(57)【要約】【課題】内燃機関の稼働状況によらずに安定してアンモニアを合成し、合成されたアンモニアを還元剤として使用してＮＯｘを還元浄化することのできる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】アンモニア合成装置１１は、円筒形状の容器２１と、容器２１内に設けられ、数ｎｍレベルの細孔が規則配列している酸化ケイ素から成る円柱形状のメソポーラスシリカ２２と、メソポーラスシリカ２２の細孔２３内に担持されたＦｅ７ＭｏＳ９Ｘ（Ｘ＝Ｎ，Ｏ，Ｃ）の窒素架橋２核モリブデン錯体及びニトロゲナーゼ（ニトロゲナーゼ２４）と、容器２１の内周面２１ａに可視光を照射する照射部材である電球２５と、電球２５の電源２６とを備えている。電源２６はＥＣＵ９に電気的に接続されており、ＥＣＵ９によってオンオフ制御されるようになっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒と、
該ＳＣＲ触媒によってＮＯｘを還元するための還元剤であるアンモニアを供給するアンモニア供給装置と
を備え、
該アンモニア供給装置は、
ニトロゲナーゼを吸着した多孔質性の吸着材料を有し、水素及び窒素からアンモニアを合成するアンモニア合成装置と、
該アンモニア合成装置に前記水素を供給する水素供給手段と、
前記アンモニア合成装置に前記窒素を供給する窒素供給手段と、
前記排気管において前記ＳＣＲ触媒よりも上流に設けられ、合成されたアンモニアを前記排気ガス中に供給するアンモニア供給手段と
を備える排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記吸着材料はメソポーラスシリカである、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記アンモニア合成装置は、前記ニトロゲナーゼに可視光を照射する照射部材を備える、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記アンモニア合成装置は、前記ニトロゲナーゼに電流を流す給電部材を備える、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記アンモニア供給装置は、合成されたアンモニアの一部を蓄積すると共に蓄積されたアンモニアを放出するアンモニア蓄積放出部を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記水素供給手段はヒドロゲナーゼを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
前記窒素供給手段は窒素分離膜を備え、該窒素分離膜によって空気から抽出された窒素が前記アンモニア合成装置に供給される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
前記内燃機関はガソリンエンジンであり、
前記排気管には、前記ＳＣＲ触媒よりも上流側に三元触媒が設けられ、
前記アンモニア供給手段は、前記排気管において前記三元触媒の上流または前記ＳＣＲ触媒の上流に設けられる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特に、アンモニアを還元剤として窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関であるディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘを低減するために、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが開発されている。尿素ＳＣＲシステムの基本構成は、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）にするための酸化触媒と、酸化触媒の下流側に設けられ、排気ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と、尿素水から生成したアンモニアとＮＯｘとの化学反応により、ＮＯｘを窒素及び水に還元するためのＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒に尿素水を添加するための尿素添加システムと、ＳＣＲ触媒の下流側に設けられ、ＳＣＲ触媒における化学反応で消費されずに残ったアンモニアを酸化するためのＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）触媒とから構成される。
