JP3253198B2 - Nitrogen oxide reduction equipment - Google Patents
Nitrogen oxide reduction equipmentInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、大気中に放出される有
害な窒素酸化物を電気化学的に還元して除去する装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for electrochemically reducing and removing harmful nitrogen oxides released into the atmosphere.
【0002】[0002]
【従来の技術】窒素酸化物(NOX)を除去する脱硝技
術として触媒法、吸着法、湿式吸収法、電子線照射法、
プラズマ法などが考えられている。湿式吸収法、電子線
照射法、プラズマ法は、多量のエネルギ−投入が必要で
あるなどコスト的な問題が大きい。一方、触媒法、吸着
法は、比較的投入エネルギ−量が少なく、安価な方式と
考えられている。この触媒方式では、NH3還元法、炭
化水素還元法などが一般的に知られている。NH3還元
法は、TiO2−V2O3触媒を用いて次式のようにNO
を還元させる。 NO+NH3+1/4O2=N2+3/2H2O この場合、NO除去率は95%と非常に高い値を示す
が、大規模な装置となり、また、NH3の取扱いを伴う
ので危険であり、設備、および運転コストは高くなる。BACKGROUND ART nitrogen oxides (NO X) catalyst method as denitrification technique for removing, adsorption method, a wet absorption method, an electron beam irradiation method,
A plasma method and the like have been considered. The wet absorption method, the electron beam irradiation method, and the plasma method have large cost problems such as requiring a large amount of energy input. On the other hand, the catalyst method and the adsorption method are considered to be inexpensive methods with relatively little input energy. In this catalyst system, an NH 3 reduction method, a hydrocarbon reduction method, and the like are generally known. The NH 3 reduction method uses a TiO 2 —V 2 O 3 catalyst and obtains NO
Is reduced. NO + NH 3 + / O 2 = N 2 + 3 / 2H 2 O In this case, the NO removal rate shows a very high value of 95%, but it becomes a large-scale apparatus and is dangerous because it involves handling of NH 3 . , Equipment and operating costs are higher.
【0003】次に、炭化水素還元法は、Cu−ゼオライ
ト触媒を用い、C2H2、C3H6、C3H8などの炭化水素
と酸素の共存下、NOを還元するものである。しかしな
がら、除去率は25%程度と低い。また、吸着法は、選
択的にNOXを吸着するBa2YCu 3O7やYSr2Co
OXなどの材料が有望な吸着剤として注目されている
が、現在のところ材料開発しかされていない。実際に
は、大型固定発生源に対するNH3還元法以外に実用さ
れた技術はなく、家庭用燃焼機など小規模発生源に対し
て有用な窒素酸化物低減技術は確立されていない。固体
電解質を用い、電気化学的にNOXを除去する方法も提
案されてはいる。例えば、酸化物導伝体であるジルコニ
ア系の固体電解質を用いた事例である。[0003] Next, the hydrocarbon reduction method, Cu- using zeolite catalysts, the presence of hydrocarbons and oxygen, such as C 2 H 2, C 3 H 6, C3H 8, in which the reduction of NO. However, the removal rate is as low as about 25%. In addition, the adsorption method uses Ba 2 YCu 3 O 7 or YSr 2 Co for selectively adsorbing NO x.
