日本開始研發氨燃料電池，目標是發電效率超過45％

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日本已正式啟動以氨（NH3）為燃料的新型燃料電池的開發。這是日本文部科學省與日本科學技術振興機構（JST）推進的“尖端低碳化技術開發（ALCA） 特別重點技術領域能源載體”項目中的一項內容，由京都大學研究生院工學研究系教授江口浩一主導。 

利用NH3作為燃料的優點是，其體積氫濃度為12.1kg/（100L），高於液氫的7.06kg/（100L）。另外，NH3在標准大氣壓下的液化溫度為25℃，與液氫的-242℃相比，極其容易處理。雖然也有利用碳化氫（CH）類燃料制造氫氣的技術，但由於這種方法會產生一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）等，因此在低碳化方面存在課題。 

江口教授的研究對象包括固體高分子型燃料電池（PEFC）和固體氧化物型燃料電池（SOFC）兩種，實際打算實現的是SOFC。SOFC的工作溫度高達700∼900℃，因此，可以使NH3與氧氣（O2）直接發生反應來發電（圖1）。另外，除了直接反應之外，還在考慮間接反映，即使NH3分解為氫氣（H2）和氮氣（N2），然后利用其中的氫氣。 

圖1：以NH3為燃料的SOFC事例

SOFC的工作溫度高達700∼900℃，因此可使NH3與氧氣發生直接反應。（圖由《日經電子》根據京都大學的資料制成）

以NH3為燃料的SOFC方面，正極候選材料是鎳（Ni）基金屬陶瓷，電解質膜候選材料是部分穩定鋯（Zr）類陶瓷，負極候選材料是添加了鑭鍶類材料的錳氧化物（（La, Sr）MnO3）。據推算，採用上述材料制成的SOFC的發電效率將超過現有SOFC的45％。如果要進行間接反應的話，還要開發分解NH3時使用的催化劑材料。目前正在考慮的候選材料有鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳及釕（Ru）等。 

PEFC存在固體高分子膜會因NH3發生劣化的課題。因此，要用熔鹽催化劑在650℃以下的環境使NH3分解成氫氣和氮氣，然后在400℃以下的環境去除NH3，使氫氣中NH3的濃度降至0.1ppm以下。由於必須去除大部分的NH3，因此估計這一點將成為一大技術課題。（作者：丸山 正明，日經技術在線！供稿）