【０００３】
しかし、尿素水を添加するためにインジェクターを設ける場合、尿素の析出によってインジェクターが詰まるおそれがある。また、排気ガス中に液体である尿素水が添加されるため、尿素水の分散具合によってＮＯｘの浄化率が変化してしまうおそれがある。さらに、排気ガスの温度が低い場合には、尿素の加水分解の進行が遅いためアンモニアの生成量が少なく、ＮＯｘ浄化率が低くなるといった問題点があった。そもそも、排気ガス中に尿素水が添加されることにより、排気ガスの温度が低下してしまうので、尿素の加水分解に必要な昇温が遅くなるという問題点もあった。
【０００４】
尿素水を添加することのこれらの問題点を考慮すると、ＮＯｘの還元反応に必要なアンモニアを直接添加するほうが好ましいと考えられる。アンモニアを直接添加するためには、アンモニアを充填したボンベを搭載するか、加水分解触媒を用いて燃料である軽油をアンモニアに改質する等が必要である。しかし、ボンベを搭載すると装置が大型化するという問題点がある。また、軽油をアンモニアに改質すると燃費が低下するといった問題点がある。
【０００５】
これらの問題点を解決するためには、簡単な構成でアンモニアを生成することのできる装置が必要となる。特許文献１には、アンモニアを合成する装置に係る発明が記載されている。この装置は、排気管においてＮＯｘ還元触媒よりも上流側に、Ｆｅ３Ｏ４／Ａｌ２Ｏ３及びＫ２Ｏを含むアンモニア合成触媒を設け、このアンモニア合成触媒に水素及び窒素を供給することによりアンモニアを合成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−８６９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、アンモニア合成触媒によってアンモニアを合成するために２００℃程度の条件が必要なため、ディーゼルエンジンの始動直後等のように排気ガスの温度が低い場合にはアンモニアの合成量が少なくなり、ＮＯｘの還元効率が悪くなるといった問題点があった。
【０００８】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、内燃機関の稼働状況によらずに安定してアンモニアを合成し、合成されたアンモニアを還元剤として使用してＮＯｘを還元浄化することのできる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒によってＮＯｘを還元するための還元剤であるアンモニアを供給するアンモニア供給装置とを備え、アンモニア供給装置は、ニトロゲナーゼを吸着した多孔質性の吸着材料を有し、水素及び窒素からアンモニアを合成するアンモニア合成装置と、アンモニア合成装置に水素を供給する水素供給手段と、アンモニア合成装置に窒素を供給する窒素供給手段と、排気管においてＳＣＲ触媒よりも上流に設けられ、合成されたアンモニアを排気ガス中に供給するアンモニア供給手段とを備える。ニトロゲナーゼを用いることによって、常温常圧で水素及び窒素からアンモニアを合成することができるので、内燃機関の始動時のような排気ガスの温度が低い場合でもアンモニアが合成される。
吸着材料はメソポーラスシリカであってもよい。
アンモニア合成装置は、ニトロゲナーゼに可視光を照射する照射部材又はニトロゲナーゼに電流を流す給電部材を備えてもよい。
アンモニア供給装置は、合成されたアンモニアの一部を蓄積すると共に蓄積されたアンモニアを放出するアンモニア蓄積放出部を備えてもよい。
水素供給手段はヒドロゲナーゼを備えてもよい。
窒素供給手段は窒素分離膜を備え、窒素分離膜によって空気から抽出された窒素をアンモニア合成装置に供給してもよい。
内燃機関はガソリンエンジンであり、排気管には、ＳＣＲ触媒よりも上流側に三元触媒が設けられ、アンモニア供給手段は、排気管において三元触媒の上流またはＳＣＲ触媒の上流に設けてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ニトロゲナーゼを用いることによって、常温常圧で水素及び窒素からアンモニアを合成することができ、内燃機関の始動時のような排気ガスの温度が低い場合でもアンモニアが合成されるので、内燃機関の稼働状況によらずに安定してアンモニアを合成し、合成されたアンモニアを還元剤として使用してＮＯｘを還元浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の構成模式図である。
