成果報告書詳細
管理番号20090000000063
タイトル平成19年度-平成20年度成果報告書 革新的次世代低公害車総合技術開発「革新的後処理システムの研究開発」
公開日2009/8/26
報告書年度2007 - 2008
委託先名学校法人立命館 株式会社堀場製作所
プロジェクト番号P04013
部署名省エネルギー技術開発部 研究開発グループ
和文要約本研究は,固体電解質を用いた電気化学的手法による窒素酸化物と微粒子の同時低減を可能とする革新的後処理システム(ECR)の開発を目指すもので,多孔質固体電解質を介してフィルタリングによるアノード極でのPMの捕集と,カソード極でのNOx吸蔵材によるNOの吸蔵を行い,固体電解質への通電によりPMとNOの同時低減を図るシステムの開発を行った.
実験は平板セルとハニカムセルの両方について行った.平板セルについては, YSZ(yttoria stabirized zirconia),SDC(samaria doped ceria)およびGDC(gadolinia doped ceria)などの様々な電解質の開発を行い,これらのセルの評価を行った.これらのECRセルは,排気を透過する多孔性の電解質と電極によって構成され,電極は銀と電解質の同じセラミックのサーメットで作製した.また, カソードにはNOx吸蔵のために酸化バリウム(BaO)をコーティングした.各セルについて調査の結果,GDCセルでは280℃以上の温度で酸素イオンのポンピングによってNOxとPMの同時分解が可能であること,また100℃より高い温度でNOxの吸蔵が可能であり,GDCセルがECRシステムとして最適な特性を有していることが分かった.
実証評価のために,矩形のハニカムGDCセル(28 ×28×50mm)の開発を行った.部分流希釈トンネルシステムを用いて,エンジンベンチ上でJC08モード試験を実施した.その結果,PM排出レベルを0.1025g/kmから0.0028g/kmまで,またNOx排出レベル0.395g/kmから0.102g/kmまで低減できた.また,ECRシステムにおける燃費犠牲(出力に対するECRでの消費エネルギー)が0.5%未満であると見積もられた.以上の結果から,ECRシステムが高い実用性を備えていることが確認された.
英文要約Title:Comprehensive Technological Development of Innovative, Next-Generation,Low-Pollution Vehicles- Simultaneous Reduction of Diesel Particulate Matter and NOx based on The Electrochemical Reduction System -(FY2007-FY2008) Final Report
Electrochemical reduction (ECR) method of diesel particulate matter (PM) and NOx has been developed. In this method, gas permeable electrochemical cell, having a porous solid oxide electrolyte, is used to enable the PM filtering on the anode. On the cathode, alkaline earth metal is coated for NOx storage. Due to the forced flow of oxygen ion from cathode to anode (oxygen pumping) simultaneous reductions of PM and NOx are performed by applying the voltage to both electrodes.
The experiments were conducted for both the disk cell and the honeycomb cell. The various disk cells having an electrolyte such as YSZ (yttoria stabirized zirconia), SDC (samaria doped ceria) and GDC (gadolinia doped ceria) have been developed and evaluated. These ECR cells have porous electrolyte and electrodes to permeate an exhaust. Electrodes are made of cermet of the silver and the same materials of the electrolyte. On the cathode, bariumoxide (BaO) is coated for NOx storage. As the results, GDC cell, show the most suitable characteristics for ECR system, can pump oxygen ion at the temperatures higher than 280 °C and decompose NOx and PM simultaneously. The GDC cell can also store NOx at the temperatures higher than 100 °C.
The trial GDC honeycomb cell, having a size of 28×28×50mm, has been developed to evaluate for practical use. The JC08 mode (post new long-term regulation in Japan) tests have been conducted by using the partial-flow dilution tunnel system. The result shows that honeycomb cell decreases NOx level from 0.395 to 0.102 g/km and PM level from 0.1025 to 0.0028g/km. It is also estimated that energy sacrifice for ECR system to output power is estimated less than 0.5%. From above results, it is confirmed that the ECR system has a high practicality.
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