窒素酸化物無発生燃焼のための高耐熱性触媒材料と高温触媒燃焼器の開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555217
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 荒井 弘通 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (10011024)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 貞森 博己 大阪ガス(株), 基盤研, 研究員 ; 松久 敏雄 東洋シーシーアイ(株), 研究員 ; 大瀧 倫卓 九州大学, 総合理工学研究科, 助手 (50223847) ; 江口 浩一 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (00168775)
• Keywords: 高温触媒燃焼 / ヘキサアルミネ-ト / 担持Pd触媒 / SiC支持ヘキサアルミネ-ト膜 / 耐熱衝撃ハニカム / 低NOx燃焼

Research Abstract

高耐熱性触媒材料の開発では,ヘキサアルミネ-トSrMnAl_<11>O_<19>のSrの一部を活性向上のため,各種の希土類元素イオン(La,Sr,Pr,Nd,Ce,Sm)で置換した触媒(Sr,Ln)MnAl_<11>O_<19>を調整し耐熱性の改善と触媒活性の向上を試みた。その結果,Ndを用いた触媒では耐熱性と触媒活性が改善されることがわかった。低温活性改善を目的としてLa_<0.2>Sr_<0.8>MnAl_<11>O_<19>にPdを担持させた触媒について検討を行った。触媒の調製直後はPdは高分散で高い低温触媒活性を示したが,Pdのシンタリングによる劣化のため耐久性はあまり芳ばしくなく,新しい担体の探索が必要になると思われる。また他に,耐熱性及び耐熱衝撃性に優れる構造材料であるSiC上にヘキサアルミネ-ト膜を作製する方法について検討を行った。ヘキサアルミネ-ト粉末のスラリ-コ-トによる製膜法は大変難しいが,BaAl_<12>O_<19>で1300℃,BaMnAl_<11>O_<19>では中間層の導入により1200℃の耐熱性を有する膜が作製できることが分かった。触媒燃焼器の作製で最も重要な課題は(1)熱衝撃をいかに避けるか,(2)着火温度をできるだけ下げること,(3)全領域にわたる好ましい触媒温度になるように制御することであるが,まず熱衝撃はハニカム自身を分割して熱膨張や熱収縮に耐えるようクリアランス(隙間)を与えることと,ハニカムの壁厚を場所によって変えることなどにより急熱,急冷に対してほとんどハニカム体にクラックが生じないようになり実用化に向けて長時間運転を試みた。更にNOx発生の低減のためには,(2)と(3)は今後の極めて重要な研究課題である。

Research Products

• [Publications] K.Sekizawa: "Catalytic Properties of Pd‐Supported Hexaaluminate Catalysts for High Temperature Catalytic Combustion" Journal of Catalysis. 142. 655-663 (1993)
• [Publications] M.Machida: "Liquid Phase Formation of Spinel Surface Layers on Hexaaluminate Microcrystals" Chemistry Letters. 1869-1872 (1993)
• [Publications] 荒井弘通: "高温触媒燃焼の触媒開発" 石油学会誌. 239-249 (1993)
• [Publications] 荒井弘通: "触媒燃焼用耐熱性材料の開発" 耐火材料. 3-12 (1993)
• [Publications] 荒井弘通: "触媒担体のシンタリング" 触媒. 231-237 (1993)
• [Publications] 荒井弘道: "金属アルコキシドを用いる触媒調製" アイピ-シ-, 564 (1993)