【図２】実施の形態１に係る排気ガス浄化装置のアンモニア合成装置の構成模式図である。
【図３】実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の構成模式図である。
【図４】実施の形態１及び２に係る排気ガス浄化装置の水素供給手段の変形例である。
【図５】実施の形態１及び２に係る排気ガス浄化装置のアンモニア合成装置の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示されるように、内燃機関であるディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが流通する排気管２に、酸化触媒３と、ＤＰＦ４と、ＳＣＲ触媒５と、ＡＳＣ触媒６とが設けられている。排気管２には、ＡＳＣ触媒６の下流側に、排気ガス中のアンモニア濃度を検出するためのアンモニア検出手段であるアンモニアセンサ７と、ＤＰＦ４とＳＣＲ触媒５との間に、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘ検出手段であるＮＯｘセンサ８とが設けられている。
【００１３】
ＤＰＦ４から流出しＳＣＲ触媒５に流入する排気ガス中にアンモニアを供給するために、アンモニア供給装置１０が設けられている。アンモニア供給装置１０は、アンモニア合成装置１１と、アンモニア合成装置１１に水素を供給する水素供給手段である水素吸蔵合金ボンベ１２と、アンモニア合成装置１１に窒素を供給する窒素供給手段である複数の中空糸状の窒素分離膜１４と、排気管２においてＤＰＦ４とＳＣＲ触媒５との間に設けられたアンモニア供給手段であるインジェクター１５とを備えている。尚、アンモニア供給手段としては、図示しないポンプや、排気管２の形状等により、排気ガスとアンモニアガスとの差圧を発生させる手段も含む。アンモニア合成装置１１とインジェクター１５とを連通する配管１６には、バイパス配管１７が設けられ、バイパス配管１７には、２つのバルブ１８，１９が設けられ、バルブ１８，１９間には、アンモニア吸着材２０が設けられている。バルブ１８，１９とアンモニアセンサ７とＮＯｘセンサ８はそれぞれ、制御装置であるＥＣＵ９に電気的に接続されている。ＥＣＵ９には、アンモニアセンサ７及びＮＯｘセンサ８の検出値それぞれについての上限値が設定されている。
【００１４】
バイパス配管１７とバルブ１８，１９とアンモニア吸着材２０とは、合成されたアンモニアの一部を蓄積すると共に蓄積されたアンモニアを放出するアンモニア蓄積放出部を構成する。アンモニア吸着材２０には、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２等の金属アミンハロゲン化物や、（ＮＨ４）２ＣＯ３、ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４、（ＮＨ４）ＨＣＯ３等のアンモニウム塩や、ＮａＢＯ２、ＬｉＢＯ２、ＬｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７等の酸化物や、３次元的構造を有するフラーレンなどの高分子材料や、吸湿性の高分子材料等が使用可能である。これらは、１００℃以下の常圧で、アンモニアを吸蔵・吸着及び放出が可能である。
【００１５】
水素吸蔵合金ボンベ１２は、水素を吸蔵可能な水素供給合金を充填したボンベである。水素吸蔵合金は、白金族元素、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ランタン族元素、アルカリ土類金属元素などの発熱型金属（以下、Ａとする）と、ニッケル、鉄、コバルト、マンガンなどの水素との親和力を持たない吸熱型金属（以下、Ｂとする）とから構成され、ＬａＮｉ５やＣａＮｉ５などのＡＢ５型、ＭｇＺｎ２やＺｒＮｉ２はどのＡＢ２型、ＴｉＦｅやＴｉＮｉなどのＡＢ型、Ｍｇ２ＮｉやＣａ２ＦｅなどのＡ２Ｂ型、Ｔｉ−ＶやＶ−Ｎｂなどの固溶体型等を使用できる。
【００１６】
図２に示されるように、アンモニア合成装置１１は、円筒形状の容器２１と、容器２１内に設けられ、数ｎｍレベルの細孔が規則配列している酸化ケイ素から成る円柱形状のメソポーラスシリカ２２と、メソポーラスシリカ２２の細孔２３内に担持されたＦｅ７ＭｏＳ９Ｘ（Ｘ＝Ｎ，Ｏ，Ｃ）の窒素架橋２核モリブデン錯体及びニトロゲナーゼ（以下、ニトロゲナーゼ２４という）と、容器２１の内周面２１ａに可視光を照射する照射部材である電球２５と、電球２５の電源２６とを備えている。電源２６はＥＣＵ９に電気的に接続されており、ＥＣＵ９によってオンオフ制御されるようになっている。ここで、メソポーラスシリカ２２は、ニトロゲナーゼ２４を吸着した多孔質性の吸着材料を構成する。
