日本开始研发氨燃料电池 目标是发电效率超过45%

日本已正式开始开发以氨（NH3）为燃料的新型燃料电池。这是日本文部科学技术省和日本科学技术促进厅（JST）推动的“先进低碳技术开发特殊关键技术领域的能源载体”项目的一部分，该项目由Eguchi Hiroichi领导，京都大学研究生院工程研究部教授。

使用NH3作为燃料的优点是其体积氢浓度为12.1kg/（100L），高于液氢的7.06kg/（100L。尽管有使用碳化氢（CH）燃料生产氢气的技术，但低碳化存在问题，因为这种方法会产生一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。

江口教授的研究对象包括固体聚合物燃料电池（PEFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC），SOFC实际上是要实现的。SOFC的工作温度高达700~900℃，因此NH3可以直接与氧气（O2）反应发电（图1）。除了直接反应外，还考虑了间接反应，即NH3分解为氢气（H2）和氮气（N2），然后利用其中的氢气。

图1：以NH3为燃料的SOFC。

SOFC的工作温度高达700~900℃，因此NH3可以与氧气直接反应。（图片由日经电子根据京都大学信息制作。）

对于以NH3为燃料的SOFC，阳极候选材料是镍（Ni）基金属陶瓷，电解质膜候选材料是部分稳定的锆（Zr）陶瓷，阴极候选材料是添加了镧和锶材料的氧化锰（（La，Sr）MnO3）。据估计，由上述材料制成的SOFC的发电效率将超过现有SOFC的45%。如果要进行间接反应，则有必要开发用于分解NH3的催化剂材料。目前，正在考虑的候选材料是铁（Fe）、钴（Co）、镍和钌（Ru）。

PEFC存在固体聚合物膜由于NH3而劣化的问题。因此，应使用熔盐催化剂，在650℃以下的温度下将NH3分解为氢气和氮气，然后在400℃以下去除NH3，将NH3在氢气中的浓度降至0.1ppm以下。由于必须去除大部分NH3，因此估计这一点将是一个重大的技术问题。日本已正式开始开发以氨（NH3）为燃料的新型燃料电池。这是日本文部科学技术省和日本科学技术促进厅（JST）推动的“先进低碳技术开发特殊关键技术领域的能源载体”项目的一部分，该项目由Eguchi Hiroichi领导，京都大学研究生院工程研究部教授。

使用NH3作为燃料的优点是其体积氢浓度为12.1kg/（100L），高于液氢的7.06kg/（100L。尽管有使用碳化氢（CH）燃料生产氢气的技术，但低碳化存在问题，因为这种方法会产生一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。

江口教授的研究对象包括固体聚合物燃料电池（PEFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC），SOFC实际上是要实现的。SOFC的工作温度高达700~900℃，因此NH3可以直接与氧气（O2）反应发电（图1）。除了直接反应外，还考虑了间接反应，即NH3分解为氢气（H2）和氮气（N2），然后利用其中的氢气。

图1：以NH3为燃料的SOFC。

SOFC的工作温度高达700~900℃，因此NH3可以与氧气直接反应。（图片由日经电子根据京都大学信息制作。）

对于以NH3为燃料的SOFC，阳极候选材料是镍（Ni）基金属陶瓷，电解质膜候选材料是部分稳定的锆（Zr）陶瓷，阴极候选材料是添加了镧和锶材料的氧化锰（（La，Sr）MnO3）。据估计，由上述材料制成的SOFC的发电效率……

als将超过现有SOFC的45%。如果要进行间接反应，则有必要开发用于分解NH3的催化剂材料。目前，正在考虑的候选材料是铁（Fe）、钴（Co）、镍和钌（Ru）。

PEFC存在固体聚合物膜由于NH3而劣化的问题。因此，应使用熔盐催化剂，在650℃以下的温度下将NH3分解为氢气和氮气，然后在400℃以下去除NH3，将NH3在氢气中的浓度降至0.1ppm以下。由于必须去除大部分NH3，因此估计这一点将是一个重大的技术问题。

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