(57)【要約】【課題】燃料等からＮＯｘ還元剤を高効率で生成し、動力機関の排気に含まれるＮＯｘにＮＯｘ還元剤を効率良く供給可能であり、コンパクトで低コストな触媒反応装置及びその運転方法を提供すること。【解決手段】触媒反応装置は、燃料等からＮＯｘ還元剤を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒と、ＮＯｘ還元剤の存在下で、動力機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有する第２触媒と、ＮＯｘ還元剤を透過する隔膜とを具備し、隔膜を挟んで、一方の面に第１触媒を備えており、他方の面に第２触媒を備えている。  触媒反応装置の運転方法は、燃料等を第１触媒に供給してＮＯｘ還元剤を生成する工程（１）と、動力機関からの排気に含まれるＮＯｘの存在下、隔膜を透過させたＮＯｘ還元剤を第２触媒に供給して窒素を生成する工程（２）とを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水からＮＯｘ還元剤を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒と、
ＮＯｘ還元剤の存在下で、動力機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有する第２触媒と、
ＮＯｘ還元剤を透過する隔膜と、
を具備し、
上記隔膜が、一方の面に上記第１触媒を備えており、他方の面に上記第２触媒を備えている、ことを特徴とする触媒反応装置。
【請求項２】
上記ＮＯｘ還元剤が、水素を含むことを特徴とする請求項１に記載の触媒反応装置。
【請求項３】
上記ＮＯｘ還元剤が、Ｃ２炭化水素を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒反応装置。
【請求項４】
上記ＮＯｘ還元剤が、Ｃ３炭化水素を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置。
【請求項５】
上記ＮＯｘ還元剤が、一酸化炭素を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置。
【請求項６】
上記第２触媒が、ＮＯｘを吸着する機能を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置。
【請求項７】
上記第１触媒が、上記動力機関からの排熱が供給される位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置の運転方法であって、
燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水を第１触媒に供給してＮＯｘ還元剤を生成する工程（１）と、
動力機関からの排気に含まれるＮＯｘの存在下、隔膜を透過させたＮＯｘ還元剤を第２触媒に供給して窒素を生成する工程（２）と、
を含む、ことを特徴とする触媒反応装置の運転方法。
【請求項９】
上記工程（１）において、動力機関からの排気の状態に対応させて、燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水を第１触媒に供給する、ことを特徴とする請求項８に記載の触媒反応装置の運転方法。
【請求項１０】
上記工程（１）において、動力機関からの排気の温度が３００℃以上のときに、燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水を第１触媒に供給する、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の触媒反応装置の運転方法。
【請求項１１】
上記工程（１）において、動力機関からの排気の空燃比を空燃比以下とするタイミングに合わせて、燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水を第１触媒に供給する、ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置の運転方法。
【請求項１２】
上記工程（１）において、動力機関からの排気のＮＯｘ量が第２触媒のＮＯｘ吸着容量を超える前に、排気の空燃比を理論空燃比以下にすると共に燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水を第１触媒に供給する、ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置の運転方法。
【請求項１３】
第１触媒におけるＮＯｘ還元剤の生成に対応させて、動力機関からの排気の空燃比を制御する工程（３）を更に含む、ことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置の運転方法。
