(57)【要約】【課題】  窒素酸化物を分解する新規の方法及び装置を提供すること。【解決手段】  窒素酸化物を分解する方法は、第１の電極と、反対側の第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間の電解質と、電源とを備えるデバイスに窒素酸化物を含有するガス流を接触させるステップと、電源からの電流をパルスモードで第１及び第２の電極に通電して、窒素酸化物を分解するステップとを含む。これに関連する装置も記載される。【選択図】      図１
2015226903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物を分解する方法であって、
第１の電極と、反対側の第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間の電解質と、電源とを備えるデバイスに窒素酸化物を含有するガス流を接触させるステップと、
電源からの電流をパルスモードで第１及び第２の電極に通電して、窒素酸化物を分解するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
通電ステップが、約３００℃〜約１０００℃の温度で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
バルスモードにおいて電流は停止時の時間期間とは異なる時間期間で通電される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
バルスモードにおいて電流は停止時の時間期間と同じ時間期間で通電される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
電流が直流である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
第１の電極がアノードである、請求項１記載の方法。
【請求項７】
第１の電極が、酸素イオンを酸化して酸素にする材料を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
第２の電極がカソードである、請求項１記載の方法。
【請求項９】
第２の電極が、窒素酸化物を分解する材料を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
デバイスが、第２の電極の上に配置される吸着層を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
第２の電極が、窒素酸化物を吸着する吸着材料を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
デバイスが、管状構成又は平坦構成のものである、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
デバイスが集電体を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
窒素酸化物を分解するための装置であって、
窒素酸化物を含有するガス流を提供するガス源と、
ガス源と流体連通し、第１の電極と、反対側の第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間の電解質と、第１及び第２の電極にパルスモードで電流を通電して、窒素酸化物を分解する電源とを含むデバイスと
を備える、装置。
【請求項１５】
第１の電極がアノードである、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
第２の電極がカソードである、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
第２の電極が窒素酸化物を吸着する吸着材料を含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
デバイスが第２の電極の上に配置される吸着層を含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
デバイスが集電体を含む、請求項１４記載の装置。
【請求項２０】
ガス源が排気ガス源である、請求項１４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、窒素酸化物を分解する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素酸化物（ＮＯｘ、ＮＯ及び／又はＮＯ2を含む）は、環境にとって望ましくなく、管理されなければならない。窒素酸化物を窒素と酸素に分解する幾つかの手法が提案されている。しかしながら、一部の手法は、アンモニアなどの有害化合物を用いており、及び／又は複雑で高コストであることの他に硫酸アンモニウムを発生することにより二次汚染を引き起こしている。他の手法では、窒素酸化物の分解の際に電気を印加している間、比較的大きな電力量を消費している。従って、提案の手法の一部は、種々の産業で一般的に使用されているが、窒素酸化物を分解する新規の方法及び装置を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６８７８３５４号明細書
【発明の概要】
【０００４】
１つの態様において、本発明は、窒素酸化物を分解する方法に関し、本方法は、第１の電極と、反対側の第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間の電解質と、電源とを備えるデバイスに窒素酸化物を含有するガス流を接触させるステップと、電源からの電流をパルスモードで第１及び第２の電極に通電して、窒素酸化物を分解するステップとを含む。
【０００５】