Materials such as O X has been attracting attention as a promising adsorbent but, not only at present material development. Actually, there is no practical technology other than the NH 3 reduction method for large fixed sources, and no useful nitrogen oxide reduction technology for small-scale sources such as household combustors has been established. A solid electrolyte, which is also been proposed a method of removing electrochemically NO X. For example, this is an example in which a zirconia-based solid electrolyte that is an oxide conductor is used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、家庭用
燃焼機など小規模発生源に対して有用な窒素酸化物低減
技術は確立されていない。また、前記の電気化学的にN
OXを除去する方法は、固体電解質として酸化物導伝体
を用いるため、酸素が存在する雰囲気下では、酸素が選
択的に透過し、NOXの除去が困難となる。また、電導
率的にも600℃以下での使用は困難である。従って、
本発明は、信頼性が高く、比較的小型、簡便かつ低コス
トでNOXを除去できる装置を提供することを目的とす
る。As described above, a technique for reducing nitrogen oxides that is useful for small-scale sources such as household combustion machines has not been established. In addition, the electrochemically N
In the method of removing O x , an oxide conductor is used as a solid electrolyte. Therefore, in an atmosphere where oxygen is present, oxygen selectively permeates, making it difficult to remove NO x . In addition, it is difficult to use at a temperature of 600 ° C. or less in terms of electric conductivity. Therefore,
The present invention has high reliability, and to provide a relatively small, can be removed NO X in a simple and low-cost device.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
み、式:BaCe 0.8 M 0.2 O 3-a (式中、MはGd、D
y、TbまたはEu)で表されるプロトン伝導性固体電
解質層と、前記電解質層の一方の面に設けた水素解離能
を有するアノードと、前記電解質層の他方の面に設けた
カソードとを具備し、前記アノードに水素または水蒸気
を供給して水素を解離させることにより、前記カソード
で窒素酸化物を還元させることを特徴とする窒素酸化物
還元装置を提供する。ここで、前記カソードがペロブス
カイト型酸化物からなるのが好ましい。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a compound of the formula: BaCe 0.8 M 0.2 O 3-a (where M is Gd, D
y, Tb or Eu), a proton conductive solid electrolyte layer, an anode having hydrogen dissociation ability provided on one surface of the electrolyte layer, and a cathode provided on the other surface of the electrolyte layer. The present invention also provides a nitrogen oxide reducing apparatus characterized in that nitrogen or oxide is reduced at the cathode by supplying hydrogen or steam to the anode to dissociate hydrogen. Where the cathode is Perovs
It is preferred to be composed of a kite type oxide.
【0006】また、本発明の窒素酸化物還元装置は、前
記固体電解質層を筒型に構成し、その内面または外面に
アノードを設け、他方の面にカソードを設ける。さら
に、前記固体電解質層の内外にアノード室とカソード室
を設けた2重構造を有する。In the nitrogen oxide reduction apparatus of the present invention, the solid electrolyte layer is formed in a cylindrical shape, and an anode is provided on an inner surface or an outer surface thereof, and a cathode is provided on the other surface. Further, it has a double structure in which an anode chamber and a cathode chamber are provided inside and outside the solid electrolyte layer.
【0007】[0007]
【作用】本発明の装置における電極反応を化1に示す。The electrode reaction in the apparatus of the present invention is shown in Chemical formula 1.
【0008】[0008]
【化1】 Embedded image
【0009】ただし、過剰の酸素が存在するとき、カソ
ード電極上では、酸素とプロトンが反応し水を生成す
る。また、アノードの水素源として水蒸気を用いること
も可能であり、その場合のアノード反応を化2に示す。However, when excess oxygen is present, oxygen and protons react on the cathode electrode to produce water. It is also possible to use steam as a hydrogen source for the anode, and the anodic reaction in that case is shown in Chemical formula 2.
【0010】[0010]
【化2】 Embedded image
【0011】前記した様に酸化物イオン伝導性固体電解
質を用いて電気化学的に窒素酸化物を還元する場合は、
窒素酸化物を選択的に電極に吸着するか、酸素を除去し
ないと還元は困難である。しかし、本発明では、固体電
解質にプロトン伝導性のものを用いているので、酸素存
在下でも窒素酸化物の還元は可能になる。本発明の装置
は、上記反応原理に基づき、300℃〜1000℃で作
動する全く新しいタイプの窒素酸化物還元装置である。
プロトン伝導体として高導電率のバリウムセリウム系酸
化物を用いると、600℃以下の低温領域でもNOXの
還元が可能であり、エネルギ−の投入を減少させること
ができ、ランニングコストも低くすることができる。As described above, when nitrogen oxides are electrochemically reduced using an oxide ion conductive solid electrolyte,
Reduction is difficult unless nitrogen oxides are selectively adsorbed on the electrode or oxygen is removed. However, in the present invention, a proton conductive solid electrolyte is used, so that nitrogen oxides can be reduced even in the presence of oxygen. The apparatus of the present invention is a completely new type of nitrogen oxide reduction apparatus that operates at 300 ° C. to 1000 ° C. based on the above reaction principle.
With high conductivity of barium-cerium oxide as a proton conductor, but may be reduced of the NO X even in a low temperature region of 600 ° C. or less, energy - charged can be reduced, and to lower running costs Can be.
