触媒処理のための制御システム
【解決手段】触媒処理のための制御システムを提供する。制御システムは，a）触媒層を有する電気伝導性支持体と，b）触媒層に対しては一方の極性で，電気伝導性支持体に対しては他方の極性でＤＣ電流を適用する手段と，c）ＤＣ電流の適用を制御し，変化させる手段と，d）触媒層および電気伝導性支持体に対する分極インピーダンスを測定する手段と，e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体へのＤＣ電流の適用を変化させる手段とを含む。制御システムはさらにg）電気伝導性支持体を加熱する手段と，h）加熱を制御し，変化させる手段と，i）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体への加熱を変化させる手段とを含む。システムの触媒を軽炭化水素または燃焼排ガスのストリーム流に接触させる方法を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は触媒処理のための制御システムに関する。本発明はさらに，炭化水素流の改変または排ガス流の汚染除去の処理のための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒システムは，軽炭化水を改変すること，すなわちメタンや他の軽炭化水素を水素に改変し，さらに排ガス流の汚染除去，すなわち内燃機関の排気ガスを無毒な化合物に酸化還元するために，広範囲にわたって採用されている。
【０００３】
触媒システムに関連した問題が触媒の有毒化である。このような有毒化の一つの原因は，炭化水素のような酸素を含む種の吸収／浸透である。一酸化炭素は触媒機構を妨害する。有毒化の他の原因は，炭素の堆積である。
【０００４】
触媒の有毒化の対処方法は，触媒に直流（ＤＣ）電場を適用すること，および／または触媒を上昇した温度，すなわち約３００°Ｃから約８００°Ｃに加熱することを含む。一般的に，電場および熱は同時に適用される。ＤＣ電場の適用は，触媒から酸素を含む分子種を放出させ，または排出させる。ＤＣ電流および／または熱の適用は，特許文献１ないし７に説明されている。これらの応用例はまた，以下の非特許文献１ないし３に記載されている。
【特許文献１】米国特許公開番号第２００１／００００８８９号Ａ１明細書
【特許文献２】米国特許公開番号第２００２／００４５０７６号Ａ１明細書
【特許文献３】米国特許第４，３１８，７０８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，００６，４２５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，２３２，８８２号明細書
【特許文献６】米国特許第６，２１４，１９５号明細書
【特許文献７】米国特許第６，２６７，８６４号明細書
【非特許文献１】Effect of Oxygen-containing Species on the Impedance of the Pt/YSZ interface, Solid State Ionics, 100, 17 to 22 (1997)
【非特許文献２】Transient and Permanent Effects of Direct Current on Oxygen Transfer across YSZ-Electrode Interface, Journal of the Electrochemical Society, 2479 to2485, vol. 144, No. 7 (1997)
【非特許文献３】Thermodynamics Stability and Interfacial Impedance of Solid-Electrolyte Cells with Noble-Metal Electrodes, Journal of Electroceramics 33:, 279 to 299 (1999) これら文献はここに参考文献として組み込まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＣ電場を触媒システムに適用することについての問題が，触媒の毒化レベルを，リアルタイムまたは連続的にモニターし，検知する手段を欠いていることである。リアルタイムで，触媒の毒化レベルをモニターし検知する手段を欠いていることは，ＤＣ電場の正確で，適切な適用の妨げとなる。ＤＣ電場の正確で，適切な適用は，その電場が非常に僅かで，酸素を含む種の放出割合が非常に低く，このような種が堆積するときには，重大となる。ＤＣ電場が非常に強いときは，触媒における触媒の有効な場所の範囲が減少するであろう。
【０００６】
触媒システムへの加熱はリアルタイムでの制御手段が欠けていることの問題があり，触媒の挙動および物理的構成についての温度の効果が不正確となる。触媒の温度があまりにも低いと，触媒は汚れたもの（汚いもの）となり，触媒作用の反応速度が悪い方に変わる。温度が非常に高いと，触媒作用の反応速度が非常に変化し，さらに／または触媒のミクロ構造が破壊される。
【０００７】
触媒の有毒化に対処する他の方法は，触媒の化学的処理および交換を含む。化学的処理には，連続的な処理が不可能であり，触媒の挙動の予想や制御が難しいという欠点がある。触媒の交換はコスト高をもたらし，処理の中断をもたらす。
【０００８】
DC電場の適用および／または触媒システムにおける加熱を制御するシステムが望まれている。炭化水素流の改変，燃焼排ガス流の汚染除去のための処理において，DC電場の適用および／または触媒システムにおける加熱を制御するシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にしたがって，触媒処理のための制御システムを提供する。制御システムは，a）触媒層を有する電気伝導性支持体と，b）触媒層に対しては一方の極性で，電気伝導性支持体に対しては他方の極性でＤＣ電流を適用する手段と，c）ＤＣ電流の適用を制御し，変化させる手段と，d）触媒層および電気伝導性支持体に対する分極インピーダンスを測定する手段と，e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体へのＤＣ電流の適用を変化させる手段とを含む。制御システムは任意であるが，さらにg）電気伝導性支持体を加熱する手段と，h）加熱を制御し，変化させる手段と，i）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体への加熱を変化させる手段とを含んでもよい。
【００１０】
本発明にしたがって，触媒処理の制御システムを提供する。制御システムは触媒を有する電気伝導性支持体を有する。電流制御ユニットが，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極に接続される。電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させる。第一の電極は電気伝導性支持体と接触する。第二の電極は触媒と接触する。電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させる。ＡＣセンサーが触媒層または電気伝導性支持体に接続される。第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極ピンピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに接続される。インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続される。中央処理ユニットは，決定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される。
【００１１】