別の態様において、本発明は、窒素酸化物を分解するための装置に関し、本装置が、窒素酸化物を含有するガス流を提供するガス源と、ガス源と流体連通し、第１の電極と、反対側の第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間の電解質と、第１及び第２の電極にパルスモードで電流を通電して、窒素酸化物を分解する電源とを含むデバイスとを備える。
【０００６】
本発明のこれら並びに他の特徴、態様、及び利点は、添付図面を参照しながら以下の説明を読むと一層よく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態の装置の概略断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の装置の概略断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態の装置の概略断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態の装置の概略断面図。
【図５】カソード層としてＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層を用いた反応器において、６００℃で直流５０ｍＡを通電して停止した時間の関数として、ガス流（Ｈｅと平衡した４００ｐｐｍのＮＯ、８０ｍｌ／ｍｉｎ）のＮＯ転化パーセンテージを示すグラフ。
【図６】カソード層としてＮｉＯ−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層とＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層をそれぞれ用いた反応器における、通電前と５０ｍＡの電流停止後５時間のガス流（Ｈｅと平衡した４００ｐｐｍのＮＯ、８０ｍｌ／ｍｉｎ）のＮＯ転化パーセンテージを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
特に規定のない限り、本明細書において用いられる技術的及び科学的用語は、本開示が帰属する技術の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」及び同様のものは、順序、数量、又は重要度を示すものではなく、むしろある要素を別の用途と区別するために使用される。本明細書で使用する「含む」、「備える」、又は「有する」、及びその変形形態は。以下後に記載する品目及びその等価物、並びに追加の品目を包含することを意味する。本明細書及び請求項全体を通じてここで使用される近似表現は、関連する基本的機能の変更をもたらすことなく、許容範囲内で変わることのできる定量的表現を修飾するのに適用することができる。従って、「約」などの１又は複数の用語により修飾される値は、指定される厳密な値に限定されるものではない。幾つかの事例では、近似表現は、値を測定するための計測器の精度に対応する場合がある。ここで及び本明細書及び請求項全体を通じて、範囲の限定は組合せ及び／又は置き換えが可能であり、このような範囲は、前後関係又は表現がそうでないことを示していない限り識別され且つここに包含される部分範囲全てを含む。
【０００９】
本明細書及び特許請求の範囲において、単数形は、前後関係から別段の明確な指示がない限り複数形態を含む。更に、本明細書で使用される「１以上の」という前置表現は、前置される用語の単数及び複数の両方を含み、従って当該用語の１つ又はそれ以上を含むことを意図している。
【００１０】
本明細書で使用される場合、用語「又は」は、提示されている参照の複数の構成要素を排除するものではなく、その少なくとも１つ（例えば、１つの材料）であることを意味し、前後の文脈からそうでないことを明確に示されていない限り、参照の構成要素の組合せを提示できる事例を含む。
【００１１】
本明細書全体を通じて、「ある実施形態」及びその他などへの言及は、本発明に関して記載された特定の要素（例えば、特徴、構造、及び／又は特性）が、本明細書で記載される少なくとも１つの実施形態に含まれており、他の実施形態に存在する場合もあり、存在しない場合もあることを意味する。これに加えて、記載される本発明の特徴要素は、様々な実施形態では任意の好適な様態で組合せることができる点を理解されたい。
【００１２】
本発明の実施形態は、窒素酸化物を分解する方法及び装置に関する。
【００１３】
本明細書で使用される場合、用語「窒素酸化物」は又は同様のものは、酸素と窒素の両方を含む分子を備えたガスを指し、例えば、一酸化窒素、二酸化窒素、又はこれらの組合せである。
【００１４】
図１、２、３、及び４を参照すると、本発明の実施形態の装置１０，２０，３０，４０は、窒素酸化物を含むガス流１２，２２，３２，４２を提供するためのガス源１１，２１，３１，４１と、ガス源１１，２１，３１，４１と流体連通したデバイス１００，２００，３００，４００とを備える。
【００１５】
窒素酸化物を含むガス流は、様々なガス源から提供することができる。ある実施形態では、ガス源は、ガスタービン、内燃エンジン、又は燃焼デバイスからのガス源である。ある実施形態では、ガス源は、ガス流を通過させる導管、チャネル、又は管体を含む。
【００１６】
ある実施形態では、デバイス１００，２００，３００，４００は、第１の電極１０１，２０１，３０１，４０１と、反対側の第２の電極１０２，２０２，３０２，４０２と、電源１０４，２０４，３０４，４０４とを含み、該電源は、第１の電極と第２の電極の間の電解質１０３，２０３，３０３，４０３と、窒素酸化物を分解するために電源１０４，２０４，３０４，４０４から第１及び第２の電極に電流をパルスモードで流すようにするコントローラ１１４，２１４，３１４，４１４を有する。
【００１７】
ある実施形態ではは、窒素酸化物は、通電前にデバイス１００，２００，３００，４００において直接分解することができる。窒素酸化物を含むガス流がデバイスと接触しているときには、窒素酸化物は、ＮＯ＝１／２Ｎ2＋１／２Ｏ2のような反応でカソードにおいて分解される。
