Construction of sulfur sustainable society opened up by atmospheric non-equilibrium plasma technology

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K05581
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 大坂 侑吾 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (70586297)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ゼロエミッションフィルター / 複合金属酸化物 / 無基材構造化

Outline of Annual Research Achievements

除去技術が未確立な船舶など重油を使用したエンジン排ガスから放出される二酸化硫黄に着目し，その浄化法として金属酸化物を利用した脱硫フィルターの開発を目指す．低温度域での反応活性の向上とさらなる小型化が脱硫フィルターの開発課題である．
低温域での反応活性を増加させるため、複合金属酸化物を合成し、その脱硫性能を実験的に評価した。その結果、マンガン酸化物にセリウムを複合化させたマンガンベース複合金属酸化物を用いることで低温域での脱硫性能が向上することを明らかにした。また本材料の硫酸塩化、脱硫黄化反応繰り返し反応劣化特性を評価した結果、既存のマンガン酸化物より繰り返し劣化特性が向上し、脱硫フィルターを基軸とした硫黄循環プロセスの実現性を実験的に明らかにした。
さらなる小型化を目指して、合成したマンガン酸化物を無基材構造化させる手法の検討を実施した。マンガン酸化物は、高い脱硫性能を示すが、密度が高く無基材化させるためには押し出し成型方法を工夫する必要がある。無基材化をを行うために独自の押し出し成型金型を設計し、ワイヤー放電加工法を用いて作成したことで、高密度マンガン酸化物の無基材構造化に成功した。その無基材化によってバルクの充填密度を数倍程度に向上させることに成功した。無基材構造フィルターを用いて、脱硫脱硝特性を実験的に評価した。結果、基材に材料を担持した既存の脱硫フィルターに比して小型化に成功した。脱硫性能だけでなく脱硝性能も発現し、ゼロエミッションフィルターへの可能性を見出した。