【0012】また、プロトン伝導性固体電解質層を筒型
にし、その内側に水素または窒素酸化物を供給する構
成、さらには筒型固体電解質層の内外に水素と窒素酸化
物とを供給する2重管構造とすることにより、高効率に
NOXを還元することができ、装置の小型化が可能とな
る。[0012] Further, the proton conductive solid electrolyte layer is formed in a cylindrical shape, and hydrogen or nitrogen oxide is supplied to the inside thereof. Further, a double supply of hydrogen and nitrogen oxide to the inside and outside of the cylindrical solid electrolyte layer is provided. By adopting a tube structure, NO X can be reduced with high efficiency, and the apparatus can be reduced in size.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 [実施例1]本実施例は、本発明のプロトン伝導性固体電
解質と一対の電極とで構成した窒素酸化物還元セルが実
際にNOXをどの程度還元できるかを調べた例である。The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 This example is an example in which nitrogen oxide reduction cell composed of a proton conductive solid electrolyte and a pair of electrodes was examined whether actually be what extent reducing the NO X of the present invention.
【0014】図1は本実施例の窒素酸化物還元装置を示
す。プロトン伝導性固体電解質層1は、直径23mm、
厚さ0.3mmのBaCe0.8Gd0.2O3-aを用いる。
この電解質層の一方の面にPtを焼き付けアノード2を
設ける。また、電解質層1の他方の面にNOXを吸着す
る酸化物Ba2FeOXを900〜1000℃で焼き付け
て電極面積3cm2のカソード3を構成する。4a、4
bはアノード2に接続した一対のPtリード、5a、5
bはカソード3に接続した一対のPtリードである。各
々の電極の一方のリードは電圧測定に、また他方は電流
測定に用いる。FIG. 1 shows a nitrogen oxide reducing apparatus according to this embodiment. The proton conductive solid electrolyte layer 1 has a diameter of 23 mm,
The BaCe0 .8 Gd 0.2 O 3-a thickness of 0.3mm is used.
An anode 2 is provided by baking Pt on one surface of the electrolyte layer. Further, constituting the cathode 3 of the electrode area 3 cm 2 by baking an oxide Ba 2 FeOx for adsorbing NO X in the other surface of the electrolyte layer 1 at 900 to 1000 ° C.. 4a, 4
b denotes a pair of Pt leads connected to the anode 2, 5a, 5a
b denotes a pair of Pt leads connected to the cathode 3. One lead of each electrode is used for voltage measurement, and the other is used for current measurement.
【0015】固体電解質層1のアノード側には、ガス出
口9を有するセラミック管6をガラスパッキン7を介し
て接合してアノード室8を形成し、さらにアノードガス
を供給するセラミック管10を設ける。一方、固体電解
質層1のカソード側には、ガス出口14を有するセラミ
ック管11をガラスパッキン12を介して接合してカソ
ード室13を形成し、さらにカソードガスを供給するセ
ラミック管15を設ける。On the anode side of the solid electrolyte layer 1, a ceramic tube 6 having a gas outlet 9 is joined via a glass packing 7 to form an anode chamber 8, and a ceramic tube 10 for supplying anode gas is provided. On the other hand, on the cathode side of the solid electrolyte layer 1, a ceramic tube 11 having a gas outlet 14 is joined via a glass packing 12 to form a cathode chamber 13, and a ceramic tube 15 for supplying a cathode gas is provided.
【0016】以上のように構成した窒素酸化物還元セル
を、図1に示すように電気炉16内にセットし、アノ−
ド側(水素解離電極側)に室温加湿した水素ガスを10
ml/minの流速で供給し、カソ−ド側(実際にNO
Xを還元する側)に1%濃度のNOをN2でバランスした
ガスを5ml/minの流速で供給し、セル温度を60
0℃に保持した。アノードとカソードを外部回路で短絡
するか、あるいは両極に電圧を印加してNOの還元を試
み、出口ガスの組成を調べた。また、実際のカソードガ
スを想定し、各々酸素、一酸化炭素、炭酸ガス、亜硫酸
ガスを混合した場合について、NOの還元状況を調べて
みた。これらの結果を表1に示す。NO転化率は、すべ
て90%以上であり、カソードガス組成にほとんど影響
を受けないことがわかった。また、電圧を印加しない場
合でもNO還元は進行することがわかった。以上のよう
に、プロトン伝導性固体電解質と一対の電極とで構成し
た窒素酸化物還元セルが有効に、かつ投入エネルギー量
もわずかで還元できることがわかった。The nitrogen oxide reduction cell constructed as described above is set in an electric furnace 16 as shown in FIG.
