよ び陰極ガスを供給するガス供給口と、前記フレーム内のガスを外部に排 出するガス排出口と、 前記第 1、 第 2の電極間に直流電圧を印加する電 源とを備えたものである。
本発明の窒素酸化物分解装置によれば、酸化剤や触媒として環境や人 体への影響が懸念される材料を用いず、 比較的低温 （6 0 °C〜8 0 °C) で処理が行える窒素酸化物分解装置が得られた。 図面の簡単な説明
第 1図は、本発明の実施の形態 1である窒素酸化物分解装置を示す概 略図である。
第 2図は、本発明の実施の形態 1である窒素酸化物分解装置の 6 0 °C における一酸化窒素の除去に対する電流効果を表した図である。
第 3図は、本発明の実施の形態 1である窒素酸化物分解装置の 7 0 °C における一酸化窒素の除去に対する電流効果を表した図である。
第 4図は、本発明の実施の形態 1である窒素酸化物分解装置の 8 0 °C における一酸化窒素の除去に対する電流効果を表した図である。
第 5図は、本発明の実施の形態 1である窒素酸化物分解装置の 6 0 °C、 7 0 °C、 8 0 °Cにおける窒素酸化物の除去に対する電流効果を示す図で 00る。
第 6図は、本発明の実施の形態 3である窒素酸化物分解装置を示す概 略図である。 第 Ί図は、本発明の実施の形態 3である窒素酸化物分解装置の動作お よび効果を示す図である。
第 8図は、本発明の実施の形態 4である窒素酸化物分解装置を示す概 略図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態 1 .
第 1図は、本発明の実施の形態 1における窒素酸化物分解素子および 窒素酸化物分解装置の構成を示す概略図である。
本実施の形態 1における窒素酸化物分解装置は、窒素酸化物分解素子 1とそれを収容するフレーム 7を備えている。窒素酸化物分解素子 1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 2、 この固体電 解質膜 2.の表面の一部に接触して配設された電子導電性基材と陽極酸 化を促進する触媒 （以下、 陽極触媒と称す） よりなる第 1の電極層 3、 固体電解質膜 2の表面の他の部分に接触して配設された電子導電性基 材と陰極還元を促進する触媒（以下、 陰極触媒と称す） よりなる第 2の 電極層 4、および第 2の電極層 4に隣接して配設された多孔体の金属酸 化物 5に担持された白金族触媒 6を備えている。
固体電解質膜 2は、 相対向する平面 2 a、 2 bを有するもので、 それ それの平面 2 a、 2 b上には、第 1の電極層 3と第 2の電極層 4が密着 して形成されている。
本実施の形態 1では、 固体電解質膜 2として、 デュポン社製のナフィ オン 1 1 7 (商品名）、 また第 1の電極層 3および第 2の電極層 4とし て、 多孔性の白金薄膜層と多孔性チタンがめっきにより積層され、 この チタン表面にさらに白金めつきを施した給電体がそれそれ用いられて おり、表面の白金めつきが陽極触媒および陰極触媒の機能を有している。 なお、本実施の形態 1では陽極触媒と陰極触媒としていずれも白金を 用いているが、 これらは同じものである必要はなく、 陽極触媒としては 白金の他にイリジウム、酸化イリジウム等を用いることができる。なお、 また第 1の電極層 3と第 2の電極層 4がそれそれ陽極触媒、陰極触媒を 備えていない場合、窒素酸化物分解素子 1に非常に高い電圧をかけなけ れば陽極酸化と陰極還元の反応が速やかに促進しないため、これらの触 媒は必要不可欠なものである。
