2021 Fiscal Year Annual Research Report

Development of innovative photochemical de-NOx at low temperature, no catalyst, and no de-NOx agent

Research Project

Project/Area Number	19H02357
Research Institution	Gifu University
Principal Investigator	神原信志岐阜大学, 大学院工学研究科, 教授 (80362177)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	真空紫外線 / 無触媒脱硝 / 光反応 / 窒素酸化物 / 素反応シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements	窒素酸化物（NOx）は世界的に排出規制の強化が進められており，特に船舶や車両のディーゼルエンジン排ガスを低温・無触媒・脱硝剤なしでNOxを除去する革新的な脱硝法が切望されている。申請者は波長172 nmの紫外線を模擬排ガス（NO/O2/H2O）に照射すると，常温・無触媒・無脱硝剤で97%もの高脱硝率が得られることを見いだし，その反応メカニズムを検討してきた。今年度は，素反応シミュレーター「ANSYS Chemkin-Pro」を用いて，光脱硝反応メカニズムを確立し、反応器モデル（ネットワークモデル）を適用した光脱硝シミュレーションを実施した。光脱硝反応に関わる素反応の速度パラメータは未知である。そこで光脱硝実験データからNO，O2，H2Oの光分解反応における速度パラメータを推算し、NO-H2O-O2 系における光脱硝反応の素反応解析を行ったところ，NO除去率は実験結果とシミュレーション結果でよく一致し，初期NO濃度の増加に伴い， NO除去率は減少する傾向を示した。また、光透過を阻害するCO2の影響についても検討し、影響度は非常に小さいことを明らかにした。次に、低NO濃度（200 ppm）および高NO濃度（900 ppm）における反応経路の検討を行った．低NO濃度（200 ppm）条件においては，NO3とHO2がイニシエーターとなりNOはNO2とHNO3に転換されることが分かった．一方で，高NO濃度（900 ppm）条件では，HO2がイニシエーターとなり，NOはNO2およびHNO3に転換されることがわかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究では、光脱硝反応メカニズムを完全に解明し、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ことを目的としている。本成果は最終目標に向けた基盤を確立したものであり、計画通り順調に進展していると言える。
Strategy for Future Research Activity	確立した光脱硝反応メカニズムをもとに，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。