【００１８】
しかしながら、以下で説明する実施例から分かるように、電流が流れると、上述のＮＯの直接分解に加えて、窒素酸化物はまた、カソードにおいてＮＯ＋２ｅ→１／２Ｎ2＋Ｏ2-の電気化学反応で分解することができる。これにより生成される酸素イオンは、カソードから電解質を通ってアノードに移動し、Ｏ2-−２ｅ  →１／２Ｏ2の反応で酸化されて酸素になる。デバイスにおける全体の反応は、ＮＯ＝１／２Ｎ2＋１／２Ｏ2となる。窒素酸化物の分解速度が上昇し、電流が停止した後の窒素酸化物の転化（分解）速度は、長い時間期間にわたって、通電前の窒素酸化物の転化速度よりも依然として高いままである。
【００１９】
従って、パルスモードで通電することにより、窒素酸化物の分解は、電流を流さない場合よりも高い転化速度を達成でき、連続的に通電する場合よりも少ない電力消費量となる。
【００２０】
窒素酸化物の分解は、好適な温度で可能である。ある実施形態では、通電ステップは、約３００℃〜約１０００℃の温度で行われる。
【００２１】
本明細書で使用される場合、用語「パルスモード」は、供試中の電流の連続通電とは対称的に、電流の通電と遮断を断続的に行うことを指す。パルスモードで電流をそれぞれ通電及び遮断する方式及び持続時間は、窒素酸化物の転化速度及び電力消費量が特定の状況に適合するものである限り、特定の装置、特定のガス流、及び分解環境に依存することができる。
【００２２】
ある実施形態では、パルスモードにおいて、電流の通電及び遮断が交互に行われる。ある実施形態では、バルスモードにおいて電流は、停止時の時間期間とは異なる時間期間で通電される。ある実施形態では、バルスモードにおいて電流は、停止時の時間期間と同じ時間期間で通電される。
【００２３】
電流は、通電前の転化速度よりも速い転化速度で窒素酸化物を分解するのに用いることができる電流とすることができる。ある実施形態では、電流は直流である。ある実施形態では、電流は、指定値に直接ジャンプすることによって通電される。ある実施形態では、電流は、指定値まで緩慢に掃引することにより通電される。
【００２４】
コントローラ１１４，２１４，３１４，４１４は、電流のオン及びオフ及び／又は増減を制御する機構とすることができる。ある実施形態では、コントローラは、電流をターンオン及びオフにするスイッチである。
【００２５】
ある実施形態では、第１の電極１０１，２０１，３０１，４０１はアノードである。アノードは、酸素イオンを酸化して酸素にする材料と、アノードにおいて用いることができる他の何れかの材料とを含むことができる。ある実施形態では、アノードは、ランタンストロンチウムマンガナイト（ＬＳＭ）（その非限定的で例示的な組成が（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）0.95ＭｎＯ3を含む）などのマンガナイト；プラチナとイットリア安定化ジルコニアの組合せ；プラチナとガドニウムがドープされたセリアとの組合せ；又はこれらの何れかの組合せを含む。
【００２６】
ある実施形態では、第２の電極１０２，２０２，３０２，４０２はカソードである。カソードは、窒素酸化物を窒素と酸素イオンとに分解する材料と、カソードにおいて用いることができる他の何れかの材料とを含むことができる。
【００２７】
ある実施形態では、カソードは、窒素酸化物の分解に触媒作用を及ぼす触媒を含む。ある実施形態では、カソードは、酸素の存在による影響が無いか又はほとんど無い状態で窒素酸化物の分解に触媒作用を及ぼす触媒を含む。窒素酸化物と共存する酸素は、カソードから排出することができる。
【００２８】
ある実施形態では、カソードは、窒素酸化物を吸着する吸着材料を有する。吸着材料の実施例には、限定ではないが、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化バリウム、及び酸化ストロンチウムが挙げられる。
【００２９】
ある実施形態では、カソードは、ランタンストロンチウムニッケルマンガナイト（ＬＳＮＭ）（その例示的な組成がＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3を含む）などのマンガナイト；酸化ニッケル（ＮｉＯ）；ＬＳＮＭとガドリウムドープセリア（ＧＤＣ、例えば、Ｇｄ0.1Ｃｅ0.9Ｏ1.95）の組合せ；ＬＳＮＭと酸化スカンジウム安定化ジルコニア（ＳＳＺ、例えば、Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x）の組合せ（５０ ｗｔ％比など）；ＬＳＮＭ、ＮｉＯ、及びＳＳＺの組合せ（４０ｗｔ％、３０ｗｔ％、及び３０ｗｔ％の比など）；ＮｉＯとＳＳＺの組合せ（５０ｗｔ％比など）の組合せ、プラチナとイットリア安定化ジルコニアの組合せ；プラチナとＧＤＣの組合せ；又はこれらの何れかの組合せを含む。
【００３０】
ある実施形態では、図３及び図４に示すように、デバイス３０，４０は、第２の電極３０２，４０２の上に直接配置されるか、或いは間に１又はそれ以上の中間層を備えて配置される吸着層３０５，４０５を含む。吸着層は、上記で説明したような、窒素酸化物を吸着する吸着材料を含むことができる。吸着材料は、追加の層を形成することなくカソード内部に配置することができる。
【００３１】
ある実施形態では、装置は、集電体（図示せず）を含む。集電体は、金属又は金属合金のような導電性材料で作ることができ、電流を供給又は電極から電流を引き出す際に使用するのに好適な何れかの形態とすることができる。ある実施形態では、集電体はニッケル製である。ある実施形態では、集電体は、メッシュ、多孔質膜、発泡体、又はこれらの何れかの組合せの形態である。ある実施形態では、集電体はニッケル発泡体である。ある実施形態では、多孔質金属集電体の多孔率は、約２５％〜約９９％の範囲である。ある実施形態では、集電体は、第１及び第２の電極に対する機械的支持である。