さらに，本発明にしたがって，触媒処理のための制御システムを提供する。制御システムは，a）触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素であって，触媒層が，互いに離れてはいるが近接し，向き合っている，ところのシステム要素と，b）二つの触媒層へ横切るようにＤＣ場を適用する手段と，c）ＤＣ場の適用を制御し，変化させる手段と，d）二つの触媒層に対する分極インピーダンスを測定する手段と，e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，二つの触媒層へのＤＣ場の適用を変化させる手段とを含む。
【００１２】
さらにまた，本発明にしたがって，触媒処理のための制御システムを提供する。制御システムは，触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素を有し，触媒層は，互いに離れてはいるが近接し，向き合っている。電流制御ユニットは，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極と接続される。電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させる。第一の電極は第一のシステム要素と接触し，第二の電極は第二のシステム要素と接触する。ＡＣセンサーが第二のシステム要素と接続される。電流制御ユニットはＡＣセンサーに接続され，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させる。電流制御ユニットは，第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極ピンピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに通信される。インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続される。中央処理ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
触媒システムの有効性を制御し，維持する現場手段（in situ means）があることが分かった。炭化水素流の改変および燃焼排ガス流の汚染除去のためのプロセスにおいて，触媒システムの有効性を制御し，維持する装置があることが分かった。
【００１４】
本発明は，触媒における毒性レベルを検出する現場手段，およびＤＣ電場，任意であるが熱（温度）の適用を正確に制御し，維持する手段を提供する。触媒反応の条件は，反応化学種の変換の最大化のために，および／または反応経路および生成物のために最適化することができる。ＤＣ電流は，必要に応じて，触媒において，触媒作用の有効なサイトの数を最大化するようにセットすることができる。触媒反応の反応温度は，反応レートを最大化し，さらに／または反応経路および生成物を選択し，触媒の汚染／汚れを防止するためにセットすることができる。
【００１５】
現場センサーは波長が変化可能な交流（ＡＣ）を採用し，直流のように同じ回路にそって接続される。センサーは三点構成のインピーダンスを測定することにより触媒の状態を連続してモニターする。触媒内の，一酸化炭素のような酸素を含む種または毒性のある種の濃度が高ければ高いほど，インピーダンスの分極成分が高くなる。センサーは中央処理ユニット（ＣＰＵ）に接続され，ＣＰＵは，適用されるＤＣ電流の電圧，任意ではあるが適用される熱の量を調節する制御機構に接続される。
【００１６】
分極インピーダンスは交流電流の低周波数と高周波数とで測定されたインピーダンスの違いである。分極インピーダンスは次の数式ＩおよびＩＩにしたがって計算することができる。
icorr = [βaβc／2.303(βa＋βc)][１／Rp] （Ｉ）
Rp = |Z(jw)|w→0 − |Z(jw)|w→∞ （ＩＩ）
ここで，
icorr =安定状態の腐食電流；
βa = 陰イオン反応に対するターフェル定数
βc = 陽イオン反応に対するターフェス定数
Rp = 分極インピーダンス（オーム）
w = ２×π×f（π＝３．１４１，fは適用される交流電流の周波数（ヘルツ））
j = 虚単位数（−１）１／２
Z(jw) = インターフェースの複素インピーダンス（周波数の関数）（オーム）
|Z(jw)|w→0 = 周波数がゼロに近づいたときの複素インピーダンス（オーム）
|Z(jw)|w→∞ = 周波数が非常に高い周波数に近づいたときの複素オーム（オーム）
【００１７】
試験周波数は，システムの特性およびその条件に依存して変化するが，適切な低周波数は典型的に，約０．１Hzから約１００Hzの範囲で，適切な高周波数は典型的に，約１０kHzから約５MHzの範囲である。分極インピーダンスは典型的にオームで示される。分極インピーダンスの計算方法は，Application of Impedance Spectroscopy （J. Ross McDonald，２６２頁，John Wiley & Sons (1987)）に説明され，これは参考文献として，ここに組み込まれる。
【００１８】
本制御システムにおいて，インピーダンスは一般的に，触媒層／電気伝導性支持体（触媒システムの構造に依存して構造上変化する）を横切るＡＣ電流の差または降下に対応する。通常，ＡＣ電流の差は第一の電極／第二の電極とＡＣセンサーとの間である。分極インピーダンスはインピーダンスが低および高周波数で測定されるときに得られる。
【００１９】
本制御システムの実施例が図１に示され，一般的に符号１０で示されている。制御システム１０電気伝導性支持体１２と，その上に位置する触媒層１４とを有する。電流制御ユニット２８が電流ケーブルを介して，第一の電極１７および第二の電極１８に接続され，制御し，ＤＣ電流を与える。第一の電極１７は電気伝導性支持体１２に隣接し，電気的に接触している。第二の電極１８は触媒層１４に隣接し，電気的に接触している。電流制御ユニット２８はまた，電流ケーブル２２を介して，第一の電極１７および第二の電極１８を制御し，ＡＣ電流を与える。分極インピーダンス測定ユニット２６はＡＣセンサー１６（データ伝送ケーブル２４を介して触媒層１４に隣接し，電気的に接触している）に接続される。加熱制御ユニット３４はインターフェース３０とデータ伝送ケーブル２４を介してヒーター３６に接続されるる。電流制御ユニット２８，分極インピーダンス測定ユニット２６，および加熱制御ユニット３４はインターフェース３０を介して中央処理ユニット３２と接続され，制御される。制御システム１０が動作中，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットは，触媒層１４に衝突するように，または横切るように接する。電極は電気伝導形態を取ってもよいが，通常は触媒層１４または支持体１２と接する電気的導電性ワイヤまたは導線の形態を取ってもよい。Solartron1260（Solartron社）が，電流制御，中央処理ユニット，直流および交流電流の提供，インピーダンス測定を含む，すべての制御および測定機能を実行する。
【００２０】
本制御システムの他の実施例が図２に示され，符号４０で一般的に示されている。制御システム４０は二つの要素組立体４１および４３を含む。要素組立体４１は電気伝導性支持体４２，触媒層４６，およびヒーター５４とを有する。要素組立体４３は電気伝導性支持体４４，触媒層４８，およびヒーター５６とを有する。電流制御ユニット（図示せず）が電流ケーブル５０を介して第一の電極５８および第二の電極６０を制御し，ＡＣおよびＤＣ電流を与える。第一の電極５８は電気伝導性支持体４２に隣接し，電気的に接触している。第二の電極６０は触媒層４４に隣接し，電気的に接触している。分極インピーダンス測定ユニット（図示せず）が，ＡＣセンサー６２（データ伝送ケーブル５２を介して触媒層４６に隣接して，電気的に接触している）と接続する。ヒーター５４および５６は加熱制御ユニット（図示せず）により制御される。制御システム４０が動作すると，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットは触媒層４６および４８に，そられの間を通るようにして接触する。