Hydrogen gas humidified at room temperature on the hydrogen side (hydrogen dissociation electrode side)
ml / min at the cathode side (actually NO
A gas in which 1% concentration of NO is balanced with N 2 is supplied at a flow rate of 5 ml / min to the ( X reducing side) at a flow rate of 5 ml / min.
It was kept at 0 ° C. The anode and cathode were short-circuited by an external circuit, or a voltage was applied to both electrodes to try to reduce NO, and the composition of the outlet gas was examined. Further, assuming an actual cathode gas, the reduction state of NO was examined when oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide gas, and sulfurous acid gas were mixed. Table 1 shows the results. The NO conversions were all 90% or more, and were found to be hardly affected by the cathode gas composition. It was also found that NO reduction proceeds even when no voltage is applied. As described above, it has been found that the nitrogen oxide reduction cell composed of the proton conductive solid electrolyte and the pair of electrodes can be effectively reduced with a small amount of input energy.
【0017】[0017]
【表1】 [Table 1]
【0018】[実施例2]本実施例は、一対の電極と固体
電解質層で構成された窒素酸化物還元装置の水素を解離
させる水素源に水蒸気を用いた場合のNOX還元例を示
す。実施例1と同様にして、プロトン伝導性固体電解質
に直径23mm、厚さ0.3mmのBaCe0.8Dy0.2
O3-aを用い、その一方の面にPtを焼き付けてアノー
ドを形成し、他方の面にもPtを電極面積3cm2に焼
き付けてカソードを形成して窒素酸化物還元セルを構成
した。このセルを、図1に示すようにセットし、アノ−
ド側(水素解離電極側)に60℃で加湿した空気を10
ml/minの流速で供給し、カソ−ド側(実際にNO
xを還元する側)に1%濃度のNOをN2でバランスし
たガスを5ml/minの流速で供給し、セル温度を6
00℃に保持した。この場合、アノ−ドとカソ−ド間で
水素濃度勾配はほとんどないので、両極では電圧差はほ
とんどない。したがって、両極間に電圧を印加してNO
Xの還元を行った。出口ガス中のガス組成を調べたとこ
ろ、印加電流値により若干のNOが認められたものの、
25mA/cm2でNO転化率は91%と充分還元が行
われることがわかった。[0018] [Example 2] This example illustrates the NO X reduction example of using the steam to hydrogen source to dissociate hydrogen of the nitrogen oxide reduction device composed of a pair of electrodes and the solid electrolyte layer. In the same manner as in Example 1, BaCe 0.8 Dy 0.2 having a diameter of 23 mm and a thickness of 0.3 mm was added to the proton conductive solid electrolyte.
Using O 3-a , Pt was baked on one surface to form an anode, and Pt was also baked on the other surface to an electrode area of 3 cm 2 to form a cathode to form a nitrogen oxide reduction cell. This cell is set as shown in FIG.
10 humidified air at 60 ° C on the hydrogen side (hydrogen dissociation electrode side).
ml / min at the cathode side (actually NO
The NO concentration of 1% on the side) to reduce the x balance gas with N 2 at a flow rate of 5 ml / min, cell temperature 6
It was kept at 00 ° C. In this case, since there is almost no hydrogen concentration gradient between the anode and the cathode, there is almost no voltage difference between the two electrodes. Therefore, when a voltage is applied between both electrodes, NO
X reduction was performed. When the gas composition in the outlet gas was examined, slight NO was recognized depending on the applied current value,
At 25 mA / cm 2 , the NO conversion was 91%, indicating that sufficient reduction was performed.