【請求項１４】
燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水の供給を一時的に休止する一方、一時的に空気のみを供給する工程（４）を更に含む、ことを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置の運転方法。
【請求項１５】
第１触媒において生成したＮＯｘ還元剤の一部及び／又は改質燃料を動力機関の吸気に供給する工程（５）を更に含む、ことを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１つの項に記載の触媒反応装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒反応装置及びその運転方法に係り、更に詳細には、燃料等からＮＯｘ還元剤を高効率で生成し、動力機関の排気に含まれるＮＯｘにＮＯｘ還元剤を効率良く供給可能であり、コンパクトで低コストな触媒反応装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化抑制の観点から、二酸化炭素（ＣＯ２）排出量の削減が求められており、自動車の内燃機関の効率向上に対する努力も精力的になされている。
例えば、より希薄な燃料条件で燃焼させるリーンバーン方式の内燃機関が研究されており、燃焼領域の拡大を狙って水素を添加する方法が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−１３８７９９号公報
【０００３】
一方、このようなリーンバーン方式の内燃機関からの排気中には酸素が過剰に含まれているため、従来のいわゆる三元触媒では、窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去が不十分になる。そこで、酸素過剰条件下でも働くリーンＮＯｘ触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒、ＮＯｘ吸着触媒、ＮＯｘ分解触媒などの各種触媒の研究が盛んになされている（特許文献２及び３参照。）。
【特許文献２】特許第３１５４６２０号公報
【特許文献３】特許第２５６２７０２号公報
【０００４】
この場合、ＮＯｘを十分に還元するには、過剰な還元剤が必要となるため、還元剤を燃料から供給する方法では燃費に悪影響を与えることになる。更には、ＮＯｘを高効率で還元できる温度範囲は十分広いとは言えず、低温から高温までの広い排気温度条件に対応し得るべく、更なる触媒技術の改良が試みられている（特許文献４及び５参照。）。
【特許文献４】特許第３９１２３５４号公報
【特許文献５】特許第３８６１３０３号公報
【０００５】
この還元剤として、各種のものが提案されている。例えばエタノール（ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ）、尿素（ＮＨ２）２ＣＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）などが挙げられる（特許文献６〜９参照。）。
エタノールや尿素は、燃料から得るのは難しいため、別途貯蔵手段を設ける必要があること、触媒上で生成する炭化水素や一酸化炭素、アンモニアを処理するための手段も要することなどから、システムが複雑且つ大きなものになることが懸念される。
また、一酸化炭素や水素は燃料改質により得ることができるが、改質触媒が必要となり、そのためにシステムが複雑になる。
しかしながら、特に水素は極めて優れた還元剤であり、内燃機関の燃焼促進にも有効であることから、燃料から高効率で水素を発生させることができるコンパクトで、低コストな反応装置が実現できれば、高効率且つクリーンな自動車の実現に大きく寄与することが可能になる。
【特許文献６】特許第２５１６１４５号公報
【特許文献７】特許第３６３８６３８号公報
【特許文献８】特開２００７−３８１５５号公報
【特許文献９】特許第３９４４５９７号公報
【０００６】
例えば、自動車燃料から水素を取り出すための高効率、コンパクト、低コストな水素発生装置に関しては、特に燃料電池を対象としたものが多く提案されている（特許文献１０〜１３参照。）。
【特許文献１０】特開２００７−１０６６４２号公報
【特許文献１１】特開２００４−２３１４６８号公報
【特許文献１２】特開２００２−１６０９０４号公報
【特許文献１３】特開２００５−２９８２６５号公報
【０００７】
また、生成した水素の一部を排気系にあるＮＯｘ触媒に供給し、残部を内燃機関に供給することが提案されている（特許文献１４参照。）。
【特許文献１４】特開２００６−２２７３１号公報
【０００８】
更に、高効率化を狙って、排気及び排気触媒の熱を利用して、燃料を改質する方法が提案されている（特許文献１５参照。）。