【００２１】
本制御システムの他の実施例が図３に示され，符号７０により一般的に示されている。制御システム７０は基本的に管状または円筒状の形状をもつ。図３は基本的に管状または円筒状形状の制御システムの断面図である。制御システム７０は輸送，処理機能をもち，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットのための触媒リアクターとして機能する。制御処理システム７０は必要であれば，管，パイプ，他の導管で置き換えることができる。
【００２２】
図３に関連し，制御システム７０は電気伝導性支持体７２，触媒層７４，ならびにヒーター８６および８８とを有する。電流制御ユニット（図示せず）が電流ケーブル８４を介して第一の電極７６および第二の電極７８を制御し，ＡＣおよびＤＣ電流を与える。第一の電極７６は電気伝導性支持体７２に隣接し，電気的に接触している。第二の電極７８は触媒層７４に隣接し，中に埋め込まれ，電気的に接触している。分極インピーダンス測定ユニット（図示せず）が，ＡＣセンサー８０（データ伝送ケーブル８２を介して触媒層７４に隣接して，中に埋め込まれ，電気的に接触している）と接続する。ヒーター８６および８８は加熱制御ユニット（図示せず）により制御される。制御システム７０が動作すると，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットは実質的に連続した通路９０（図３では断面に対して垂線方向）を通過し，触媒層７４との間を通過するようにして，触媒層と接触する。
【００２３】
動作中，触媒層は約１００°Ｃから約８００°Ｃの温度に典型的に維持される。分極インピーダンスのレベルを減らす必要があると，触媒層の温度は，分極インピーダンスを所望のレベルまで下げるのに十分な時間の間，高いレベルに，たとえば約１０６０°Ｃに上昇させてもよい。典型的に，触媒層の温度は約１分またはそれ以上の間，上昇させる。
【００２４】
本発明は，メタン，および他の軽炭化水素（たとえばメタン，プロパン，ブタン）を含む原料を基本的な水素（Ｈ２）に改変する際に有用である。この処理は特に燃料電池に有用である。
【００２５】
本発明は，汚染の除去，すなわち，ガス状有害物を無毒な化合物に変換する際に有用である。たとえば，亜酸化窒素（ＮＯｘ）は基本の窒素ガス（Ｎ２）に還元することができる。一酸化炭素（ＣＯ）は二酸化炭素（ＣＯ２）に酸化させることができる。炭化水素（ＨＣ）は二酸化炭素と水に変換させることができる。
【００２６】
電気伝導性支持体は，触媒が付着され，十分な程度の電気伝導性をもつ材料である。適切な材料は，固体電解質，混合導体，およびサーメットを含む。固体電解質の例としては，酸素イオン導体，固溶体，プロトン導体がある。酸素イオン導体の例としては，安定ジルコニア，安定酸化ビスマス，イットリウム安定酸化ビスマス，Ｎｂ２Ｏ５安定酸化ビスマス，ナトリウムベータアルミナ，ヒロドニウムベータアルミナ，多孔質金属がある。固溶体の例としては，ＣａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３，ＬａＡｌＯ３がある。有用なプロトン導体はナフィロン（Ｎａｆｉｏｎ）（デュポン社）である。混合導体の例としては，酸化セリウムをベースにした固溶体がある。サーメットの例としては，ケイ化モリブデンがある。
【００２７】
電気伝導性支持体は，ディスク状または他の平坦な表面，中空の円筒状のもの，またはハニカム状のもののような，当業者には知られている形状を取ってもよい。
【００２８】
触媒は炭化水素原料の改変または有毒物の無毒化において有用である。有用な触媒は金属または電気伝導性セラミクスを含む。有用な金属はプラチナまたはパラジウムを含む。有用なセラミックはＳｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３混合物を含む。
【００２９】
触媒は，従来より知られた塗布，電気泳動，ガス蒸着の技術により電気伝導性支持体の表面に付着される。このような技術の後に，所望のカバレージファクタ，多孔性および支持体との物理的な接触の程度を得るために熱的または電気化学的処理が続く。触媒は支持体の一部または全表面上に付着される。
【００３０】
熱源は，電気，ガス，オイルまたは他の燃料のような従来から知られている熱生成手段であってもよい。好適に，熱源は電気伝導性支持体および／または触媒層の近傍にある。好適に，熱源は熱を支持体に与え，そして触媒層へと伝導される。熱は，伝導，対流および／または輻射というモードの一部または全てで与えられる。熱の一部は，炭化水素原料または燃焼排ガスのような処理スループットにより，そのスループットの温度が上昇するのであれば，触媒層に与えることができる。典型的に，処理スループットにより与えられる熱は熱源により，増加しまたは補われる。
【００３１】
任意であるが，炭化水素燃料または汚染流が，触媒と接触する前に，汚染物を除去するために，ガス濾過媒体を通過させてもよい。このような濾過媒体は，触媒の完全性を維持し，その使用寿命を長くする。有用な濾過媒体には，いろいろな織紙，不織紙，繊維，他の合成材料ならびに金属格子および開放気泡の発泡体がある。
【００３２】
本発明はまた，上述したように触媒システムの有効性を維持するために，電磁輻射を採用する制御システムとともに使用することもできる。分極インピーダンスを測定する同じ手段が上述したように，触媒表面を有する電気伝導性支持体について採用することができる。分極インピーダンスが基準値と異なるとき，あるタイプ，エネルギー／および周波数の電磁輻射が触媒表面に適用される。
【００３３】
本発明は多数の応用例に利用できる。触媒システムは，神経ガス／液，毒物，毒素を酸化および／または還元し，不活性または無害な化合物にするために使用することができる。触媒システムはガスマスク，または呼吸，通気，ベンチュレーションシステムなどに使用することができる。触媒システムは，タンク，装甲兵員輸送車のような戦場車両のための通気／ベンチュレーションシステムに使用することができる。
【００３４】
上記記述は本発明の説明のためのものである。当業者であれば，いろいろな変更，修正が本発明から逸脱することなしうる。したがって，本発明は，特許請求の範囲内の変更，修正，改変を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明にしたがった制御システムの略示図である。
【図２】図２は二つの触媒層が互いに向かい合っている制御システムの略示図である。
【図３】図３は触媒層が円筒状となっている制御システムの略示図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は触媒処理のための制御システムに関する。本発明はさらに，炭化水素流の改変または排ガス流の汚染除去の処理のための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒システムは，軽炭化水を改変すること，すなわちメタンや他の軽炭化水素を水素に改変し，さらに排ガス流の汚染除去，すなわち内燃機関の排気ガスを無毒な化合物に酸化還元するために，広範囲にわたって採用されている。
【０００３】
触媒システムに関連した問題が触媒の有毒化である。このような有毒化の一つの原因は，炭化水素のような酸素を含む種の吸収／浸透である。一酸化炭素は触媒機構を妨害する。有毒化の他の原因は，炭素の堆積である。
【０００４】
触媒の有毒化の対処方法は，触媒に直流（ＤＣ）電場を適用すること，および／または触媒を上昇した温度，すなわち約３００°Ｃから約８００°Ｃに加熱することを含む。一般的に，電場および熱は同時に適用される。ＤＣ電場の適用は，触媒から酸素を含む分子種を放出させ，または排出させる。ＤＣ電流および／または熱の適用は，特許文献１ないし７に説明されている。これらの応用例はまた，以下の非特許文献１ないし３に記載されている。