さらに、窒素酸化物を吸蔵し濃縮する機能を有する多孔体の金属酸化 物 5が第 2の電極層 4に接触して配設され、 この金属酸化物 5にば白金 族触媒 6である白金が lwt %の重量比で担持されている。 すなわち、 多孔体である金属酸化物 5の孔の中に白金族触媒 6である金属分子が 収まっている状態にある。多孔体の金属酸化物 5に白金族触媒 6を担持 させる方法としては、 白金成分を含む溶液、 例えば塩化白金酸 （H2P t C 16) 水溶液に多孔体を含浸させ、 400°C程度に加熱することに より白金が多孔体に担持される。本実施の形態 1では、 多孔体の金属酸 化物 5として水素終端形のゼォライ トを用いている。ゼォライ トは成分 として酸化アルミニウムと酸化シリコンを含むもので一般式 WmZnO 2η · s Η20を用いて示される。 ただし、 この一般式において、 Wはナ トリウム （Na)ヽ カルシウム （Ca)ヽ カリウム （K)ヽ ノ リゥム （B a)、 ストロンチュウム （Sr) のいずれかであり、 また Zはシリコン (S i) +アルミニウム （A1)で構成され、 シリコン （S i) とアル ミニゥム （A1) の比は 1より大きく （S i/Al> 1) であり、 s-は 一定しない。
また、 本実施の形態 1で用いられる金属酸化物 5は、 酸性酸化物また は両性酸化物である。 酸性酸化物とは、 塩基（アルカリ） と反応して塩 W
6 を作るものであり、 遷移金属の高酸化数酸化物、 例えば酸化チタン （T i 02) がこれに属する。 これに対し両性酸化物とは一つの酸化物で塩 基に対しては酸性を示し、 酸に対しては塩基性を示すもので、例えば酸 化アルミニウム （A 1203) がこれに属する。
5 以上の固体電解質膜 2、 第 1の電極層 3、 第 2の電極層 4および金属 酸化物 5に担持された白金族触媒 6より構成される窒素酸化物分解素 子 1は、 フレーム 7により保持されている。 フレーム 7は、 環状の枠体 7 a、その上端面に 0リング 8 aを介して気密に接合する上側蓋体 7 b、 その下端面に 0リング 8 bを介して気密に接合する下側蓋体 7 cより
10 構成されている。 フレーム 7内の空間は、 固体電解質膜 2によって第 1 の電極層 3側と第 2の電極層 4側に分断され、 上側処理室 7 dと、 下側 処理室 7 eが形成されている。上側蓋体 7 bには陽極ガス供給口 9およ び陽極ガス排出口 1 0が取り付けられ、上側処理室 7 d内に陽極ガス供 給口 9より水蒸気 （H20) と窒素 （N2) の混合ガスが供給される。
15 窒素 （N2) は空気に置き換えても構わない。 また、 下側蓋体 7 cには 陰極ガス供給口 1 1および陰極ガス排出口 1 2が取り付けられ、下側処 理室 7 e内に陰極ガス供給口 1 1より窒素酸化物である一酸化窒素（N 0)、 酸素 （02) およびヘリウム （H e) の混合ガスが供給される。 本実施の形態 1における窒素酸化物分解素子 1の各場所における反 0 応を以下に示す。
第 1の電極層上の反応 （陽極反応）
E20→2 E + + 1/202 + 2 e一 (化 1 )
第 2の電極層上の反応 （陰極反応）
2 H + + l/202 + 2 e~→ H20 (化 2)
5 2 H + + 2 e一— H„ (化 3)
2 H + + 2 NO + 2 Θ ~→ N2+ H90+ 1/202 (化 4) 2 H++ 2 e— + l/2 NO+ l/402 1/4 N2+H20 (化 5 )
2 H + + 2 e— + 2/3 NO+ 1/302"> 1/3 N20 + H20 (ィ匕 6 ) N20 + 2 H + + 2 e—→ N2+ H20 (化"
白金族触媒上の反応 （陰極側）
H2 + 2 NO N2 + H20+ 1/202 (化 8 )
2 H2 + NO + 1/202→ 2/ 1 Ν2 + 2 Η20 (化 9 ) 3/2 H2 + NO+ 1/202→ 1/2 Ν20 + 3/2 Η20 (化 1 0 )
N20 + H2 N„+ H20 (化 1 1 )
本実施の形態 1における窒素酸化物分解素子 1の作用について上記 ィ匕 1〜化 1 1を用いて説明する。第 1の電極層 3側である上側処理室 7 d内に陽極ガス供給口 9より水蒸気含有窒素ガスを供給し、第 1の電極 層 3に接触させる。 同時に、 第 2の電極層 4側である下側処理室 7 e内 に陰極ガス供給口 1 1より窒素酸化物含有ガスを供給し、第 2の電極層 4に接触させる。この状態において直流電源 1 3の通電を開始し、第 1、 第 2の電極層 3、 4間に直流電圧を印加すると、第 1の電極層 3は陽極、 第 2の電極層 4は陰極となり、それそれに備えられた触媒の作用により 陽極酸化、 陰極還元が起こる。