【0019】[実施例3]本実施例は、本発明の一対の電
極と固体電解質とから構成された窒素酸化物還元装置に
おいて、窒素を還元する室と、水素を解離する室とに分
割されている2重管を用いた例を示す。この例により、
窒素酸化物をより高効率に還元することができ、装置を
小型にすることができる。本実施例の装置を図2に示
す。21は円筒型のBaCe0.8Tb0.2O3-aよりなる
固体電解質層の内外面に白金電極を焼き付けて構成した
窒素酸化物還元セルである。このセル3個をアルミナ等
のセラミック製継手22により連結し、両端にカソード
ガス入口管23とカソードガス出口管24を連結してセ
ラミック製管25内に設置し、セル21の内側にカソー
ド室26、セルの外側にアノード室S27を設ける。2
8はアノードガス入口、29はアノードガス出口であ
る。30は外部回路31を通じて両電極に通電する電源
を示す。[Embodiment 3] In this embodiment, in a nitrogen oxide reducing apparatus comprising a pair of electrodes and a solid electrolyte according to the present invention, a chamber for reducing nitrogen and a chamber for dissociating hydrogen are divided. An example using a double tube is shown. With this example,
Nitrogen oxides can be reduced more efficiently, and the apparatus can be downsized. FIG. 2 shows the apparatus of this embodiment. Reference numeral 21 denotes a nitrogen oxide reduction cell formed by baking platinum electrodes on the inner and outer surfaces of a cylindrical solid electrolyte layer made of BaCe 0.8 Tb 0.2 O 3-a . The three cells are connected by a ceramic joint 22 made of alumina or the like, and a cathode gas inlet tube 23 and a cathode gas outlet tube 24 are connected to both ends, and are installed in a ceramic tube 25. The anode chamber S27 is provided outside the cell. 2
8 is an anode gas inlet, and 29 is an anode gas outlet. Reference numeral 30 denotes a power supply that supplies power to both electrodes through the external circuit 31.
【0020】上記構成のセルを600℃に保持し、装置
が効率よく作動するかを調べた。アノードガスとして流
量5ml/minで水素ガスを供給し、カソードガスに
は実際の燃焼排ガスを想定した模擬ガス、NO1.5
%、O26.3%、CO28.1%、CO1.4%、N2
バランスのガスを10ml/minで流した。また、外
部回路に電圧を印加し、25mA/cm2 の電流密度で
還元した。この結果、出口カソードガスの分析から、N
Oは99%還元されたことがわかった。本実施例のよう
に、窒素酸化物還元装置において窒素を還元する室と、
水素を解離する室とに分割し、2重管の構造にすること
により、NOxガスを連続的に還元することができ、し
かも発生する燃焼排出ガスを直接導入することが可能で
ある。このように窒素酸化物を高効率に還元することが
でき、装置を簡単、小型にすることができる。The cell having the above configuration was kept at 600 ° C., and it was examined whether the apparatus operates efficiently. A hydrogen gas is supplied at a flow rate of 5 ml / min as an anode gas, and a simulated gas assuming actual combustion exhaust gas, NO1.5, is used as a cathode gas.
%, O 2 6.3%, CO 2 8.1%, CO 1.4%, N 2
A balance gas was flowed at 10 ml / min. Further, a voltage was applied to an external circuit, and reduction was performed at a current density of 25 mA / cm 2 . As a result, from the analysis of the outlet cathode gas, N
O was found to be reduced by 99%. As in the present embodiment, a chamber for reducing nitrogen in a nitrogen oxide reduction device,
By dividing the chamber into a chamber for dissociating hydrogen and forming a double-pipe structure, it is possible to continuously reduce NO x gas, and it is possible to directly introduce the generated combustion exhaust gas. As described above, nitrogen oxides can be reduced with high efficiency, and the apparatus can be simplified and downsized.
【0021】[実施例4]本実施例は、窒素酸化物還元装
置の固体電解質層を簡単な筒型構造にした例を示す。図
3に筒型構造の一例を示す。多孔質セラミックからなる
管32を支持体としてその表面に白金からなるカソード
33、BaCe0.8 Eu0.2 O3-a からなる固体電解質
層34および白金からなるアノード35を形成する。3
6はカソード33のリードである。[Embodiment 4] This embodiment shows an example in which the solid electrolyte layer of the nitrogen oxide reduction apparatus has a simple cylindrical structure. FIG. 3 shows an example of a cylindrical structure. Cathode 33 made of a tube 32 made of a porous ceramic of platinum on its surface as a support to form a BaCe 0.8 Eu 0.2 O solid electrolyte layer 34 and anode 35 made of platinum consisting 3-a. 3
Reference numeral 6 denotes a lead of the cathode 33.