【特許文献１】米国特許公開番号第２００１／００００８８９号Ａ１明細書
【特許文献２】米国特許公開番号第２００２／００４５０７６号Ａ１明細書
【特許文献３】米国特許第４，３１８，７０８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，００６，４２５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，２３２，８８２号明細書
【特許文献６】米国特許第６，２１４，１９５号明細書
【特許文献７】米国特許第６，２６７，８６４号明細書
【非特許文献１】Effect of Oxygen-containing Species on the Impedance of the Pt/YSZ interface, Solid State Ionics, 100, 17 to 22 (1997)
【非特許文献２】Transient and Permanent Effects of Direct Current on Oxygen Transfer across YSZ-Electrode Interface, Journal of the Electrochemical Society, 2479 to2485, vol. 144, No. 7 (1997)
【非特許文献３】Thermodynamics Stability and Interfacial Impedance of Solid-Electrolyte Cells with Noble-Metal Electrodes, Journal of Electroceramics 33:, 279 to 299 (1999) これら文献はここに参考文献として組み込まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＣ電場を触媒システムに適用することについての問題が，触媒の毒化レベルを，リアルタイムまたは連続的にモニターし，検知する手段を欠いていることである。リアルタイムで，触媒の毒化レベルをモニターし検知する手段を欠いていることは，ＤＣ電場の正確で，適切な適用の妨げとなる。ＤＣ電場の正確で，適切な適用は，その電場が非常に僅かで，酸素を含む種の放出割合が非常に低く，このような種が堆積するときには，重大となる。ＤＣ電場が非常に強いときは，触媒における触媒の有効な場所の範囲が減少するであろう。
【０００６】
触媒システムへの加熱はリアルタイムでの制御手段が欠けていることの問題があり，触媒の挙動および物理的構成についての温度の効果が不正確となる。触媒の温度があまりにも低いと，触媒は汚れたもの（汚いもの）となり，触媒作用の反応速度が悪い方に変わる。温度が非常に高いと，触媒作用の反応速度が非常に変化し，さらに／または触媒のミクロ構造が破壊される。
【０００７】
触媒の有毒化に対処する他の方法は，触媒の化学的処理および交換を含む。化学的処理には，連続的な処理が不可能であり，触媒の挙動の予想や制御が難しいという欠点がある。触媒の交換はコスト高をもたらし，処理の中断をもたらす。
【０００８】
DC電場の適用および／または触媒システムにおける加熱を制御するシステムが望まれている。炭化水素流の改変，燃焼排ガス流の汚染除去のための処理において，DC電場の適用および／または触媒システムにおける加熱を制御するシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にしたがって，触媒処理のための制御システムを提供する。制御システムは，a）触媒層を有する電気伝導性支持体と，b）触媒層に対しては一方の極性で，電気伝導性支持体に対しては他方の極性でＤＣ電流を適用する手段と，c）ＤＣ電流の適用を制御し，変化させる手段と，d）触媒層および電気伝導性支持体に対する分極インピーダンスを測定する手段と，e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体へのＤＣ電流の適用を変化させる手段とを含む。制御システムは任意であるが，さらにg）電気伝導性支持体を加熱する手段と，h）加熱を制御し，変化させる手段と，i）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体への加熱を変化させる手段とを含んでもよい。
【００１０】
本発明にしたがって，触媒処理の制御システムを提供する。制御システムは触媒を有する電気伝導性支持体を有する。電流制御ユニットが，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極に接続される。電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させる。第一の電極は電気伝導性支持体と接触する。第二の電極は触媒と接触する。電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させる。ＡＣセンサーが触媒層または電気伝導性支持体に接続される。第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極ピンピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに接続される。インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続される。中央処理ユニットは，決定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される。
【００１１】
さらに，本発明にしたがって，触媒処理のための制御システムを提供する。制御システムは，a）触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素であって，触媒層が，互いに離れてはいるが近接し，向き合っている，ところのシステム要素と，b）二つの触媒層へ横切るようにＤＣ場を適用する手段と，c）ＤＣ場の適用を制御し，変化させる手段と，d）二つの触媒層に対する分極インピーダンスを測定する手段と，e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，二つの触媒層へのＤＣ場の適用を変化させる手段とを含む。
【００１２】
さらにまた，本発明にしたがって，触媒処理のための制御システムを提供する。制御システムは，触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素を有し，触媒層は，互いに離れてはいるが近接し，向き合っている。電流制御ユニットは，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極と接続される。電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させる。第一の電極は第一のシステム要素と接触し，第二の電極は第二のシステム要素と接触する。ＡＣセンサーが第二のシステム要素と接続される。電流制御ユニットはＡＣセンサーに接続され，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させる。電流制御ユニットは，第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極ピンピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに通信される。インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続される。中央処理ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