【特許文献１５】特開２００５−１２７１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一旦得られたＮＯｘ還元剤（例えば水素）を排気触媒に供給する場合に、酸素存在下ではＮＯｘ還元剤（例えば水素）が特に無駄に消費され、ＮＯｘの還元に効率良く使用できないことが懸念される。
また、よりコンパクトで低コストな装置に関する開発も十分ではなかった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料等からＮＯｘ還元剤を高効率で生成し、動力機関の排気に含まれるＮＯｘにＮＯｘ還元剤を効率良く供給可能であり、コンパクトで低コストな触媒反応装置及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ＮＯｘ還元剤を透過する隔膜の一方の面に、燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水からＮＯｘ還元剤を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒を設け、他方の面に、ＮＯｘ還元剤の存在下で、動力機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有する第２触媒を設けることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明の触媒反応装置は、燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水からＮＯｘ還元剤を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒と、ＮＯｘ還元剤の存在下で、動力機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有する第２触媒と、ＮＯｘ還元剤を透過する隔膜と、を具備し、該隔膜が、一方の面に該第１触媒を備えており、他方の面に該第２触媒を備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の触媒反応装置の運転方法は、上記本発明の触媒反応装置の運転方法の一例であって、燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水を第１触媒に供給してＮＯｘ還元剤を生成する工程（１）と、動力機関からの排気に含まれるＮＯｘの存在下、隔膜を透過させたＮＯｘ還元剤を第２触媒に供給して窒素を生成する工程（２）と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＮＯｘ還元剤を透過する隔膜の一方の面に、燃料、又は燃料、空気及び／若しくは水からＮＯｘ還元剤を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒を設け、他方の面に、ＮＯｘ還元剤の存在下で、動力機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有する第２触媒を設けることなどとしたため、燃料等からＮＯｘ還元剤を高効率で生成し、動力機関の排気に含まれるＮＯｘにＮＯｘ還元剤を効率良く供給可能であり、コンパクトで低コストな触媒反応装置及びその運転方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の触媒反応装置について説明する。
上述の如く、本発明の触媒反応装置は、燃料、又は燃料、並びに、空気及び水のいずれか一方若しくは双方からＮＯｘ還元剤を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒と、ＮＯｘ還元剤の存在下で、動力機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有する第２触媒と、ＮＯｘ還元剤を透過する隔膜と、を具備し、その隔膜は、一方の面に第１触媒を備えており、他方の面に第２触媒を備えているものである。
このような構成とすることにより、機能の異なる２種類の触媒装置を一体化できるため、装置がコンパクト化できる。このようなコンパクトな触媒反応装置は、動力機関の一例である内燃機関を搭載した例えば自動車などの車両に搭載させる際に燃費向上を図ることができる。また、第１触媒で生成したＮＯｘ還元剤が隔膜を通じて直接第２触媒上でＮＯｘを還元するため、動力機関の排気に含まれるＮＯｘにＮＯｘ還元剤を効率良く供給することが可能となる。その結果、高効率な排気浄化が可能になる。更に、生成したＮＯｘ還元剤が隔膜を透過した後、直ちにＮＯｘの還元で消費されるため、第１触媒におけるＮＯｘ還元剤生成反応を促進することができる。
なお、燃料と共に空気を供給することによって、動力機関の排気がより低い温度の場合であっても、ＮＯｘ還元剤を生成することができ、排気浄化の温度条件を拡大することができる。
