Development of Pulse Power Purification System of NOx and PM Emission from Ships

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02367
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: Ehara Yoshiyasu 東京都市大学, 理工学部, 教授 (40308028)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瑞慶覧 章朝 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (00601072)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 船舶 / 排ガス / 電気集塵 / パルスパワー / 微小粒子 / 窒素酸化物

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to develop a simultaneous NOx and PM treatment technology for marine diesel exhaust gas. The treatment system uses pulsed power and is applied from room temperature to 400°C. The pulse power can generate a stable plasma discharge without sparking even in a high temperature gas. In this research, the particle behavior for pulsed streamers was simulated and analyzed, and the optimum pulse voltage waveform and repetition frequency were examined. The effects of the processing gas temperature on the discharge inception voltage and spark voltage was investigated. Based on these results, ESP system using pulse power was constructed, PM collection characteristics were tested for gas temperature, and confirmed that ESP performance was improved.

Free Research Field

プラズマ応用工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

船舶から排出されるNOx・PMを同時除去する技術の確立は切望されている。放電プラズマを適用する技術では，エンジンの運転状態により排出ガス温度は変化し，それに伴い放電電流および放電形態が変化する。そのため，安定な除去効率を得るためには，排出ガス温度に影響されない，システムの開発が必要となる。パルスパワーは高温度ガス中においても，スパークせずに安定したプラズマ放電の発生が可能となる。さらに，パルスパワーによりオゾンや酸素原子を効率良く発生させ，これら活性種により捕集したPM燃焼およびNOxの還元を行う。ディーゼル排ガス処理に，パルスパワーを適用した例は未だなく，学術的な独自性は極めて高い。