触媒システムの有効性を制御し，維持する現場手段（in situ means）があることが分かった。炭化水素流の改変および燃焼排ガス流の汚染除去のためのプロセスにおいて，触媒システムの有効性を制御し，維持する装置があることが分かった。
【００１４】
本発明は，触媒における毒性レベルを検出する現場手段，およびＤＣ電場，任意であるが熱（温度）の適用を正確に制御し，維持する手段を提供する。触媒反応の条件は，反応化学種の変換の最大化のために，および／または反応経路および生成物のために最適化することができる。ＤＣ電流は，必要に応じて，触媒において，触媒作用の有効なサイトの数を最大化するようにセットすることができる。触媒反応の反応温度は，反応レートを最大化し，さらに／または反応経路および生成物を選択し，触媒の汚染／汚れを防止するためにセットすることができる。
【００１５】
現場センサーは波長が変化可能な交流（ＡＣ）を採用し，直流のように同じ回路にそって接続される。センサーは三点構成のインピーダンスを測定することにより触媒の状態を連続してモニターする。触媒内の，一酸化炭素のような酸素を含む種または毒性のある種の濃度が高ければ高いほど，インピーダンスの分極成分が高くなる。センサーは中央処理ユニット（ＣＰＵ）に接続され，ＣＰＵは，適用されるＤＣ電流の電圧，任意ではあるが適用される熱の量を調節する制御機構に接続される。
【００１６】
分極インピーダンスは交流電流の低周波数と高周波数とで測定されたインピーダンスの違いである。分極インピーダンスは次の数式ＩおよびＩＩにしたがって計算することができる。
icorr = [βaβc／2.303(βa＋βc)][１／Rp] （Ｉ）
Rp = |Z(jw)|w→0 − |Z(jw)|w→∞ （ＩＩ）
ここで，
icorr =安定状態の腐食電流；
βa = 陰イオン反応に対するターフェル定数
βc = 陽イオン反応に対するターフェス定数
Rp = 分極インピーダンス（オーム）
w = ２×π×f（π＝３．１４１，fは適用される交流電流の周波数（ヘルツ））
j = 虚単位数（−１）１／２
Z(jw) = インターフェースの複素インピーダンス（周波数の関数）（オーム）
|Z(jw)|w→0 = 周波数がゼロに近づいたときの複素インピーダンス（オーム）
|Z(jw)|w→∞ = 周波数が非常に高い周波数に近づいたときの複素オーム（オーム）
【００１７】
試験周波数は，システムの特性およびその条件に依存して変化するが，適切な低周波数は典型的に，約０．１Hzから約１００Hzの範囲で，適切な高周波数は典型的に，約１０kHzから約５MHzの範囲である。分極インピーダンスは典型的にオームで示される。分極インピーダンスの計算方法は，Application of Impedance Spectroscopy （J. Ross McDonald，２６２頁，John Wiley & Sons (1987)）に説明され，これは参考文献として，ここに組み込まれる。
【００１８】
本制御システムにおいて，インピーダンスは一般的に，触媒層／電気伝導性支持体（触媒システムの構造に依存して構造上変化する）を横切るＡＣ電流の差または降下に対応する。通常，ＡＣ電流の差は第一の電極／第二の電極とＡＣセンサーとの間である。分極インピーダンスはインピーダンスが低および高周波数で測定されるときに得られる。
【００１９】
本制御システムの実施例が図１に示され，一般的に符号１０で示されている。制御システム１０電気伝導性支持体１２と，その上に位置する触媒層１４とを有する。電流制御ユニット２８が電流ケーブルを介して，第一の電極１７および第二の電極１８に接続され，制御し，ＤＣ電流を与える。第一の電極１７は電気伝導性支持体１２に隣接し，電気的に接触している。第二の電極１８は触媒層１４に隣接し，電気的に接触している。電流制御ユニット２８はまた，電流ケーブル２２を介して，第一の電極１７および第二の電極１８を制御し，ＡＣ電流を与える。分極インピーダンス測定ユニット２６はＡＣセンサー１６（データ伝送ケーブル２４を介して触媒層１４に隣接し，電気的に接触している）に接続される。加熱制御ユニット３４はインターフェース３０とデータ伝送ケーブル２４を介してヒーター３６に接続されるる。電流制御ユニット２８，分極インピーダンス測定ユニット２６，および加熱制御ユニット３４はインターフェース３０を介して中央処理ユニット３２と接続され，制御される。制御システム１０が動作中，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットは，触媒層１４に衝突するように，または横切るように接する。電極は電気伝導形態を取ってもよいが，通常は触媒層１４または支持体１２と接する電気的導電性ワイヤまたは導線の形態を取ってもよい。Solartron1260（Solartron社）が，電流制御，中央処理ユニット，直流および交流電流の提供，インピーダンス測定を含む，すべての制御および測定機能を実行する。
【００２０】
本制御システムの他の実施例が図２に示され，符号４０で一般的に示されている。制御システム４０は二つの要素組立体４１および４３を含む。要素組立体４１は電気伝導性支持体４２，触媒層４６，およびヒーター５４とを有する。要素組立体４３は電気伝導性支持体４４，触媒層４８，およびヒーター５６とを有する。電流制御ユニット（図示せず）が電流ケーブル５０を介して第一の電極５８および第二の電極６０を制御し，ＡＣおよびＤＣ電流を与える。第一の電極５８は電気伝導性支持体４２に隣接し，電気的に接触している。第二の電極６０は触媒層４４に隣接し，電気的に接触している。分極インピーダンス測定ユニット（図示せず）が，ＡＣセンサー６２（データ伝送ケーブル５２を介して触媒層４６に隣接して，電気的に接触している）と接続する。ヒーター５４および５６は加熱制御ユニット（図示せず）により制御される。制御システム４０が動作すると，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットは触媒層４６および４８に，そられの間を通るようにして接触する。
【００２１】
本制御システムの他の実施例が図３に示され，符号７０により一般的に示されている。制御システム７０は基本的に管状または円筒状の形状をもつ。図３は基本的に管状または円筒状形状の制御システムの断面図である。制御システム７０は輸送，処理機能をもち，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットのための触媒リアクターとして機能する。制御処理システム７０は必要であれば，管，パイプ，他の導管で置き換えることができる。
【００２２】
図３に関連し，制御システム７０は電気伝導性支持体７２，触媒層７４，ならびにヒーター８６および８８とを有する。電流制御ユニット（図示せず）が電流ケーブル８４を介して第一の電極７６および第二の電極７８を制御し，ＡＣおよびＤＣ電流を与える。第一の電極７６は電気伝導性支持体７２に隣接し，電気的に接触している。第二の電極７８は触媒層７４に隣接し，中に埋め込まれ，電気的に接触している。分極インピーダンス測定ユニット（図示せず）が，ＡＣセンサー８０（データ伝送ケーブル８２を介して触媒層７４に隣接して，中に埋め込まれ，電気的に接触している）と接続する。ヒーター８６および８８は加熱制御ユニット（図示せず）により制御される。制御システム７０が動作すると，炭化水素流または燃焼排ガスのような処理スループットは実質的に連続した通路９０（図３では断面に対して垂線方向）を通過し，触媒層７４との間を通過するようにして，触媒層と接触する。
【００２３】
動作中，触媒層は約１００°Ｃから約８００°Ｃの温度に典型的に維持される。分極インピーダンスのレベルを減らす必要があると，触媒層の温度は，分極インピーダンスを所望のレベルまで下げるのに十分な時間の間，高いレベルに，たとえば約１０６０°Ｃに上昇させてもよい。典型的に，触媒層の温度は約１分またはそれ以上の間，上昇させる。
【００２４】