【0022】このような筒型のセル構成にすると、アノ
ード側を覆う管を用いるだけで実施例3のような2重管
構造の還元装置を構成することが可能である。実施例3
と同様にして、2重管構造にし、アノードガスとして流
量5ml/minで水素ガスを供給し、カソードガスに
は実際の燃焼排ガスを想定した模擬ガス、NO1.5
%、O26.3%、CO28.1%、CO1.4%、N2
バランスのガスを10ml/minで流した。また、外
部回路に電圧を印加し、25mA/cm2の電流密度で
還元した。この結果、出口カソードガスでは、NOは9
9%還元されていた。このように、筒が他の還元セルを
用いてもNOX還元は効率く行われることがわかった。
筒型セルを用いることによって、ガス流路の確保、およ
びガス密閉構造を簡単にすることができ、装置全体も簡
単に構成できることは明らかである。また、固体電解質
層を筒型にすることにより、機械的強度を向上させるこ
とができ、信頼性を高くでき、また還元セルの寿命を長
くすることができる。With such a cylindrical cell configuration, it is possible to configure a reduction device having a double-tube structure as in Embodiment 3 only by using a tube that covers the anode side. Example 3
A hydrogen gas was supplied at a flow rate of 5 ml / min as an anode gas, and a simulated gas, NO1.5, assuming actual combustion exhaust gas was used as a cathode gas.
%, O 2 6.3%, CO 2 8.1%, CO 1.4%, N 2
A balance gas was flowed at 10 ml / min. Further, a voltage was applied to an external circuit, and reduction was performed at a current density of 25 mA / cm 2 . As a result, NO was 9 at the outlet cathode gas.
9% had been reduced. Thus, NO X reduction even with cylindrical other reduction cell was found to be efficient Ku performed.
It is clear that the use of the cylindrical cell makes it possible to secure the gas flow path and simplify the gas sealing structure, and also to easily configure the entire apparatus. Further, by making the solid electrolyte layer cylindrical, the mechanical strength can be improved, the reliability can be increased, and the life of the reduction cell can be prolonged.
【0023】なお、実施例では、プロトン伝導性固体電
解質にBaCe0.8 Gd0.2O3-a、BaCe0.8Dy0.2
O3-aなどを用いてもよい。また、アノードは白金の他
例えば、ニッケルまたは鉄を主体とした金属や合金、あ
るいはそれらの酸化物などセルの作動温度で水素解離能
を有する材料が用いられる。カソードは、白金やBa2
FeOXで代表されるペロブスカイト型酸化物が用いら
れ、特に後者は窒素酸化物を選択的に吸着するところか
ら好ましい材料である。In the embodiment, BaCe 0.8 Gd 0.2 O 3-a and BaCe 0.8 Dy 0.2 are used as the proton conductive solid electrolyte.
O 3-a or the like may be used. In addition to the platinum, a material having a hydrogen dissociation ability at the operating temperature of the cell, such as a metal or an alloy mainly composed of nickel or iron, or an oxide thereof is used for the anode. The cathode is made of platinum or Ba 2
Perovskite oxide represented by FeO X is used, in particular the latter is a preferred material from the place of selectively adsorbing nitrogen oxides.
【0024】これら電解質、電極の合成や製造法も、塗
布法、蒸着法、スパッタ法、C.V.D法など周知の手
法を用いることができる。セルの作動温度も固体電解質
のプロトンを導電する温度であればよく、例えば、実施
例に用いたペロブスカイト型酸化物の伝導率は、300
℃で10-5S/cm、1000℃で2×10-1S/cm
程度である。The synthesis and production methods of these electrolytes and electrodes include coating, vapor deposition, sputtering and C.I. V. A known method such as the D method can be used. The operating temperature of the cell may be any temperature at which protons of the solid electrolyte are conducted. For example, the conductivity of the perovskite oxide used in the examples is 300
℃ at 10 -5 S / cm, 1000 2 × 10 -1 S / cm at ℃
It is about.
【0025】また、セルの構造は、アノードガスとカソ
ードガスが各々分割された室を連続的に流通する構造で
あれば、どのような形状でもよく、さらに筒型構造にお
いては、円筒でも角筒でもよく、要するに中空構造をも
った筒状の形状であればよい。The cell may have any shape as long as the anode gas and the cathode gas continuously flow through the divided chambers. In the case of the cylindrical structure, the cell may be a cylinder or a square tube. In other words, any cylindrical shape having a hollow structure may be used.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように本発明は、信頼性が高く、
簡便かつ低コストで窒素酸化物を電気化学的に還元して
除去する装置を提供するものである。また、還元装置を
筒型構造とすることにより、小型化することができる。
本発明の窒素酸化物還元装置は、小型燃焼機器のみなら
ず、大規模な燃焼機器から排出されるガス中の窒素酸化
物の除去にも応用が可能である。As described above, the present invention has high reliability,
An object of the present invention is to provide a simple and low-cost apparatus for electrochemically reducing and removing nitrogen oxides. In addition, the reduction device can be downsized by having a cylindrical structure.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The nitrogen oxide reduction device of the present invention is applicable not only to small-sized combustion equipment but also to removal of nitrogen oxides in gas discharged from large-scale combustion equipment.