【００３２】
ある実施形態では、デバイスは、第２の電極の上に直接配置されるか、或いは間に１又はそれ以上の中間層を備えて配置される集電体を含む。電解質は、好適なレベルの酸素イオン伝導率を有する材料又は他の何れかの好適な材料を含むことができる。ある実施形態では、電解質は、Ｇｄ0.1Ｃｅ0.9Ｏ1.95のようなＧＤＣ；Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-xのようなＳＳＺ；ＢａＺｒ0.7Ｃｅ0.2Ｙ0.1Ｏ3のようなバリウム−ジルコニア−セリウム−イットリウム（ＢＺＣＹ）ファミリーからの酸化物材料；又はこれらの何れかの組合せを含む。ある実施形態では、電解質は、酸化ビスマス、ゼオライト、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、ＳｉＣ、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化銅、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、アルミニウム、イットリア安定化ジルコニア、酸化スカンジウム、安定化ジルコニア、ペロブスカイト酸化物、ランタン・ストロンチウム・カルシウム・マンガン、ケイ酸ランタン、Ｎｄ9.33（ＳｉＯ4）6Ｏ2，ＡｌＰＯ4、Ｂ2Ｏ3、Ｒ2Ｏ（Ｒはアルカリ金属を表す）、Ｎａ及びＫの主成分を保持するＡｌＰＯ4−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏガラス、多孔質ＳｉＯ2−Ｐ2Ｏ5系ガラス、Ｙ添加ＳｒＺｒＯ3、Ｙ添加ＳｒＴｉＯ3、ストロンチウムドープのランタンマンガナイト、ランタンストロンチウムコバルト酸化鉄（Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｏ−Ｆｅ系ペロブスカイト型酸化物）、Ｌａ−Ｓｒ−Ｍｎ−Ｆｅ系ペロブスカイト型酸化物、Ｂａ−Ｓｒ−Ｍｎ−Ｆｅ系ペロブスカイト型酸化物、又はこれらの何れかの組合せを含む。
【００３３】
カソード及びアノードのガスの混合を軽減し、電解質のオーム抵抗を小さくするには、高密度電解質が好ましい。低オーム抵抗は、ＮＯｘ還元プロセスにおけるエネルギー節減の観点で好ましい。
【００３４】
電極、電解質、集電体、及び吸着層の各々は、要求される融通性、ガス拡散能力、及び多孔率に応じて、単一層であるか、又は１つよりも多い層を含むことができる。複数の層は、同じであるか、又は互いに異なり、好適な方法で接続することができる。各単一層において、組成は、少なくとも１つの次元にわたって同じか又は異なることができる。
【００３５】
デバイスは、窒素酸化物を分解するのに好適な構成のものとすることができる。ある実施形態では、図１及び図３に示すように、デバイス１００，３００は、平坦構成のものである。ある実施形態では、図２及び図４に示すように、デバイス２００，４００は管状構成のものであり、内部にスペース２０６，４０６を含む。
【００３６】
本明細書で記載されるデバイスは、集電体を提供してその両側上に異なる層を連続的に施工することによって、或いは、他の層の何れかを提供してその片側／両側上に異なる層を積層することによって製作することができる。これらの層は、押出、浸漬コーティング、溶射及びプリンティングのような好適な手段により形成／施工／積層することができる。
【実施例】
【００３７】
以下の実施例は、請求項に記載された本発明を実施する際に当業者に対しての付加的な指針を当業者に与えるために含められる。これらの実施例は、添付の特許請求の範囲において定められた本発明を限定するものではない。
【００３８】
実施例１：Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3合成
Ｌａ2Ｏ3，ＳｒＣＯ3，Ｍｎ（ＡＣ）2・４Ｈ2Ｏ及びＮｉＯをエタノール（ＥｔＯＨ）中でボールミルにより粉砕し、１３００℃で８時間焼成して、Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3を調製した。Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析により、Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3の純粋相が得られたことを確認した。
【００３９】
実施例２：反応器準備
押出により、一方端が開放された７．５ｃｍ長の（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）0.95ＭｎＯ3管を２個作製した。各管は、外径が約１ｃｍ、内径が約０．７ｃｍであった。
【００４０】
各（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）0.95ＭｎＯ3管に高密度のＺｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x電解質膜をコーティングし、この（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）0.95ＭｎＯ3管を１２５０℃で共焼結した。
【００４１】
Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3及びＺｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-xの層（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層、５０ｗｔ％比）並びにＮｉＯ及びＺｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-xの層（ＮｉＯ−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層、５０ｗｔ％比）をＺｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x電解質膜上に堆積させ、約９００〜１１００℃で焼結して２つの反応器を得た。Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層及びＮｉＯ−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層の各々の活性化領域は約１ｃｍ2であった。
【００４２】
Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層及びＮｉＯ−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層の各々に多孔質プラチナペーストの層を施工し、多孔質金属集電体を形成した。
【００４３】
反応器のミクロ組織を分析した。代表的な実施例として、（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）0.95ＭｎＯ3／Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x／ＮｉＯ−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x反応器の断面ＳＥＭ像では、（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）0.95ＭｎＯ3層が低多孔率の多孔質構造を有し、Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層が高密度構造を有しているのに対し、ＮｉＯ−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層は、高多孔率の多孔質構造を有していた。
【００４４】
実施例３：窒素酸化物の分解
各反応器をアルミナ管内に配置した。アルミナ管の内径は約２ｃｍであった。反応器の外面を貫通したアルミナ管にガス流（Ｈｅと平衡した４００ｐｐｍのＮＯ、８０ｍｌ／ｍｉｎ）を温度６００℃で送給した。各反応器に直流（ＤＣ）５０ｍＡを停止まで約９００分間通電した。
【００４５】
Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｎｉ０．３Ｍｎ０．７Ｏ３−Ｚｒ０．８９Ｓｃ０．１Ｃｅ０．０１Ｏ２−ｘ層及びＮｉＯ−Ｚｒ０．８９Ｓｃ０．１Ｃｅ０．０１Ｏ２−ｘ層をカソードとして割り当て、ここでＮＯの直接分解と電気化学ＮＯ還元が行われた。（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）0.95ＭｎＯ3層がアノードであり、ここで酸素イオンの酸化が行われた。アノードとカソード間の対応する電圧は、１〜１．５Ｖの範囲であった。ＰＱカラム及びＲＡＥ７８００ガスセンサを備えたガス・クロマトグラフィーを用いて、精度がそれぞれ１ｐｐｍ及び０．１ｐｐｍでＮＯ及びＮＯ2を検出した。
【００４６】
図５は、カソード層としてＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層を用いた反応器において、６００℃で直流５０ｍＡを通電した後約９００分で約５％から約４０％まで漸増したＮＯ転化パーセンテージを示している。ＤＣ通電前の５％ＮＯｘ転化速度は、反応器の直接触媒ＮＯｘ分解活性である。電流の停止後、ＮＯｘ転化速度は、３００分後に約２０％まで漸減しており、これは、電流通電前の初期の５％ＮＯｘ転化速度より遙かに高い。このことは、直流電流がＮＯｘ分解において反応器を活性化したことを示唆している。従って、この実験は、電流をパルスモードで通電及び遮断することにより、電流を流さない場合よりも高い転化速度で窒素酸化物を分解できることを実証している。
【００４７】
図６に、カソード層としてＮｉＯ−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層とＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3−Ｚｒ0.89Ｓｃ0.1Ｃｅ0.01Ｏ2-x層をそれぞれ用いた反応器における、通電前と５０ｍＡの直流電流停止後のＮＯ転化速度を示す。２つの反応器の両方で、電流の通電前よりも５０ｍＡの直流電流停止後にＮＯ転化速度が遙かに改善されていることが示される。電流停止後の高いＮＯ転化速度は、電流通電中にＮｉＯ中のＮｉ化学種及びＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｎｉ0.3Ｍｎ0.7Ｏ3におけるＮｉ及びＭｎ化学種の還元に関連付けることができる。これらの空孔は、ＮＯｘの吸着及び更なる分解の潜在的活性中心である。この実験は更に、電流を連続的に通電するよりも、電流の通電と遮断を交互に行うパルスモードにおいて少ない電力消費量で且つ高い転化速度で窒素酸化物を分解できることを実証している。
【００４８】
本発明の特定の特徴のみを本明細書で例示し説明してきたが、当業者であれば、多くの変更形態及び変形が想起されるであろう。従って、本発明の真の精神の範囲内にあるこのような変更形態及び変更全ては、添付の請求項によって保護されるものとする点を理解されたい。
【図１】
2015226903.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015226903.tif 000007
【図６】
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【外国語明細書】
2015226903000001.pdf