非平衡プラズマと触媒を用いた燃焼排ガス処理システムの開発

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ディーゼル内燃機関は耐久性、熱効率等で他の内燃機関よりも優れておりその有用性が認められている。一方で、ディーゼル排ガス中に含まれる窒素酸化物(以下NO_x)や微粒子(以下PM)による大気汚染が深刻であり、その浄化技術の開発が急務である。本研究では非平衡プラズマと触媒の併用による排ガス処理を目的とし、低温、酸素リッチ条件下における排ガス処理試験を行った。模擬排ガス及び実排ガスを用いてPMの捕集及び酸化除去、さらにNO_xとPMの同時除去について実験を行った。放電反応器の粒子捕集性能を評価するため、DC、AC、もしくはパルス高電圧を用い試験を行った結果、ペレット充填型反応器を用いた室内微粒子捕集試験では、DCとパルス放電がSIE値10J/L〜20J/Lにて95%の高い捕集率を得た。白金触媒充填ペレット充填型反応器にC_2H_4を添加剤として用い実験を行ったところ、白金触媒では実排ガス除去に対する高い活性が得られない低温条件(150℃)においても、高電圧を印加することでNO_xからN_2やN_2Oへの還元反応が起こることを発見した。プロセスの高効率化及びハニカム触媒への適用を考慮し、触媒全面及び内部に放電を形成する手法について検討を行った。セラミックスプレートと直流及び交流高電圧を用いて実験を行った結果、セラミックス表面、内部の至る所において放電を発現させ全面放電が起こること見出した。また10μm〜100μm程度の空隙内において放電が可能であることを発見した。本手法を用いることで、添加剤フリーにて、NOからNO_2への酸化が行えることを示した。触媒調製法の一つである含浸法の乾燥、焼成プロセスにおいて電界を付加する新たな調製法を試みた。この触媒が従来の含浸法のものと比べ、プラズマと触媒によるガス処理に対して差異が出ることを発見した。さらにペレット触媒、フィルタ触媒を同様の方法で作成したところ、電界付加よって触媒物質分布に偏りが起こることを発見した。