本発明は，メタン，および他の軽炭化水素（たとえばメタン，プロパン，ブタン）を含む原料を基本的な水素（Ｈ２）に改変する際に有用である。この処理は特に燃料電池に有用である。
【００２５】
本発明は，汚染の除去，すなわち，ガス状有害物を無毒な化合物に変換する際に有用である。たとえば，亜酸化窒素（ＮＯｘ）は基本の窒素ガス（Ｎ２）に還元することができる。一酸化炭素（ＣＯ）は二酸化炭素（ＣＯ２）に酸化させることができる。炭化水素（ＨＣ）は二酸化炭素と水に変換させることができる。
【００２６】
電気伝導性支持体は，触媒が付着され，十分な程度の電気伝導性をもつ材料である。適切な材料は，固体電解質，混合導体，およびサーメットを含む。固体電解質の例としては，酸素イオン導体，固溶体，プロトン導体がある。酸素イオン導体の例としては，安定ジルコニア，安定酸化ビスマス，イットリウム安定酸化ビスマス，Ｎｂ２Ｏ５安定酸化ビスマス，ナトリウムベータアルミナ，ヒロドニウムベータアルミナ，多孔質金属がある。固溶体の例としては，ＣａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３，ＬａＡｌＯ３がある。有用なプロトン導体はナフィロン（Ｎａｆｉｏｎ）（デュポン社）である。混合導体の例としては，酸化セリウムをベースにした固溶体がある。サーメットの例としては，ケイ化モリブデンがある。
【００２７】
電気伝導性支持体は，ディスク状または他の平坦な表面，中空の円筒状のもの，またはハニカム状のもののような，当業者には知られている形状を取ってもよい。
【００２８】
触媒は炭化水素原料の改変または有毒物の無毒化において有用である。有用な触媒は金属または電気伝導性セラミクスを含む。有用な金属はプラチナまたはパラジウムを含む。有用なセラミックはＳｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３混合物を含む。
【００２９】
触媒は，従来より知られた塗布，電気泳動，ガス蒸着の技術により電気伝導性支持体の表面に付着される。このような技術の後に，所望のカバレージファクタ，多孔性および支持体との物理的な接触の程度を得るために熱的または電気化学的処理が続く。触媒は支持体の一部または全表面上に付着される。
【００３０】
熱源は，電気，ガス，オイルまたは他の燃料のような従来から知られている熱生成手段であってもよい。好適に，熱源は電気伝導性支持体および／または触媒層の近傍にある。好適に，熱源は熱を支持体に与え，そして触媒層へと伝導される。熱は，伝導，対流および／または輻射というモードの一部または全てで与えられる。熱の一部は，炭化水素原料または燃焼排ガスのような処理スループットにより，そのスループットの温度が上昇するのであれば，触媒層に与えることができる。典型的に，処理スループットにより与えられる熱は熱源により，増加しまたは補われる。
【００３１】
任意であるが，炭化水素燃料または汚染流が，触媒と接触する前に，汚染物を除去するために，ガス濾過媒体を通過させてもよい。このような濾過媒体は，触媒の完全性を維持し，その使用寿命を長くする。有用な濾過媒体には，いろいろな織紙，不織紙，繊維，他の合成材料ならびに金属格子および開放気泡の発泡体がある。
【００３２】
本発明はまた，上述したように触媒システムの有効性を維持するために，電磁輻射を採用する制御システムとともに使用することもできる。分極インピーダンスを測定する同じ手段が上述したように，触媒表面を有する電気伝導性支持体について採用することができる。分極インピーダンスが基準値と異なるとき，あるタイプ，エネルギー／および周波数の電磁輻射が触媒表面に適用される。
【００３３】
本発明は多数の応用例に利用できる。触媒システムは，神経ガス／液，毒物，毒素を酸化および／または還元し，不活性または無害な化合物にするために使用することができる。触媒システムはガスマスク，または呼吸，通気，ベンチュレーションシステムなどに使用することができる。触媒システムは，タンク，装甲兵員輸送車のような戦場車両のための通気／ベンチュレーションシステムに使用することができる。
【００３４】
上記記述は本発明の説明のためのものである。当業者であれば，いろいろな変更，修正が本発明から逸脱することなしうる。したがって，本発明は，特許請求の範囲内の変更，修正，改変を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明にしたがった制御システムの略示図である。
【図２】図２は二つの触媒層が互いに向かい合っている制御システムの略示図である。
【図３】図３は触媒層が円筒状となっている制御システムの略示図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒処理のための制御システムであって，
a）触媒層を有する電気伝導性支持体と，
b）触媒層および電気伝導性支持体へ横切るようにＤＣ場を適用する手段と，
c）ＤＣ場の適用を制御し，変化させる手段と，
d）触媒層および電気伝導性支持体に対する分極インピーダンスを測定する手段と，
e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，
f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体へのＤＣ場の適用を変化させる手段と，
を含む制御システム。
【請求項２】
g）触媒層を加熱する手段と，
h）加熱を制御し，変化させる手段と，
i）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体への加熱を変化させる手段と，
を含む，請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
電気伝導性支持体が管状の形状をもち，触媒が少なくとも，管状支持体の内径の一部に広がる，請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
第一の電極が電気伝導性支持体と接触し，第二の電極およびＡＣセンサーが，触媒層の両端側で接し，管状支持体を挟んで第一の電極の向かい側にある，請求項１に記載の制御システム。
【請求項５】
電気伝導性支持体が，固体電解質，混合伝導体，およびサーメットからなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
電気伝導性支持体が，安定ジルコニア，安定酸化ビスマス，イットリウム安定酸化ビスマス，Ｎｂ２Ｏ５安定酸化ビスマス，ナトリウムベータアルミナ，ヒロドニウムベータアルミナ，ナフィロン，多孔質金属，酸化セリウムをベースにした固溶体，ＣａＴｉＯ３固溶体，ＳｒＴｉＯ３をベースとした固溶体，ＬａＡｌＯ３をベースとした固溶体，ケイ化モリブデンからなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
触媒が，金属または電気的伝導性のあるセラミックからなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
触媒が，プラチナ，パラジウム，およびＳｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３混合物からなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項９】
触媒処理のための制御システムであって，
触媒層を有する電気伝導性支持体と，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極に接続される電流制御ユニットとを含み，
