炭化水素燃焼触媒の短期寿命予測法の開発

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触媒燃焼方式では、触媒が長時間苛酷な反応雰囲気に曝されるために劣化が著しく、その実用化および性能向上の為には長寿命触媒の開発が急務となっている。しかし、長寿命触媒の開発には、長時間にわたる触媒の寿命試験が要求されるため、多大の経費と期間を要する。本研究では、我々が提案した周期的パルス法による反応雰囲気下でのシンタリング促進法をアルミナ担持白金触媒上での燃焼反応に適用して燃焼触媒の短期寿命予測法として確立することを目的として以下の研究を行った。1)劣化挙動の測定:0.14%Pt/Al_2O_3触媒を用いて、周期的パルス法によってメタン燃焼反応中における劣化加速試験を行い、約200時間にわたる加速条件下の劣化挙動を追跡し、同時にメタン燃焼の流通反応によって定常反応条件下での劣化挙動を追跡した。2)劣化速度の解析:上で測定した劣化挙動を非線形最小自乗法により解析し、定常条件下および加速条件下の劣化挙動がともに1次の劣化速度式により表しうることを確認した。3)周期の影響の検討:周期を0から120秒の範囲で変えて、1と同様の劣化試験を行い、劣化挙動を2で確立した劣化速度式により解析した。その結果、周期30秒の時に劣化速度が最大になることが明かとなった。4)分圧の影響の検討:メタンと酸素の分圧を変えて3と同様の実験と解析を行い、分圧を標準の倍にすることによって劣化速度をさらに高めうることを確認した。5)劣化加速試験条件の確立:以上の結果を総合して、メタン燃焼反応中における劣化を約20倍に促進し、触媒寿命を短期間で予測するための試験条件を確立した。