2020 Fiscal Year Research-status Report
舶用エンジン排ガスにおけるPd酸化触媒の活性点評価法
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19K15225
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
新田 好古 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50608627)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ガスエンジン / メタンスリップ / Pd触媒 / CO吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，舶用エンジンの排ガス中CH4を除去する酸化触媒の利用技術確立に向け，排ガス中水分によるCH4酸化性能の低下メカニズムを明らかにすることを目的に，排ガス温度及び排ガス雰囲気下におけるPd触媒の新しい活性点評価法を確立する。
H31年度は，ガスエンジンの排気温度域において，Pd触媒の活性点に与える影響を検討するため，Pd活性点評価法のモデルの考案及び動的CO吸着量評価装置の構築を行った。さらに構築した評価装置におけるPd触媒の前処理条件を検討するにあたり，動的CO吸着量評価における触媒体積とキャリアガス流量の比に関するパラメータであるSV値及びLV値を変化させ，CO吸着量の評価に及ぼす影響を検討した。
R2年度は，触媒担体種類の異なる3種類のPd触媒に対して，排ガス中におけるメタン酸化性能の違いを確認するため，触媒担体種類にアルミナ、シリカ及びアルミナ-シリカ混合材を用いたPd1.0%触媒を用意し，模擬ガスを用いて温度ごとのメタン酸化性能曲線を取得した。さらに，前年度に構築したPd活性点評価法のモデルの考案及び動的CO吸着量評価装置を用いて，触媒担体種類がメタン酸化性能に与える影響の調査を行った。この結果，同じ温度におけるメタン酸化性能が高い順番に触媒担体種類を並べた場合，アルミナ，アルミナシリカ混合材，シリカの順番となった。さらに，同じ温度におけるCO吸着量が多い触媒担体種類を並べた場合，同様の順番が得られた。このことから，触媒担体種類が異なる場合においても，動的CO吸着量評価装置を用いてCO吸着量を評価することにより，Pd触媒のメタン酸化性能の評価が可能になるものと考える。
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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
R2年度は，触媒担体種類の異なる3種類のPd触媒に対して，排ガス中におけるメタン酸化性能の違いを確認するため，触媒担体種類にアルミナ、シリカ及びアルミナ-シリカ混合材を用いたPd1.0%触媒を用意し，模擬ガスを用いて温度ごとのメタン酸化性能曲線を取得した。さらに，前年度に構築したPd活性点評価法のモデルの考案及び動的CO吸着量評価装置を用いて，触媒担体種類がメタン酸化性能に与える影響の調査を行った。これらの結果については、米国機械学会（ASME）における、Internal Combustion Engine Division Fall Technical Conference 2020において発表した。また，前年度の成果を査読付き論文にとりまとめ，ASMEのJournal of Engineering for Gas Turbines and Powerに掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
R2年度は、H31年度に構築した動的CO吸着量評価手法及び装置を用いて，担体の種類を変化させた時にPd表面積及びCO吸着量に与える影響を調査してきた。本年度は，構築した動的CO吸着量評価手法及び装置を改良し、H31年度に購入したO2濃度測定器を用いることにより、水の代わりにO2を用いたCO吸着量の評価も行う。この手法により，COの脱離反応に水及びO2を用いた、CO吸着量評価法の結果を比較することが可能になり，CO吸着量に与える影響の違い及び担体種類がCO吸着量に与える違いについて検討可能と考える。これらの検討を通じて、舶用エンジンで使用するPd触媒を選択する指標として，本手法の有効性に関する技術的な知見を得ることにより、排ガス中水分によるPd触媒のCH4酸化性能の低下メカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
Covid-19パンデミックのため、学会参加がweb参加となり、国際学会の参加費用が安くなったために生じたものである。次年度に使用するガスボンベ等の実験消耗品の購入の際に適切に使用する予定である。
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