【００１６】
上述の燃料としては、例えばガソリン、軽油、エタノール、ジメチルエーテル、天然ガスなどを適用することができる。
また、上述のＮＯｘ還元剤としては、例えば水素やＣ２炭化水素、Ｃ３炭化水素、一酸化炭素などを挙げることができる。Ｃ２炭化水素としては、エタン、エチレン、アセチレンが挙げられ、Ｃ３炭化水素としては、プロパン、プロピレン、メチルアセチレンが挙げられる。更には、炭化水素に酸素を含む含酸素化合物をＮＯｘ還元剤として用いることもできる。なお、このような含酸素化合物としては、例えばメタノール、エタノール、エーテル、カルボン酸、アルデヒドなどが挙げられる。
このように、幅広いＮＯｘ還元剤を有効に活用することができることから、燃料の利用率を高めることができる。
【００１７】
一方、上述の第２触媒は、ＮＯｘを吸着する機能を更に有するものであることが望ましい。
このような第２触媒を適用すると、吸着して溜め込んだＮＯｘを効果的な条件下において還元浄化することができ、より幅広い温度範囲、空間速度に適応できるため、ＮＯｘ還元剤をより効率良く使用することができる。
また、コンパクトなサイズでＮＯｘ浄化性能を高めることもできる。
【００１８】
他方、上述の第１触媒は、動力機関からの排熱が供給される位置に配置させることが望ましい。
このような位置に第１触媒を配置することにより、ＮＯｘ還元剤生成反応において効果的に排熱を利用することができ、ＮＯｘ還元剤生成反応をより促進することが可能となる。
【００１９】
上記各構成について詳細に説明する。
まず、第１触媒について説明する。
第１触媒は、燃料、又は燃料、並びに空気及び水のいずれか一方若しくは双方からＮＯｘ還元剤を生成する反応を促進する機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、典型的には、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）などの活性成分を含んだ触媒を用いることができる。
また、これらの活性成分が比表面積の比較的大きなアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）などの金属酸化物の担体に担持された触媒を用いることもできる。
更には、アルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素、希土類元素などを添加することで、ＮＯｘ還元剤、例えば水素の生成能を一層高めることができる。
このような第１触媒は、燃料種や所望とするＮＯｘ還元剤の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００２０】
次に、第２触媒について説明する。
第２触媒は、ＮＯｘ還元剤の存在下で、動力機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、典型的には、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）などの活性成分を含んだ触媒を用いることができる。
また、これらの活性成分が比表面積の比較的大きなアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、シリカアルミナ（ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３）、ゼオライト、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）などの金属酸化物の担体に担持された触媒を用いることもできる。
更には、アルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素、希土類元素などを添加することで、ＮＯｘ吸着性能を高めることができる。
【００２１】
次に、隔膜について説明する。
隔膜は、ＮＯｘ還元剤を透過するものであれば、特に限定されるものではないが、例えばＮＯｘ還元剤が水素である場合には、ゼオライトやシリカ、アルミナ、各種メソポーラス材料等の金属酸化物から成る膜が有効である。特に、ゼオライトは、水素透過膜として好適である。このゼオライト膜は、例えば多孔質アルミナ、コージェライト、ムライトなどを支持体として成膜することができる。
ＮＯｘ還元剤がＣ２炭化水素やＣ３炭化水素である場合にも同様にゼオライト、シリカ、アルミナなどから成る膜が有効であり、ＮＯｘ還元剤が一酸化炭素である場合にも同様の材料から成る膜が有効である。しかし、ＮＯｘの透過を防止する観点からは、ゼオライトやシリカなど酸性を有する材料が有効である。
【００２２】
次に、本発明の触媒反応装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明及び従来の触媒反応装置の一実施形態を示す模式的な断面図である。