【００１７】
次に、実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１の始動後、排気ガスは排気管２を流通する。排気ガスが酸化触媒３を流通することにより、排気ガス中のＮＯの一部がＮＯ２に酸化される。続いて排気ガスがＤＰＦ４を流通することにより、排気ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）がＤＰＦ４に捕捉される。ＤＰＦ４から流出した排気ガスは、ＳＣＲ触媒５に流入する。後述する動作により、アンモニア供給装置１０は、ＳＣＲ触媒５にアンモニアガスを供給する。ＳＣＲ触媒５において、アンモニアと排気ガス中のＮＯｘとが反応して、窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）となる。ＳＣＲ触媒５において消費されずに残ったアンモニアは、ＡＳＣ触媒６において酸化される。このようにしてＮＯｘが浄化された排気ガスは、排気管２を流通して大気中へ排気される。
【００１８】
次に、アンモニア供給装置１０がアンモニアガスを供給する動作について説明する。
ディーゼルエンジン１の始動後、水素吸蔵合金ボンベ１２の図示しないバルブを開いて水素をアンモニア合成装置１１に供給する共に、大気中の空気が窒素分離膜１４内に流入し、窒素分離膜１４において空気から窒素のみが分離されて窒素がアンモニア合成装置１１に供給される。また、ＥＣＵ９は、電源２６を起動させて、電球２５からメソポーラスシリカ２２に可視光を照射させる。メソポーラスシリカ２２は、電球２５から照射された可視光の一部を透過するので、ニトロゲナーゼ２４に可視光が照射され、ニトロゲナーゼ２４がさらに活性化する。アンモニア合成装置１１に供給された水素及び窒素は、ニトロゲナーゼ２４の触媒作用により常温常圧の条件でアンモニアとなる。
【００１９】
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１の始動後、ＮＯｘセンサ８及びアンモニアセンサ７はそれぞれ、排気ガス中のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度を検出し、その検出値はＥＣＵ９に伝送される。ＮＯｘセンサ８による検出値が、ＥＣＵ９に設定された上限値未満のときには、ＥＣＵ９はバルブ１８及び１９を開ける。すると、アンモニア合成装置１１において合成されたアンモニアは、配管１６及びバイパス配管１７の両方を流通する。バイパス配管１７を流通するアンモニアは、アンモニア吸着材２０によって少なくとも一部が吸着され、残りのアンモニアが、配管１６を流通するアンモニアと合流した後インジェクター１５によって、ＤＰＦ４から流出した排気ガス中に供給され、排気ガスと共にＳＣＲ触媒５に流入する。すなわち、ＮＯｘセンサ８による検出値が上記上限値未満のときは、アンモニア合成装置１１において合成されたアンモニアの一部をアンモニア吸着材２０に蓄積し、残りのアンモニアを排気ガス中に供給する。
【００２０】
これに対し、ＮＯｘセンサ８による検出値が上記上限値以上となったら、ＥＣＵ９はバルブ１８のみを閉める。すると、アンモニア合成装置１１において合成されたアンモニアはバイパス配管１７を流通しなくなるので、合成されたアンモニアの全てが配管１６を介して排気ガス中に供給される。それに加え、アンモニア吸着材２０からは、吸着されていたアンモニアが放出され、放出されたアンモニアは、配管１６を流通するアンモニアと共に排気ガス中に供給される。すなわち、ＮＯｘセンサ８による検出値が上記上限値以上のときは、合成されたアンモニアの全てに加えてアンモニア吸着材２０に吸着されていたアンモニアが排気ガス中に供給されるので、ＮＯｘセンサ８による検出値が上記上限値未満のときと比べてアンモニアの供給量が増加するので、ＮＯｘの還元量も増加し、排気ガス中のＮＯｘ濃度の上昇に対処することができる。
【００２１】
また、アンモニアセンサ７による検出値が上限以上となったら、ＳＣＲ触媒５で使用されず、かつ、ＡＳＣ触媒６でも酸化しきれないほどの過剰のアンモニアが排気ガス中に供給されていることになる。この場合、バルブ１８が閉じているときには、ＥＣＵ９はバルブ１８を開き、アンモニア合成装置１１において合成されたアンモニアの一部がバイパス配管１７を流通するようにして、その一部をアンモニア吸着材２０に吸着させ、排気ガス中へのアンモニアの供給量を低下させる。
