非熱平衡プラズマとナノカーボン触媒による大気中有害物質浄化と反応プロセス解析

• Project/Area Number: 17681007
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 清水 一男 Shizuoka University, イノべーション共同研究センター, 准教授 (90282681)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥20,670,000 (Direct Cost: ¥15,900,000、Indirect Cost: ¥4,770,000); Fiscal Year 2007: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2006: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2005: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
• Keywords: マイクロプラズマ / 窒素酸化物 / 炭化水素化合物 / 排ガス処理 / ホルムアルデヒド / 無声放電(バリア放電)

Research Abstract

大気圧マイクロプラズマによる模擬排ガス処理を行い、処理後の模擬排ガス中の成分を、排ガス分析装置により、定量化した。
電極は、ステンレスパンチングメタル(φ40、厚さ0.5mm)の両面に誘電体を塗布し、対向させたものである。ガスは、これらの電極に対して垂直に供給するため、電極の開孔率によリプラズマの特性やガス処理効率に変化が生じる。
ガスボンベから濃度を調整したガスを、電極を設置したリアクタに供給する。生成されるO_3及び分解対象であるNO_xは、化学発光分析型NO_x計、紫外線吸収型O_3モニタにて定量化した。プラズマ処理後の副生成物は、FTIR、GC-MSにより分析を行った。また、燃焼排ガスなども考慮し、高温条件でのプラズマの特性を検討するため、電極を設置した石英管を、管状電気炉に設置し、温度コントローラにより、電極表面の温度を25-500℃まで変化させた。
電極を直列に最大5組を接続したリアクタを用いて、模擬排ガスの処理・分析を行った結果、以下の知見が得られた。
(1)排気ガス中のNO_x除去率は、温度の上昇、O_2濃度の増加と共に低下する。これは、温度の上昇やO_2濃度の増加によって、NO_x除去に寄与するN_2の解離が抑制されるためと考えられる。
(2)排気ガス中のC_3H_8は、プラズマ処理により分解されることが確認された。分解されたC_3H_8は過去の実験からHCN、CH_4などに変換されていると考えられる。また、THCとして減少したCは、主にCOに変換されると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Application of micro plasma for ozone generation and environmefntal protection (2008)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyama, and M.Kanamori
  • Journal Title: Int'l J.Plasma Environmental Science and Technology Vol.2,No.1 Pages: 38-43
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Study of Air Pollution Control by Using Plasma Filter (2008)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyama, and L.S.Manisha Nishama ni
  • Journal Title: IEEE Trans.On IAS Vol.44,No.2 Pages: 506-511
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of Micro Discharge for Air Purification (2007)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyama, and M.Ni shamani L.S.N.And M.Kanamori
  • Journal Title: IEEE Trans.On PE Vol.129,No.12 Pages: 1269-1274
  • NAID: 10018574968
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of Micro Discharge for Air Purification (2007)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyama, M.Nishamani L.S., M.Kanamori
  • Journal Title: The Papers of Joint Technical Meeting on Electrical Discharges, Switching and Protecting Engineering and High Voltage Engineergin, IEE Japan, 5th International Workshop on High Voltage Engineering Pages: 55-60
  • NAID: 10018574968
• [Journal Article] 大気圧マイクロプラズマによる大気環境浄化の研究 (2007)
  • Author(s): 清水一男, 杉山剛己, 金森正樹
  • Journal Title: 電気学会全国大会講演論文集 1 Pages: 112-112
• [Journal Article] Study of Air Pollution Control by Using Micro Plasma (2006)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyama, L.S.Manisha Nishamani
  • Journal Title: Proc. of ESA/IEEE-IAS/IEJ/SFE Joint Conferenece on Electrostatics 2006 Vol. 2 Pages: 873-882
• [Journal Article] 大気圧マイクロプラズマを用いた低電圧NOx除去の検討 (2006)
  • Author(s): 杉山剛己, 清水一男
  • Journal Title: 静電気学会全国大会講演会論文集 Pages: 123-126
• [Journal Article] マイクロプラズマ・フィルタを用いた室内空気浄化 (2006)
  • Author(s): L.S.マニーシャ ニシャーマニ, 清水一男
  • Journal Title: 静電気学会全国大会講演会論文集 Pages: 205-208
• [Journal Article] マイクロプラズマ・フィルタを用いた室内空気浄化 (2006)
  • Author(s): 清水一男
  • Journal Title: 平成18年電気学会全国大会講演論文集 [1] Pages: 99-99