まず、 陽極である第 1の電極層 3では、 式 （化 1 ) に示すように水分 子 （H20) が電気分解され水素イオン （H"1") が生成する。 この水素 イオンは、 固体電解質膜 2を通って第 2の電極層 4側へ移動し、 第 2の 電極層 4上において窒素酸化物 （NO) と反応し、 式 （化 4)、 （化 5 ) に示すように窒素酸化物は窒素分子 （N2) と水分子に電気化学的に還 元分解される。 また、 式 （ィ匕 6 ) に示すように一酸化二窒素 （N20) W
8 が生成された場合は、 式 （化 7) に示すようにさらに還元分解され窒素 分子と水分子に還元分解される。 また、 陰極側の白金族触媒 6上におい ては、 第 2の電極層 4上で生成した水素分子 （化 3) と窒素酸化物が白 金族触媒 6の作用により反応し、 式 （化 8) 〜 （化 11) に示すように 5 窒素酸化物が化学的に還元分解される。
このように、本実施の形態 1における窒素酸化物分解素子 1において は、 分子のみが関与する化学的還元反応（式（化 8)〜 （化 1 1)) と、 イオンが関与する電気化学的還元反応 （式 （化 1) ~ (化 7)) の 2種 類の反応によって窒素酸化物が分解される。 これら 2種類の反応は、 同
10 時に起こる場合と、 一方だけが起こる場合がある。
以上のように構成された窒素酸化物分解装置において、 反応面、 すな わち第 1、第 2の電極層 3、 4の各面積が 0.8 cm2であり、ヘリゥム（H e) ガス中に窒素酸化物である一酸化窒素の濃度を 100 Oppm とし て流速 1 Oml/minで供給し、第 1、第 2の電極層 3、 4間に直流定電
15 流を供給した場合の、 窒素酸化物の除去に対する電流効果を第 2図、 第 3図、 第 4図に示す。 ここで、 窒素酸化物 （N0X) とは、 NOと N02 との和である。 第 2図、 第 3図、 第 4図は、 それそれ 60°C、 70°C, 80°Cにおいて分解された NO xの割合を、陰極ガス排出口 12から排 出されたガスを分析装置にて分析することにより求めたものである。
20 すなわち、 （分解された NOxの割合％) = { (供給口における NOx 濃度 （0. 1%)) — （排出口における NOx濃度％)} ÷ (供給口にお ける NOx濃度 （0. 1%)) X 100によって求めている。 なお、 こ こでは NOx濃度とは、 N〇と N02との濃度の和である。
第 5図は、縦軸に排出口における一酸化窒素濃度、横軸に電流を取り、
25 第 2図、 第 3図、 第 4図をグラフ化したものである。 曲線 Aは第 2図の 60°C、 曲線 Bは第 3図の 70°C、 曲線 Cは第 4図の 80°Cを示す。第 5図に示すように、いずれの温度においても電流密度の増大とともに窒 素酸化物の分解除去効果は増大し、 1 5 mAZ c m2以上の電流密度域で 約 8 0 %の窒素酸化物が除去できた。 また、 この中では最も高温である 8 0 °Cにおける窒素酸化物除去効果が 6 0 °C、 7 0 °Cの結果と比べて劣 ることから、 8 0 °C以上の高温にした場合でもこれ以上の効果は得られ ないことを示している。 すなわち、 本実施の形態における窒素酸化物分 解装置は 6 0 °C〜8 0 °Cの比較的低温においてその効果を充分に発揮 することができる。
このように、 本実施の形態 1によれば、 固体電解質膜 2表面の相対向 する平面 2 a、 2 bにそれそれ配設された第 1の電極層 3および第 2の 電極層 4と、第 2の電極層 4に隣接して配設された多孔体の金属酸化物 5に担持された白金族触媒 6とを備えた窒素酸化物分解素子 1が提案 され、 この窒素酸化物分解素子 1をフレーム 7で保持し、 フレーム 7内 に陽極ガス供給口 9より陽極ガスとして水蒸気含有ガスを、陰極ガス供 給口 1 1より陰極ガスとして窒素酸化物含有ガスを供給し、直流電源 1 3により第 1、第 2の電極層 3、 4間に直流電圧を印加することにより、 酸化剤や触媒として璟境ゃ人体への影響が懸念される材料を用いずに、 比較的低温（6 0 °C；〜 8 0 °C)で処理が行える窒素酸化物分解装置が得 られた。