電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させ，第一の電極は電気伝導性支持体と接触し，第二の電極は触媒と接触し，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させ，ＡＣセンサーが触媒層または電気伝導性支持体に接続され，第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極ピンピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに接続され，インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続され，中央処理ユニットは，決定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される，ところの制御システム。
【請求項１０】
熱源に接続された加熱制御ユニットをさらに含み，
熱源は触媒層を加熱するもので，加熱制御ユニットは触媒への熱源による加熱の割合および温度を制御し，中央処理ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，加熱を変化させるために，加熱制御ユニットに接続される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項１１】
電気伝導性支持体が，固体電解質，混合導体体，およびサーメットからなるグループから選択される，請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
電気伝導性支持体が，安定ジルコニア，安定酸化ビスマス，イットリウム安定酸化ビスマス，Ｎｂ２Ｏ５安定酸化ビスマス，ナトリウムベータアルミナ，ヒロドニウムベータアルミナ，ナフィロン，多孔質金属，酸化セリウムをベースにした固溶体，ＣａＴｉＯ３固溶体，ＳｒＴｉＯ３をベースとした固溶体，ＬａＡｌＯ３をベースとした固溶体，ケイ化モリブデンからなるグループから選択される，請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１３】
触媒が，金属または電気的伝導性のあるセラミックからなるグループから選択される，請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１４】
触媒が，プラチナ，パラジウム，およびＳｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３混合物からなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項１５】
触媒処理のための制御システムであって，
a）触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素であって，触媒層が，互いに離れてはいるが近接し，向き合っている，ところのシステム要素と，
b）二つの触媒層へ横切るようにＤＣ場を適用する手段と，
c）ＤＣ場の適用を制御し，変化させる手段と，
d）二つの触媒層に対する分極インピーダンスを測定する手段と，
e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，
f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，二つの触媒層へのＤＣ場の適用を変化させる手段と，
を含む，制御システム。
【請求項１６】
触媒処理のための制御システムであって，触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素と，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極と接続される電流制御ユニットと，第二のシステム要素と接続されるＡＣセンサーとを含み，
触媒層が，互いに離れてはいるが近接し，向き合い，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させ，第一の電極は第一のシステム要素と接触し，第二の電極は第二のシステム要素と接触し，電流制御ユニットはＡＣセンサーに接続され，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させ，第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極インピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに接続され，インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続され，中央処理ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される，ところの制御システム。
【請求項１７】
請求項１の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【請求項１８】
請求項７の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【請求項１９】
請求項１２の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【請求項２０】
請求項１３の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【請求項１】
触媒処理のための制御システムであって，
a）触媒層を有する電気伝導性支持体と，
b）触媒層および電気伝導性支持体へ横切るようにＤＣ場を適用する手段と，
c）ＤＣ場の適用を制御し，変化させる手段と，
d）触媒層および電気伝導性支持体に対する分極インピーダンスを測定する手段と，
e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，
f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体へのＤＣ場の適用を変化させる手段と，
を含む制御システム。
【請求項２】
g）触媒層を加熱する手段と，
h）加熱を制御し，変化させる手段と，
i）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるとき，触媒層および電気伝導性支持体への加熱を変化させる手段と，
を含む，請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
電気伝導性支持体が管状の形状をもち，触媒が少なくとも，管状支持体の内径の一部に広がる，請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
第一の電極が電気伝導性支持体と接触し，第二の電極およびＡＣセンサーが，触媒層の両端側で接し，管状支持体を挟んで第一の電極の向かい側にある，請求項１に記載の制御システム。
【請求項５】
電気伝導性支持体が，固体電解質，混合伝導体，およびサーメットからなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
電気伝導性支持体が，安定ジルコニア，安定酸化ビスマス，イットリウム安定酸化ビスマス，Ｎｂ２Ｏ５安定酸化ビスマス，ナトリウムベータアルミナ，ヒロドニウムベータアルミナ，ナフィロン，多孔質金属，酸化セリウムをベースにした固溶体，ＣａＴｉＯ３固溶体，ＳｒＴｉＯ３をベースとした固溶体，ＬａＡｌＯ３をベースとした固溶体，ケイ化モリブデンからなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
触媒が，金属または電気的伝導性のあるセラミックからなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
触媒が，プラチナ，パラジウム，およびＳｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３混合物からなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項９】