尚、ディーゼルエンジン１が停止するときには、アンモニア吸着材２０に吸着したアンモニアが放出されないようにするために、ＥＣＵ９は、バルブ１８及び１９を閉める。
【００２２】
このように、ニトロゲナーゼ２４を用いることによって、常温常圧で水素及び窒素からアンモニアを合成することができ、ディーゼルエンジン１の始動時のような排気ガスの温度が低い場合でもアンモニアが合成されるので、ディーゼルエンジン１の稼働状況によらずに安定してアンモニアを合成し、合成されたアンモニアを還元剤として使用してＮＯｘを還元浄化することができる。
【００２３】
実施の形態１では、ＤＰＦ４をＳＣＲ触媒５と別体にしてＳＣＲ触媒５の上流に設けていたが、この形態に限定するものではない。多孔質性の基材の表面にＰＭを捕集する捕集層をコーティングすると共に基材の細孔内にＳＣＲ触媒を担持したものを設けてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置について説明する。尚、実施の形態２において、図１及び２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態１に対して、内燃機関であるディーゼルエンジン１をガソリンエンジンに変更したものである。
【００２５】
図３に示されるように、内燃機関はガソリンエンジン４０である。ガソリンエンジン４０から排出された排気ガスが流通する排気管２には、三元触媒４１と、ＳＣＲ触媒５と、ＡＳＣ触媒６とが設けられている。インジェクター１５は、三元触媒４１の上流に設けられている。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２６】
次に、実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。
ガソリンエンジン４０から排出されて排気管２を流通する排気ガスは、三元触媒４１に流入すると、排気ガス中の炭化水素及び一酸化炭素（ＣＯ）が酸化されると共にＮＯｘが還元される。三元触媒４１において排気ガス中のＮＯｘの全てが還元されるわけではないので、三元触媒４１から流出した排気ガス中のＮＯｘ濃度をＮＯｘセンサ８が検出し、この検出値に基づいて、実施の形態１と同様の動作で、ＥＣＵ９がバルブ１８，１９の開閉を制御しながらアンモニア合成装置１１において合成されたアンモニアがインジェクター１５から排気ガス中へ供給される。インジェクター１５から供給されたアンモニアガスは、排気ガスとともに三元触媒４１に流入し、その一部が還元されて水素が生成する。続いて、水素及びアンモニアがＳＣＲ触媒５に流入し、水素及びアンモニアが還元剤となってＮＯｘが還元される。その他の動作については、実施の形態１と同じである。
【００２７】
このように、ニトロゲナーゼ２４を用いることによって、常温常圧で水素及び窒素からアンモニアを合成することができ、ガソリンエンジン４０の始動時のような排気ガスの温度が低い場合でもアンモニアが合成されるので、ガソリンエンジン４０の稼働状況によらずに安定してアンモニアを合成し、合成されたアンモニアを還元剤として使用してＮＯｘを還元浄化することができる。
【００２８】
実施の形態２では、インジェクター１５を三元触媒４１の上流に設けたが、この形態に限定するものではない。三元触媒４１とＳＣＲ触媒５との間にインジェクター１５を設けても、インジェクター１５から供給されたアンモニアがＳＣＲ触媒５において還元剤として働くので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態１及び２では、窒素供給手段として窒素分離膜１４を使用したが、これに限定するものではない。窒素を充てんしたボンベを使用してもよい。
実施の形態１及び２では、アンモニアセンサ７及びＮＯｘセンサ８の両方による検出値に基づいてバルブ１８の開閉を行っていたが、この形態に限定するものではない。アンモニアセンサ７及びＮＯｘセンサ８のどちから一方のみが設けられ、どちらか一方のみの検出値に基づいてバルブ１８の開閉を行ってもよい。また、アンモニアセンサやＮＯｘセンサが無くても、エンジン状態やその他の状態からＮＯｘ、アンモニアスリップ量を推定し、バルブ１８の開閉を行っても良い。