なお、 本実施の形態 1では、 白金族触媒 6を担持する多孔体の金属酸 化物 5として水素終端形のゼォライ トを用いた例を示したが、二酸化チ タン、 二酸化ジルコニウム、 酸化アルミニウム、 酸化シリコン、 酸化マ グネシゥム、酸化スズのうちの少なくとも一成分を含む金属酸化物を用 いた場合においても同様の効果が得られる。 また本実施の形態 1では、 金属酸化物 5に担持された白金族触媒 6として白金を用いた例を示し たが、 イリジウム、 パラジウムであっても同様の効果が得られる。 実施の形態 2 .
本発明の実施の形態 2における窒素酸化物分解素子は、上記実施の形 態 1による窒素酸化物分解素子 1 (第 1図参照）の固体電解質膜 2と第 2の電極層 4の間に、 電子導電性基材、 固体電解質膜、 白金族触媒およ び陰極触媒とを含む混合層を密着して配設したものである（図示は省略 する）。 この混合層は、 白金族触媒と陰極触媒、 微粒子化された電子導 電性基材と微粒子化された固体電解質膜とを溶液中に分散し、加熱する ことにより揮発成分を気化させ、微粒子成分を接合することにより形成 することができる。
上記実施の形態 1で説明した電気化学反応が各電極と固体電解質膜 の界面で起こることから、界面の面積に比例して反応量および反応速度 は増大する。本実施の形態 2では、 第 2の電極層 4側において電極と固 体電解質膜の界面すなわち電気化学反応の反応サイ トを増大させるこ とにより、 窒素酸化物の電気化学的還元反応の効率向上を図った。 実施の形態 3 .
第 6図は、本発明の実施の形態 3における窒素酸化物分解装置を示す 概略図である。 図中、 同一、 相当部分には同一符号を付し説明を省略す る。本実施の形態における窒素酸化物分解装置は、 窒素酸化物濃度を検 知する窒素酸化物センサ 1 4と、 この窒素酸化物センサ 1 4により検知 された窒素酸化物の濃度に対応して第 1、 第 2の電極層 3、 4間を流れ る電流の大きさおよび通電時間を制御する電源 ·制御装置 1 5を備えて いる。 これにより、 窒素酸化物の濃度に応じて窒素酸化物分解素子 1に 流れる電流の大きさおよび通電時間を制御することが可能なものであ る。 なお、 窒素酸化物センサ 1 4は、 陰極側の金属酸化物 5に担持され た白金族触媒 6の近傍に設置されることが望ましい。例えば、 窒素酸化 物分解素子 1の 1 0分の 1程度の大きさの受感部を備えた窒素酸化物 センサ 1 4を金属酸化物 5の近傍に固定し、信号線を経由して外部に情 報を取り出す。
本実施の形態における窒素酸化物分解装置の動作および効果につい て第 7図を用いて説明する。 図において、 y l、 y 2は予め設定されて いる窒素酸化物濃度値であり、 y lは通電停止濃度、 y 2は通電開始濃 度である。 すなわち、窒素酸化物センサ 1 4によって検知された窒素酸 化物濃度が y 2を超えた時点 t 1、 t 3において電源 ·制御装置 1 5の 通電が開始され、 窒素酸化物の分解、 除去が行われる。 また、 窒素酸化 物濃度が y 1以下に低下した時点 t 2、 t 4になると通電が停止される。 このため、 大気中の窒素酸化物濃度が高くなつた場合や、 金属酸化物 5 に担持された白金族触媒 6に吸蔵 ·蓄積された窒素酸化物が多量になり、 その量（吸蔵濃度） に平衡する気相の窒素酸化物濃度が高くなつた場合 にのみ窒素酸化物分解素子 1に電流が流れ、 窒素酸化物が分解、 除去さ れる。 さらに、 図示していないが、 電源 '制御装置 1 5は、 窒素酸化物 濃度の増減量に応じて、通電する電流量を増減しながら作動することも 可能である。
以上のように、 本実施の形態によれば、 窒素酸化物の濃度変化に対応 でき、電気工ネルギ一を効率的に利用できる低消費電力の窒素酸化物分 解装置が得られる。
実施の形態 4 .
