PDF/月刊誌論文/code:pg_0404_06 マテリアル インテグレーション 2004年4月号
INTER MATERIAL シナジーマテリアル研究センター

ナノ構造制御による新しい環境浄化用セラミックリアクターの開発と応用
■著者
(独)産業技術総合研究所 シナジーマテリアル研究センター 環境浄化材料チーム長　淡野　正信　ほか

■要約
「環境問題」と「エネルギー問題」の解決という社会ニーズに対し,セラミックスはその多様な機能性や,高温特性及び化学的安定性等の本質的に優れた性質から,貢献が最も期待されている材料である.特に近年は,従来のエネルギー問題で重要視されているエネルギー資源の確保にとどまらず,グローバルな二酸化炭素の削減を目指した京都議定書の発効に向けて,産業活動や人間生活における省エネルギー化の推進が求められている.また,都市環境保全の緊急性は高まる一方で,自動車排ガスの浄化,特に本来省エネルギーの利点を有するディーゼル車に対しての排出規制強化等,「環境」と「エネルギー」問題の両面にわたる課題を,同時に改善することが不可欠な時代となっている.シナジーマテリアル研究センターでは,そのミッションとして「高次構造制御」のためのプロセス技術の開発を進め,「シナジーセラミックス」プロジェクトを中核となって推進してきた.プロジェクトの第1 期(1994-1998 年)において検討が進められた要素技術を基に,構造特性及び機能特性にターゲットを設定し,応用展開を目指した研究開発が進められてきた.その中で,環境浄化材料チームとしては,「環境浄化」と「省エネルギー」を併せて実現することをターゲットとして設定している.具体的には,都市環境への重大な影響が問題となっている自動車排ガス中の窒素酸化物浄化を対象に,現在の触媒方式に代わる理想的な浄化方法である,電気化学セルによるNOx還元浄化の高効率化を検討した.その結果,電気化学反応の高効率化にはナノスケールの構造制御が有効であることを見出し,従来の触媒浄化技術を置き換えることをも期待されるレベルの,高効率排ガス浄化用電気化学リアクターとして実証したものである.既に本誌2002年1月号で,電気化学セル方式としてNOx 浄化時のエネルギー効率に関して世界最高効率を達成した内容を紹介 しているが,その後ナノ構造の精密制御及び固体イオニクスに基づく反応メカニズムの最適化を進めた結果,極めて高いエネルギー効率でのNOx 浄化を達成した.現在,実用化へ向けての実証ステップへと進んでおり,以下では,その反応メカニズムの詳細や実用化へ向けた検討状況について紹介する.