2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative photochemical de-NOx at low temperature, no catalyst, and no de-NOx agent
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19H02357
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
神原 信志 岐阜大学, 大学院工学研究科, 教授 (80362177)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 真空紫外線 / 脱硝 / 無触媒脱硝 / 反応メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船舶ディーゼルエンジンのNOx規制対策技術として，波長172 nmの真空紫外線（VUV）による常温・無触媒・還元剤なしで起こる光脱硝装置を開発した。今年度は，素反応解析により，光脱硝反応メカニズムの解明を試みた。詳細化学反応解析ソフトウェアANSYS Chemkinを使用し，反応器モデル，素反応モデル，反応条件を設定し，光脱硝反応の反応メカニズムを推定した。実験結果から反応速度パラメータを算出した。初期NO濃度600 ppm，O2濃度8.0 %，水分濃度7.0 %におけるNO/H2O/O2/N2混合ガス系のNO除去率をガス滞留時間に対してプロットし，素反応シミュレーション結果と比較した。両者は精度良く一致し，VUVの照射によってH2OからHO2, NO3, OHが生成して脱硝反応が起こり，生成物はHNO3, NO2, N2であることがわかった。
なお，本研究で推定した光脱硝素反応メカニズムは，(1)光分解，(2)気相ラジカル反応，(3)オゾン生成・消滅反応，(4)硝酸生成・消滅反応，(5)N2生成反応についてであり，特に光分解反：NO + hν → N + O, O 2 + hν → O + O, H2O + hν → OH + H の速度パラメータの実測結果は光化学反応分野に大いに貢献するものと考える。ただし，光エネルギー（光子数）が反応速度に及ぼす影響は非常に大きく，今後，光子数を速度式に組み込む必要がある。
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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
実験結果から光脱硝反応による素反応メカニズムを推定できた。計画どおりの進捗である。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度においては，反応場の光子エネルギー分布を独自の手法で定量化・モデル化し，光脱硝反応メカニズムを完全に解明する。それをもとに，世界初となる3次元熱流体光反応シミュレータを構築する。開発したシミュレータを用いて，光源の配置や反応器容積・形状，排ガス流量をパラメータとして，光脱硝装置の最適設計を行う。
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