第 8図は、本発明の実施の形態 4における窒素酸化物分解装置を示す 概略図である。この実施の形態 4には、第 8図（a )に示すケース 1と、 第 8図 （b ) に示すケース 2がある。 これらのケース 1、 2は、 それそ れ 1つのガス供給口 1 6と 1つのガス排出口 1 7を有する。 また、 ケ一 ス 1、 2とも、 固体電解質膜 2の 1つの表面 2 a上に、 互いに離れて、 第 1の電極層 3と第 2の電極層 4が配置され、 第 2の電極層 4上には、 金属酸化物 5および白金族触媒 6が配置されている。
第 8図 （a) のケース 1は、 実施の形態 1のガス供給口 9、 1 1から のガスと同じく、 ガス供給口 16から、 水蒸気 （H20)、 窒素ガス （N 2)、 一酸化窒素ガス （NO)、 酸素ガス （02)およびヘリウムガス （H e) が供給され、 陽極である第 1の電極層 3側で、 水蒸気 （H20) と の反応が起こるケースである。 また、 第 8図 （b) のケース 2は、 ガス 供給口 16から、水蒸気（H20)、窒素ガス（N2)、一酸化窒素ガス（N 0)、 酸素ガス （02)、 ヘリウムガス （He) および炭化水素ガス （C H4)が供給され、 陽極である第 1の電極層 3側に炭化水素（CH4) と 水蒸気との反応が起こるケースである。 なお、 図中、 同一、 相当部分に は同一符号を付し説明を省略する。
本実施の形態 4における窒素酸化物分解装置は、第 1の電極層 3およ び第 2の電極層 4を、固体電解質膜 2表面の同一平面上にそれそれ設け たものである。 固体電解質膜 2および第 1、 第 2の電極層 3、 4を構成 する材料は上記実施の形態 1と同様である。 また、 第 2の電極層 4上に は、多孔体の金属酸化物 5である水素終端形のゼォライ トに担持された 白金族触媒 6として例えばィリジゥムを備えている。 これら第 1、 第 2 の電極層 3、 4に水蒸気含有ガスと窒素酸化物含有ガスの混合ガスを接 触させることにより、 上記実施の形態 1と同様に窒素酸化物を分解、 除 去するものである。本実施の形態 4における窒素酸化物分解素子の各場 所における反応を、 ケース 1とケース 2の場合について以下に示す。 ケ―ス 1
(陽極） 2 H20 4HT + 02 + 4 e— (ィ匕 12 )
(陰極） 2NO + 4H + + 4 e一 → N2 + 2H20 (ィ匕 13 ) (全体） 2NO -> N2 + 02 (ィ匕 14)
ケース 2 (陽極） CH4 + 2H20 → 8H + + C02 + 8 e~ (ィ匕 15 )
(陰極） 4 NO + 8 H + + 8 e一 → 2 N2 + 4 H20 (化 16 ) (全体） 4NO + CH4 → 2N2 + C02 +2H20 (ィ匕 17) ケース 1では、 陽極である第 1の電極層 3において、 式 （化 12) に 示すように水分子 （H20) が電気分解され水素イオン （H + ) が生成 する。 また、 ケース 2では、 式 （化 15) に示すように水分子と炭化水 素 （CH4) が電気分解され、 水素イオンと二酸化炭素 （C02) が生 成する。 これらの水素イオンは、 固体電解質膜 2を通って第 2の電極層 4側へ移動し、 式（化 13)、 （化 16)に示すように窒素酸化物（NO) は窒素 （N2) と水分子 （H20) に還元分解される。
本実施の形態 4では、固体電解質膜 2によってフレーム 7内の空間が 上側処理室 7 dと下側処理室 7 eに分断されていた上記実施の形態 1 (第 1図参照） とは異なり、 陽極側、 陰極側の反応が同じ処理室 7 f内 で起こるようになつている。 このため、 陽極ガス供給口 9と陰極ガス供 給口 11を兼用して 1つのガス供給口 16とすることができるが、その 結果、 陽極ガスと陰極ガスが混ざり合う。 しかし、 それそれの電極に備 えられた陽極触媒および陰極触媒の作用により目的とする反応が起こ るため、 上記実施の形態 1と同様の効果が得られる。 さらに、 装置の構 成部品が減少し、 また平面での素子の集積化が可能となるため、 窒素酸 化物分解装置の簡易化および小型化が図られる。 これにより、 窒素酸化 物の発生源近傍に設置することが可能となり、窒素酸化物の高濃度領域 において効率的に分解除去が行える。 産業上の利用可能性
本発明による窒素酸化物分解素子およびこれを備えた窒素酸化物分解装置 は、 自動車の排気ガス処理や分散型コ一ジヱネレーシヨンシステム、 長 距離トンネルまたは工場等の閉鎖空間の空気清浄化等の幅広い用途が ある。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 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こと を特徴とする窒素酸化物分解素子。