触媒処理のための制御システムであって，
触媒層を有する電気伝導性支持体と，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極に接続される電流制御ユニットとを含み，
電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させ，第一の電極は電気伝導性支持体と接触し，第二の電極は触媒と接触し，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させ，ＡＣセンサーが触媒層または電気伝導性支持体に接続され，第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極ピンピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに接続され，インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続され，中央処理ユニットは，決定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される，ところの制御システム。
【請求項１０】
熱源に接続された加熱制御ユニットをさらに含み，
熱源は触媒層を加熱するもので，加熱制御ユニットは触媒への熱源による加熱の割合および温度を制御し，中央処理ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，加熱を変化させるために，加熱制御ユニットに接続される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項１１】
電気伝導性支持体が，固体電解質，混合導体体，およびサーメットからなるグループから選択される，請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
電気伝導性支持体が，安定ジルコニア，安定酸化ビスマス，イットリウム安定酸化ビスマス，Ｎｂ２Ｏ５安定酸化ビスマス，ナトリウムベータアルミナ，ヒロドニウムベータアルミナ，ナフィロン，多孔質金属，酸化セリウムをベースにした固溶体，ＣａＴｉＯ３固溶体，ＳｒＴｉＯ３をベースとした固溶体，ＬａＡｌＯ３をベースとした固溶体，ケイ化モリブデンからなるグループから選択される，請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１３】
触媒が，金属または電気的伝導性のあるセラミックからなるグループから選択される，請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１４】
触媒が，プラチナ，パラジウム，およびＳｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３混合物からなるグループから選択される，請求項１に記載の制御システム。
【請求項１５】
触媒処理のための制御システムであって，
a）触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素であって，触媒層が，互いに離れてはいるが近接し，向き合っている，ところのシステム要素と，
b）二つの触媒層へ横切るようにＤＣ場を適用する手段と，
c）ＤＣ場の適用を制御し，変化させる手段と，
d）二つの触媒層に対する分極インピーダンスを測定する手段と，
e）測定された分極インピーダンスを基準値と比較する手段と，
f）測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，二つの触媒層へのＤＣ場の適用を変化させる手段と，
を含む，制御システム。
【請求項１６】
触媒処理のための制御システムであって，触媒層を有する電気伝導性支持体をそれぞれ有する第一および第二のシステム要素と，第一の電極および該第一の電極とは反対の極性となる第二の電極と接続される電流制御ユニットと，第二のシステム要素と接続されるＡＣセンサーとを含み，
触媒層が，互いに離れてはいるが近接し，向き合い，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を制御し，変化させ，第一の電極は第一のシステム要素と接触し，第二の電極は第二のシステム要素と接触し，電流制御ユニットはＡＣセンサーに接続され，電流制御ユニットは第一および第二の電極へのＡＣ電流の適用を制御し，変化させ，第一および第二の電極のＡＣ電流レベル，および二つの異なる周波数でもってＡＣセンサーで検出されたＡＣ電流レベルが，分極インピーダンスが決定されるインピーダンス測定ユニットに接続され，インピーダンス測定ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と比較される中央処理ユニットに接続され，中央処理ユニットは，測定された分極インピーダンスが基準値と異なるときに，第一および第二の電極へのＤＣ電流の適用を変化させるために，電流制御ユニットに接続される，ところの制御システム。
【請求項１７】
請求項１の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【請求項１８】
請求項７の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【請求項１９】
請求項１２の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【請求項２０】
請求項１３の制御ユニットの触媒に軽炭化水素または燃焼排ガスのスループット流を接触させることからなる方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００６−５２５８５９（Ｐ２００６−５２５８５９Ａ）
【公表日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５７１４６５（Ｐ２００４−５７１４６５）
【出願日】平成１５年１１月４日（２００３．１１．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３５１４５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９６４２３
【国際公開日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（５０５３９７９５５）カテレクトリック・コーポレイション (3)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】６１ Ｍａｒｑｕａｒｄｔ Ｌａｎｅ， Ｇｒｏｔｏｎ， Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ ０６３４０， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１１月４日（２００３．１１．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３５１４５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９６４２３
【国際公開日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（５０５３９７９５５）カテレクトリック・コーポレイション (3)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】６１ Ｍａｒｑｕａｒｄｔ Ｌａｎｅ， Ｇｒｏｔｏｎ， Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ ０６３４０， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]