2018 Fiscal Year Research-status Report
ラディアル構造化プラズマ支援脱硫フィルターによるゼロエミッションディーゼルの開発
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17K00595
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
大坂 侑吾 金沢大学, 機械工学系, 助教 (70586297)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ゼロエミッション / 大気圧非平衡プラズマ支援 / MnO2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ディーゼルエンジンは燃焼機構の特徴から多くの窒素酸化物NOXや硫黄酸化物SOXが排出される．この環境汚染物質は肺気腫や光化学スモッグの原因となることから世界規模で規制が強化されている．そのためディーゼルエンジンの更なる利用拡大のためには，これら環境汚染物質の浄化の達成が必要不可欠である．これまでMnO2を担持した脱硫フィルターを用いて移動体搭載に向けたSOX浄化技術の確立を目指してきた．更なる浄化性能に向けて排ガスに大気圧プラズマを重畳させることで生成する非平衡反応場を応用した浄化プロセスを提案する．本研究では大気圧非平衡プラズマ支援MnO2フィルターの基礎研究として，MnO2粒子にプラズマ放電を重畳させることが脱硫，脱硝性能に与える影響を実験検討した．さらに二酸化マンガンによる吸収反応場の上流部で放電を行い脱硫，脱硝性能評価を行うことで，より浄化性能が高い放電の方法を実験的に検討した．
上流部放電において，水蒸気を含む条件ではSO2吸収性能は大きく向上した．またNOxの吸収性能も大きく向上した．しかしNOx濃度比は経時的に上昇しているがおよそ0.8付近であることより，吸収反応だけでなく二酸化マンガンによる触媒作用を促進させる反応も生じていると考えられる．プラズマ反応場の上流部で水蒸気にプラズマ放電を重畳させてガスの改質を行うことにより反応経路が変化し，より高い浄化性能を示した．以上より，プラズマ重畳二酸化マンガンはSO2，NO2，NO吸収においては性能低下の因子であるが，反応場の上流部で水蒸気にプラズマ重畳を行うことによって高い排ガス浄化性能を示すことが明らかとなった．排ガス浄化性能が高くなる最適な放電位置や水蒸気濃度を検討することで更なる反応の活性化が期待できることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大気圧非平衡プラズマ支援MnO2フィルターによる，ディーゼルエンジン排ガスのゼロエミッション化を達成させるべく，基礎的な検討を実施してきた．排ガス評価装置の作成，プラズマ重畳システムの構築，定性的評価のための分光計測システムなどの構築はおおよそ完成している．プラズマ重畳効果がフィルター上流部に重畳させることで，脱硫性能と脱硝性能を同時に向上させることを明らかにした．本研究結果は数報の学術論文に掲載されているため，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
大気圧非平衡プラズマ重畳効果の定量評価法の構築は完成し，定量的結果も得られている．しかし，各種排ガス成分の濃度の影響，プラズマ重畳位置の影響，定性的評価などが十分でなく，今年度に実施予定である．具体的には，プラズマ重畳電力，重畳位置，濃度，空間速度をパラメーターとしたフィルター性能の定量評価，可視分光計測によるプラズマ重畳効果の定性評価を実施する．最終的に数値モデルを構築し性能予測まで今年度で達成させる．
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