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)，高于液氫的7.06kg/(100L)。另外，NH3在標準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，但由于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，采用上述材料制成的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。由于必須去除大部分的NH3，因此估計這一點將成為一大技術課題。
免責聲明： 本文僅代表作者個人觀點，與 綠色節能環保網 無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本站證實， 對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅 作參考，并請自行核實相關內容。