同図（ａ）に示すように、本実施形態の触媒反応装置は、燃料（Ｆｕｅｌ（ＣｎＨｍ））からＮＯｘ還元剤の一例である水素（Ｈ２）を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒の一例である燃料改質触媒と、水素（Ｈ２）の存在下で、動力機関の一例である内燃機関の排気に含まれるＮＯｘから窒素を生成する反応を促進する機能を有する第２触媒の一例であるＮＯｘ吸着還元触媒と、水素（Ｈ２）を透過する隔膜とを具備している。
【００２３】
また、第１触媒である燃料改質触媒は、燃料供給ライン内に設けられ、燃料タンクから燃料（Ｆｕｅｌ（ＣｎＨｍ））が供給されるようになっている。また、図示しないが空気や水、排気も供給可能となっている。なお、排気は動力機関である内燃機関の出口排気や第２触媒であるＮＯｘ吸着還元触媒を通過した後の排気のいずれも供給可能となっている。
更に、第２触媒であるＮＯｘ吸着還元触媒は、排気ライン内に設けられ、動力機関である内燃機関の排気（例えば、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、酸素（Ｏ２）を含む。）が供給されるようになっている。
更にまた、隔膜は、一方の面に第１触媒を備えており、他方の面に第２触媒を備えており、燃料供給ラインと排気ラインと間における水素（Ｈ２）以外の移動を防止している。
【００２４】
このような構成とすると、供給された燃料（Ｆｕｅｌ（ＣｎＨｍ））は、燃料改質触媒において水素（Ｈ２）が引き抜かれ、その水素（Ｈ２）は隔膜を透過して、ＮＯｘ吸着還元触媒に供給され、ＮＯｘ吸着還元触媒上で酸素に優先してＮＯｘを窒素に還元して浄化する。
また、その際に発生する酸素により、一酸化炭素や炭化水素を酸化して浄化することもできる。
なお、燃料改質触媒において、生成した高オクタン価燃料や一部の水素（Ｈ２）は、内燃機関の吸気インジェクターに供給することができ、これにより、内燃機関の燃焼効率を向上させることもできる。
【００２５】
一方、同図（ｂ）に示すように、従来の実施形態の触媒反応装置は、燃料（Ｆｕｅｌ（ＣｎＨｍ））からＮＯｘ還元剤の一例である水素（Ｈ２）を生成する反応を促進する機能を有する第１触媒の一例である燃料改質触媒と、ＮＯｘ還元剤の一例である水素（Ｈ２）を透過する隔膜とを具備している。
【００２６】
従来の実施形態の触媒反応装置においては、同図（ａ）に示す本実施形態の触媒反応装置と異なり、隔膜の一方の面に第１触媒を備えているのみである。即ち、他方の面に第２触媒であるＮＯｘ吸着還元触媒が設けられていない。従って、隔膜を透過した水素（Ｈ２）は、直接ＮＯｘ吸着還元触媒に供給されることなく、排気ガスで代用されるスイープガスによって、図示しない下流に配置された排気触媒の入り口に供給され、酸素やＮＯｘをランダムに還元して浄化することとなるため、排気ガス浄化効率の更なる向上は望めない。
また、上記本実施形態と比較して、排気側において、水素（Ｈ２）がすぐに消費されにくいため、水素濃度が高まり易く、燃焼改質触媒における水素（Ｈ２）引き抜き反応が促進されにくい。
【００２７】
次に、本発明の触媒反応装置の運転方法について説明する。
上述の如く、本発明の触媒反応装置の運転方法は、上記本発明の触媒反応装置の運転方法の一実施形態であって、燃料、又は燃料、並びに、空気及び水のいずれか一方若しくは双方を第１触媒に供給してＮＯｘ還元剤を生成する工程（１）と、動力機関からの排気に含まれるＮＯｘの存在下、隔膜を透過させたＮＯｘ還元剤を第２触媒に供給して窒素を生成する工程（２）とを含む運転方法である。
このような運転方法とすると、燃料等からＮＯｘ還元剤を高効率で生成でき、動力機関の排気に含まれるＮＯｘにＮＯｘ還元剤を効率良く供給可能となり、ＮＯｘを効率良く浄化することが可能となる。
【００２８】
また、上述の工程（１）においては、動力機関からの排気の状態に対応させて、燃料、又は燃料、並びに、空気及び水のいずれか一方若しくは双方を第１触媒に供給することができる。
このような運転方法とすると、ＮＯｘ還元剤が必要な時に、必要な量だけ生成できるので、より高効率化を図ることができる。
【００２９】
更に、上述の工程（１）においては、動力機関からの排気の温度が３００℃以上のときに、燃料、又は燃料、並びに、空気及び水のいずれか一方若しくは双方を第１触媒に供給することができる。
このような運転方法とすると、ＮＯｘ還元剤が必要な時に、必要な量だけ生成できるので、より高効率化を図ることができる。また、反応し難い燃料に対しても改質反応を起こさせ易くなり、様々な燃料においてもＮＯｘ還元剤を生成することができる。従って、適用可能な燃料種を拡大することもできる。
【００３０】
また、上述の工程（１）においては、動力機関からの排気の空燃比に対応させて（例えば、排気の空燃比を理論空燃比以下とするタイミングに合わせて）、燃料、又は燃料、並びに、空気及び水のいずれか一方若しくは双方を第１触媒に供給することができる。
