研究課題
基盤研究(C)
燃焼排ガス中のNOxを処理するための各種放電リアクタを試作し、その放電特性とコロナ放電空間で生成するオゾン濃度を測定した。次に、これらのリアクタを用いてディーゼル排ガスの浮遊微粒子およびNO、NOxの処理特性を各種条件下で測定し最適電極配置と放電条件を検討した。リアクタは、利用する放電形式により1)水面コロナ、2)二段式ESPモデル、3)バリア放電の3種類について試作し、放電の基礎特性と燃焼排ガスの処理実験を行った。1)水面コロナリアクタでは、水面上の放電電極として水平に配置したノコ刃電極を用いた場合に正コロナ放電において放電が安定し、ラジカル生成に有利なストリーマ放電が持続しNOx処理に必要な非平衡プラズマ空間が形成しやすいO放電による生成オゾン濃度と処理すべき排ガス中のNOx濃度との関係、処理過程におけるプラズマ化学反応が処理水の硝酸イオン濃度の時間的推移から推定された。2)トンネル内汚染空気を浄化する目的に開発された高速二段式電気集塵モデルによるNOx処理実験を、ディーゼルエンジン排ガスを用いて行った。燃焼排ガス中のダスト処理の場合、風速5m/s程度であればESPモデルの荷電部におけるコロナの極性は正極性でも良い集塵率が得られる。しかし、排ガスの直接処理の場合、高濃度のNOx処理にはダスト処理に必要な放電エネルギーの500〜1000倍が必要であることが明らかになった。これらの結果より二段式高速ESPでダストとNOxの高効率処理を行うためには、反応を促進するために水蒸気の添加や前段に他のプラズマリアクタを付加したハイブリッド方式が考えられる。3)誘電体としてガラスの平板の表面に金属薄板を貼り付けてこれを6〜8段積み重ねた積層構造とした交流バリア放電リアクタを試作して、その基本的な放電特性とオゾン生成特性を調べた。放電電流と生成オゾン濃度について、積層電極の電極間距離に依存する最適な印加電圧の周波数が存在することが明らかになった。積層バリア放電リアクタによる燃焼排ガス処理実験の結果、100ppm程度のNOxを処理するためには400ppmの生成オゾンの存在が必要であることが明らかになった。さらに印加交流電圧の最適周波数に対応して処理に必要な最低放電電力が存在することが明らかになった。
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