• [Presentation] マイクロプラズマによるNox処理時のガス温度の影響 (2008)
  • Author(s): 清水一男, 杉山剛己
  • Organizer: 電気学会全国大会講演論文集
  • Place of Presentation: 福岡工業大学
  • Year and Date: 2008-03-19
• [Presentation] Application of atmospheric microplasma for control of indoor air pollutants (2008)
  • Author(s): K.Shimizu
  • Organizer: Proc. of Japan-Taiwan Bilateral Science & Technology Interchange, Project, High pressureplasma, fundamentals and applications-Envimnmental protection and nano-prcesslng
  • Place of Presentation: Tokyo University
  • Year and Date: 2008-03-04
• [Presentation] Application of atmaspheric microplasma for control of indoor air pollutants (2008)
  • Author(s): 清水一男
  • Organizer: 静電気学会研究会講演論文集
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2008-03-04
• [Presentation] Application of Micro Plasma for NOx Removal (2007)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyma, Manisha Nishmani and M.Kanamori
  • Organizer: IEEE IAS Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orieans
  • Year and Date: 2007-09-23
• [Presentation] 大気圧マイクロプラズでを用いた低電圧Nox除去の検討(II) (2007)
  • Author(s): 清水一男, 杉山剛己
  • Organizer: 静電気学会全国大会講演会論文集
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] 大気圧マイクロプラズマによる室内空気汚染物質処理に関する基礎研究 (2007)
  • Author(s): 清水一男, 金森正樹
  • Organizer: 静電気学会全国大会講演会論文集
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] 半導体素子を用いたマイクロプラズマ用パルスパワ-電源の検討 (2007)
  • Author(s): 清水一男, 石井達也
  • Organizer: 静電気学会全国大会講演会論文集
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] マイクロプラズマを用いた低電圧殺菌技術の基礎研究 (2007)
  • Author(s): 清水一男, 山田真広
  • Organizer: 静電気学会全国大会講演会論文集
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] 低電圧水中放電による液体浄化の基礎的検討 (2007)
  • Author(s): 清水一男, 園田智紀
  • Organizer: 静電気学会全国大会講演会論文集
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] Study of ozone generation and polluted air control by using micro plasma (2007)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyma, and M.Kanamori
  • Organizer: 18th Inernational Symposium on Plasma Chemistry
  • Place of Presentation: Tokyo University
  • Year and Date: 2007-08-26
• [Presentation] Application of micro plasma for ozone generation and environmental protection (2007)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyma, and M.Kanamori
  • Organizer: Proc. of Internatinal symp.On new plasma and electrical dischatge applictions and on dielectric materials
  • Place of Presentation: Tahiti island
  • Year and Date: 2007-08-16
• [Presentation] Indoor air control and analysis by using atmospheric micro plasma (2007)
  • Author(s): K.Shimizu, T.Sugiyma, and M.Kanamori
  • Organizer: The 20th symposium on Plasma Science for Materials
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2007-06-21
• [Remarks]
  • URL: http://shimizu-lab.cjr.shizuoka.ac.jp/lecture.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマを用いた流体浄化方法および流体浄化装置 (2007)
  • Inventor(s): 清水一男
  • Industrial Property Rights Holder: 清水一男
  • Filing Date: 2007-09-09
• [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマ電極 (2007)
  • Inventor(s): 清水一男
  • Industrial Property Rights Holder: 清水一男
  • Filing Date: 2007-09-09
• [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマ電極 (2006)
  • Inventor(s): 清水 一男
  • Industrial Property Rights Holder: 静岡大学
  • Industrial Property Number: 2006-070045
  • Filing Date: 2006-03-14