実施の形態１及び２では、アンモニアセンサ７がＡＳＣ触媒６の下流に配置されたが、ＳＣＲ触媒５とＡＳＣ触媒６の間でも良い。またＡＳＣ触媒６が無くても良い。
【００３０】
実施の形態１及び２では、水素供給手段として水素吸蔵合金ボンベ１２を使用したが、これに限定するものではない。水素を充てんしたボンベを使用してもよい。さらに、化学的又は生化学的に水素を生成し、生成された水素を供給するようにしてもよい。化学的な反応としては、水素が発生する任意の化学反応を利用することができる。生化学的な反応としては、例えば、酵素であるヒドロゲナーゼを用いた反応を利用することができる。ヒドロゲナーゼは、水を原料とし、常温〜６０℃で可視光を照射することで、以下の反応により水素を発生する。
２Ｈ２Ｏ → ２Ｈ２＋Ｏ２  ・・・（１）
【００３１】
従って、ヒドロゲナーゼを用いた反応を利用する場合には、水素供給手段は、ヒドロゲナーゼを収容した容器と、容器内に可視光を照射する発光源とから構成される。例えば、図４（ａ）に示されるように、円筒形状の容器５０に、数ｎｍレベルの細孔が規則配列している酸化ケイ素から成る円柱形状のメソポーラスシリカ５１を収容し、メソポーラスシリカ５１の細孔５２内にヒドロゲナーゼ５３を担持し、容器５０の内周面５０ａに可視光を照射する発光源５４を設ける形態であってもよい。容器５０内に常温〜６０℃の水蒸気を供給すると、その一部がメソポーラスシリカ５１内に流入し、水素が生成される。また、図４（ｂ）に示されるように、発光源５４を容器５０の両端部付近に設けてもよい。この場合、対角線状に発光することで相乗効果が期待できる。いずれの場合でも、メソポーラスシリカ５１は、発光源５４から照射された可視光の一部を透過するので、反応式（１）が進行する。尚、容器５０及びメソポーラスシリカ５１の形状はそれぞれ、円筒形状及び円柱形状に限定するものではなく、任意の形状であってもよい。
【００３２】
実施の形態１及び２では、ニトロゲナーゼ２４を吸着する吸着材料としてメソポーラスシリカ２２を使用したが、これに限定するものではない。例えば活性炭でもよく、ニトロゲナーゼ２４を吸着可能であって、水素及び窒素が内部を流通可能な細孔が設けられた多孔質性の材料であれば使用可能である。
【００３３】
実施の形態１及び２では、アンモニア合成装置１１において、容器２１の内周面２１ａに電球２５を設けていたが、この形態に限定するものではない。図５（ａ）に示されるように、電球２５を容器２１の両端部付近に設けて対角線状に発光するようにしてもよい。また、ニトロゲナーゼ２４のさらなる活性化のために、可視光の照射を行っているが、これに限定するものではない。また、容器２１内の内周面２１ａを鏡面加工し反射率を向上させ反応効率を上げてもよい。図５（ｂ）に示されるように、メソポーラスシリカ２２に２つの電極６１，６２を互いに離れて設けると共に電極６１，６２間に２〜５Ｖの電圧を印加する電源６３を設け、メソポーラスシリカ２２に電流を流すことによりニトロゲナーゼ２４に電流を流すことによっても、ニトロゲナーゼ２４をさらに活性化することもできる。ここで、電極６１，６２及び電源６３は、ニトロゲナーゼに電流を流す給電部材を構成する。
尚、ニトロゲナーゼ２４の活性化は必須の構成要件ではなく、可視光の照射や電流を流すことをしなくても、常温常圧でニトロゲナーゼ２４はアンモニア合成の触媒作用を果たすことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）、２  排気管、５  ＳＣＲ触媒、６  ＡＳＣ触媒、１０  アンモニア供給装置、１１  アンモニア合成装置、１２  水素吸蔵合金ボンベ（水素供給手段）、１４  窒素分離膜（窒素供給手段）、１５  インジェクター（アンモニア供給手段）、１７  バイパス配管（アンモニア蓄積放出部）、１８，１９  バルブ（アンモニア蓄積放出部）、２０  アンモニア吸着材（アンモニア蓄積放出部）、２２  メソポーラスシリカ（吸着材料）、２４  ニトロゲナーゼ、２５  電球（照射部材）、４０  ガソリンエンジン（内燃機関）、４１  三元触媒、５０容器（水素供給手段）、５１  メソポーラスシリカ（水素供給手段）、５３  ヒドロゲナーゼ（水素供給手段）、５４  発光源（水素供給手段）、６１，６２  電極（給電部材）、６３  電源（給電部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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