2 . 前記第 1、 第 2の電極は、 前記固体電解質膜表面の相対向する平 面上にそれそれ設けられていることを特徴とする請求項 1記載 の窒素酸化物分解素子。
3 . 前記第 1、 第 2の電極は、 前記固体電解質膜表面の同一平面上に それそれ設けられていることを特徴とする請求項 1記載の窒素 酸化物分解素子。
4 . 前記固体電解質膜と前記第 2の電極の間に、 電子導電性基材と、 固体電解質膜と、 白金族触媒および陰極触媒とを含む混合層を設 けたことを特徴とする請求項 1記載の窒素酸化物分解素子。
5 . 前記金属酸化物は、 酸性酸化物または両性酸化物であることを特 徴とする請求項 1記載の窒素酸化物分解素子。
6 . 前記金属酸化物は、 二酸化チタン、 二酸化ジルコニウム、 酸化ァ ルミ二ゥム、 酸化シリコン、 酸化マグネシウム、 酸化スズのうち 少なくとも一成分を含むことを特徴とする請求項 5記載の窒素 酸化物分解素子。
7 . 前記白金族触媒は、 白金、 イリジウム、 パラジウムのうち少なく とも一成分を含むことを特徴とする請求項 1記載の窒素酸化物 分解素子。
8 . 請求項 1〜請求項 7のいずれか一項に記載の前記窒素酸化物分 解素子およびこれを保持するフレームと、 前記フレーム内に陽極 ガスおよび陰極ガスを供給するガス供給口と、 前記フレーム内の ガスを外部に排出するガス排出口と、 前記第 1、 第 2の電極間に 直流電圧を印加する電源とを備えたことを特徴とする窒素酸化 物分解装置。
9 . 前記陽極ガスとして、 水蒸気含有ガスを供給することを特徴とす る請求項 8記載の窒素酸化物分解装置。
1 0 . 前記陰極ガスとして、 窒素酸化物含有ガスを供給することを特徴 とする請求項 8記載の窒素酸化物分解装置。
1 1 . 窒素酸化物濃度を検知するセンサと、 このセンサにより検知され た窒素酸化物の濃度に対応して前記第 1、第 2の電極間を流れる 電流の大きさおよび通電時間を制御する制御装置を備えたこと を特徴とする請求項 8記載の窒素酸化物分解装置。
1 2 . 前記センサは、 前記金属酸化物に担持された前記白金族触媒の近 傍に設置されていることを特徴とする請求項 1 1記載の窒素酸
.化物分解装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4664189B2 (ja) * 2005-11-09 2011-04-06 三菱電機株式会社 汚染物分解装置
FR2895274B1 (fr) * 2005-12-23 2008-04-04 Peugeot Citroen Automobiles Sa Catalyseur pour ligne d'echappement de moteur, dispositif de reduction des emissions polluantes incluant ce catalyseur et utilisations de ce dispositif
JP5147681B2 (ja) * 2006-03-01 2013-02-20 三菱電機株式会社 有害ガス処理装置および水処理装置
JP2007292010A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Toyota Motor Corp 内燃機関から排気される窒素酸化物を含む排気ガスの浄化
US20080038621A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-14 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical devices
JP2008272210A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 脱臭素子とそれを用いた脱臭方法および調理器具
JP2009125622A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Toyota Industries Corp 排気ガスの浄化装置
JP4525748B2 (ja) * 2007-12-20 2010-08-18 株式会社豊田自動織機 排気ガス処理装置
CN102272355A (zh) * 2008-12-08 2011-12-07 南澳大利亚大学 纳米多孔材料的制备
JP2010180799A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Toyota Industries Corp 排気ガス浄化装置
US8916033B2 (en) * 2009-11-18 2014-12-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gas decomposition apparatus