このような運転方法とすると、ＮＯｘ還元剤が必要な時に、必要な量だけ生成できるので、より高効率化を図ることができる。
【００３１】
更にまた、上述の工程（１）においては、動力機関からの排気のＮＯｘ量が第２触媒のＮＯｘ吸着容量を超える前に、燃料、又は燃料、並びに、空気及び水のいずれか一方若しくは双方を第１触媒に供給することができる。
このような運転方法とすると、第２触媒におけるＮＯｘ浄化の効率を高められるため、よりクリーンな排気を実現することができる。
【００３２】
また、第１触媒におけるＮＯｘ還元剤の生成に対応させて、動力機関からの排気の空燃比を制御する工程（３）を更に含む運転方法とすることもできる。
このような運転方法とすると、第２触媒におけるＮＯｘ浄化の効率を高められるため、燃費、排気性能を高めることができる。
【００３３】
更に、燃料、又は燃料、並びに、空気及び水のいずれか一方若しくは双方の供給を一時的に休止する一方、一時的に空気のみを供給する工程（４）を更に含む運転方法とすることもできる。
このような運転方法とすると、第１触媒の劣化を抑制ないし防止でき、長期間に亘りＮＯｘ還元剤生成効率を高く維持することができる。
【００３４】
更にまた、第１触媒において生成したＮＯｘ還元剤の一部及び改質燃料のいずれか一方又は双方を動力機関の吸気に供給する工程（５）を更に含む運転方法とすることもできる。
このような運転方法とすると、内燃機関の燃焼効率を高めることができるため、高出力化を実現でき、更に、高い燃費向上効果を得ることもできる。
なお、上述の運転方法は、適宜組み合わせて行うことができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
厚さ約１ｍｍの多孔質アルミナ管（内径約６ｍｍ、平均細孔径６μｍ）上に、シリカ／アルミナ比が２８のＭＦＩ型ゼオライトを厚さ約３０μｍ成膜した。該管の内側のアルミナ面には粒状のＮＯｘ吸着還元触媒（ＰｔＲｈ／Ｂａ−Ａｌ２Ｏ３）を充填し、内径約１１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０６）製管型反応器に組み込み、外管と内管の間のＭＦＩゼオライト膜のある空間に粒状の燃料改質触媒（ＰｔＲｈ／Ｋ−Ａｌ２Ｏ３）を充填して、本例の触媒反応装置ユニットを得た。本例の触媒反応装置ユニットの構成を図２（ａ）に示す。
【００３７】
（比較例１）
実施例１と同様の２重管型反応器内に、図２（ｂ）に示すようにＮＯｘ吸着還元触媒（ＰｔＲｈ／Ｂａ−Ａｌ２Ｏ３）と燃料改質触媒（ＰｔＲｈ／Ｋ−Ａｌ２Ｏ３）を充填して、本例の触媒反応装置ユニットを得た。
【００３８】
（比較例２）
実施例１の触媒反応装置ユニットにおいて、ゼオライト膜を形成しない（ゼオライト膜なし）多孔質アルミナ管を用い、それ以外は実施例１と同様にして、本例の触媒反応装置ユニットを得た。
【００３９】
［性能評価］
まず、各例の触媒反応装置ユニットを各種ガスを供給できる装置に設置した。
次いで、窒素ガスをキャリアとして、燃料（反応原料）として、シクロヘキサンを燃料改質触媒層の容量を基準としてＬＨＳＶ＝６ｈ−１となるように気化器を通して供給し、一方で、排気ガス（モデルガス）として、ＮＯ＝２００ｐｐｍ、ＨＣ（Ｃ３Ｈ８）＝３２００ｐｐｍ（Ｃ１換算）、ＣＯ２＝１４．０％、Ｏ２＝５％、Ｈ２Ｏ＝１０％、残部は窒素ガスなる混合ガスをＮＯｘ吸着還元触媒の容量を基準としてＧＨＳＶ＝５０，０００ｈ−１となるように供給し、触媒層内温度２６０℃として、ＮＯｘの転化率を測定した。
なお、ＮＯｘ転化率は、次式（１）にて計算した。
ＮＯｘ転化率＝［（触媒入口ＮＯｘ濃度−触媒出口ＮＯｘ濃度）／触媒入口ＮＯｘ濃度］×１００％…（１）
【００４０】
［性能評価試験結果］
実施例１の触媒反応装置ユニットでは、ＮＯｘ転化率＝６５％であった。一方、比較例１の触媒反応装置ユニットでは、ＮＯｘ転化率＝２３％、比較例２の触媒反応装置ユニットでは、ＮＯｘ転化率３６％であった。
【００４１】
本発明の範囲に属する実施例１の触媒反応装置ユニットでは、高いＮＯｘ転化率が得られており、隔膜を適当に設置した効果が見られる。一方、一旦水素を排気中に放出してしまう比較例１の触媒反応装置ユニットではＮＯｘ転化率が低く、水素が酸素過剰条件下で無駄に消費されていると解釈される。また、ゼオライト隔膜を設けない比較例２の触媒反応装置ユニットの場合にも、ＮＯｘ転化率が低く、水素が過剰酸素によって消費されていると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明及び従来の触媒反応装置の一実施形態を示す模式的な断面図（ａ）及び（ｂ）である。
【図２】実施例１及び比較例１の触媒反応装置ユニットを示す模式的な断面図（ａ）及び（ｂ）である。
【図１】
2009045509.tif 000002
【図２】
2009045509.tif 000003