以電化學雙電池模組促進分解氮氧化物與二氧化硫之實際應用性研究

A study of practical applications of promoted decomposition of nitrogen oxide and sulfur dioxide via a module of electrochemical double-cell

李承晉(Lee, Cheng Chin)

指導教授 ： 黃大仁

國立清華大學/工學院/化學工程學系/博士(2015年)

摘要

引擎的技術不斷的進步，燃燒效率增加，產生更多氮氧化物廢氣，以及工廠廢氣中大量排放的二氧化硫廢氣，按照現有商業化技術皆沒有辦法完美的處理此兩樣化合物。而目前已經出現電催化處理氮氧化物之技術，且在相關理論與實驗皆以取得很大的成果，且利用電催化技術發展出來的陶瓷支撐電化學雙電池具有可以處理氮氧化物和硫氧化物的兩種功能，惟平板陶瓷材料無法大面積且大量的生產，且耗費材料成本巨大，因此，本研究之主要目的首先為利用陽極來當作支撐體，對於陽極支撐型電化學雙電池進行一系列活性測試，進而發展出電化學雙電池模組，參考製程至蜂巢觸媒轉化器，進行真實廢氣的催化效果測試。
在電化學雙電池板實驗中，再次證實確實有二氧化硫和氮氧化物的處理效果，對於二氧化硫在不同氧濃度與溫度下的分解做出一系列結果，另外也將其規模擴大(scale-up)到蜂巢製程，發現其觸媒的單位面積反應速率可能會因為紊流(turbulent flow)而比平板效果更佳，另外呈現了在不同系統下的電觸媒蜂巢處理效果，其效果在不同的系統下都有選擇性觸媒還原的數十倍反應速率，證明其應用於業界的潛力。

關鍵字

電化學雙電池 ； 電觸媒蜂巢 ； 觸媒 ； 氮氧化物 ； 二氧化硫

並列摘要

Because of the progress of technique of engine,there are more and more exhaust gas ,like NOx and SO2,discharged into the atmosphere.
According to existing commercial technologies are no perfect way to deal with this different harmful compounds.Our group have developed the promoted nitrogen oxides decomposition technology since several years age and we made great achievements theoretically and experimentally.
The use of electro-catalytic technology developed ceramic supported electrochemical double cell can handle nitrogen oxides and sulfur oxides at the same time.This study show that we can take advantage of the anode supported electrochemical double cell to treat NOx and SO2 greatly.
Then,we scale up the double cell into electro-catalytic honeycomb(ECH) and use ECH to treat the exhaust gas of boiler and diesel engine.The result of the experiment show that the reaction rate of ECH can reach several times of reaction rate of SCR.This result demonstrate the potential to be applied to the industry.

並列關鍵字

electrochemical double cell ； electro-catalytic honeycomb ； catalyst ； nitrogen oxide ； sulfur dioxide

參考文獻

1. Pascal Granger, and Vasile I. Parvulescu, Catalytic NOx Abatement Systems for Mobile Sources: From Three-Way to Lean Burn after-Treatment Technologies. Chemical review, 2011. 111, p. 3155-2297.

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