DE102010028146A1 (de) * 2010-04-23 2011-10-27 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer NH3-SCR-Reaktor
CN105169900A (zh) * 2014-05-30 2015-12-23 通用电气公司 氮氧化物分解方法和装置
KR102566436B1 (ko) * 2015-08-18 2023-08-18 한국과학기술원 철-에틸렌디아민사아세트산을 이용한 질소화합물 포집용 전기분해장치
JP6881279B2 (ja) * 2017-12-26 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 電気化学リアクタ及び電気化学リアクタを備えた内燃機関
CN109772165B (zh) * 2018-12-14 2021-09-14 深圳大学 一种尾气净化反应器及其制备方法与尾气净化反应电堆
CN111841277A (zh) * 2020-07-14 2020-10-30 南京工程学院 以水蒸气为反应载体的电化学管式脱硝反应器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH067642A (ja) * 1992-04-14 1994-01-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 窒素酸化物の除去方法
JPH07246318A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 窒素酸化物の還元方法
JPH08168673A (ja) * 1994-12-14 1996-07-02 Agency Of Ind Science & Technol 排気ガスの処理方法
JP2002204960A (ja) * 2001-01-10 2002-07-23 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3644090A1 (de) * 1986-12-23 1988-07-07 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgasen
US5272871A (en) * 1991-05-24 1993-12-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Method and apparatus for reducing nitrogen oxides from internal combustion engine
DE69311832T2 (de) * 1992-04-14 1997-10-16 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden
DE4446280C2 (de) * 1994-12-23 1998-02-19 Daimler Benz Ag Verfahren und eine Katalysatoreinheit zur Reduktion von Schadstoffen, insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen
DE19713633C1 (de) * 1997-04-02 1999-01-28 Dornier Gmbh Verfahren zur NO-Entfernung aus motorischen Abgasen
PL339209A1 (en) * 1997-09-09 2000-12-04 Aea Technology Plc Method of purifying emitted gaseous substances

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH067642A (ja) * 1992-04-14 1994-01-18 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 窒素酸化物の除去方法
JPH07246318A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 窒素酸化物の還元方法
JPH08168673A (ja) * 1994-12-14 1996-07-02 Agency Of Ind Science & Technol 排気ガスの処理方法
JP2002204960A (ja) * 2001-01-10 2002-07-23 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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