【図1】本発明の一実施例における窒素酸化物還元装置
の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a nitrogen oxide reduction device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施例における窒素酸化物還元装
置の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a nitrogen oxide reduction device according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明の他の実施例におけるの窒素酸化物還元
セルの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a nitrogen oxide reduction cell according to another embodiment of the present invention.
1 固体電解質層 2 アノード 3 カソード 4a、4b 電極リード 5a、5b 電極リード 6、11 セラミック管 7、12 ガラスパッキン 8 アノード室 9、14 ガス出口 10、15 セラミック管 13 カソード室 16 電気炉 21 還元セル 22 継手 23 カソードガス入口管 24 カソードガス出口管 25 セラミック管 26 カソード室 27 アノード室 28 アノードガス入口 29 アノードガス出口 30 電源 31 外部回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid electrolyte layer 2 Anode 3 Cathode 4a, 4b Electrode lead 5a, 5b Electrode lead 6, 11 Ceramic tube 7, 12 Glass packing 8 Anode room 9, 14 Gas outlet 10, 15 Ceramic tube 13 Cathode room 16 Electric furnace 21 Reduction cell 22 Joint 23 Cathode gas inlet tube 24 Cathode gas outlet tube 25 Ceramic tube 26 Cathode room 27 Anode room 28 Anode gas inlet 29 Anode gas outlet 30 Power supply 31 External circuit
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/56 B01D 53/32 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B01D 53/56 B01D 53/32
Claims (4)
はGd、Dy、TbまたはEu)で表されるプロトン伝
導性固体電解質層と、前記電解質層の一方の面に設けた
水素解離能を有するアノードと、前記電解質層の他方の
面に設けたカソードとを具備し、前記アノードに水素ま
たは水蒸気を供給して水素を解離させることにより、前
記カソードで窒素酸化物を還元させることを特徴とする
窒素酸化物還元装置。1. The formula: BaCe 0.8 M 0.2 O 3-a (wherein M
Is a proton conductive solid electrolyte layer represented by Gd, Dy, Tb or Eu), an anode having hydrogen dissociation ability provided on one surface of the electrolyte layer, and a cathode provided on the other surface of the electrolyte layer And supplying hydrogen or steam to the anode to dissociate the hydrogen, thereby reducing the nitrogen oxide at the cathode.
からなることを特徴とする請求項1記載の窒素酸化物還
元装置。2. The method according to claim 1, wherein the cathode is a perovskite oxide.
Nitrogen oxide reduction device according to claim 1, wherein you characterized in that it consists of.
であり、その内面または外面に前記アノードを設け、他
方の面に前記カソードを設けたことを特徴とする請求項
1または2記載の窒素酸化物還元装置。Wherein a said proton conductive solid electrolyte layer is cylindrical, the anode is provided on the inner or outer surface, the nitrogen of claim 1, wherein in that a said cathode on the other surface Oxide reduction device.
にアノード室またはカソード室を、外側にカソード室ま
たはアノード室をそれぞれ設けた2重管構造を有するこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の窒素酸
化物還元装置。Wherein the anode compartment or cathode compartment to the inside of the proton conductive solid electrolyte layer, this having a double pipe structure in which each of the cathode compartment or the anode compartment to the outside
The nitrogen oxide reduction device according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29305393A JP3253198B2 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Nitrogen oxide reduction equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29305393A JP3253198B2 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Nitrogen oxide reduction equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH07136455A JPH07136455A (en) | 1995-05-30 |
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ID=17789868
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29305393A Expired - Lifetime JP3253198B2 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Nitrogen oxide reduction equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3253198B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2298850A1 (en) | 1999-02-17 | 2000-08-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mixed ionic conductor and device using the same |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP29305393A patent/JP3253198B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH07136455A (en) | 1995-05-30 |
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