京都大学开始研发氨燃料电池

在11月20日由日本科学技术振兴机构（JST）举行的董事和作者会议上，作为日本文部科学省2013年启动的“储能、运输和使用创新技术开发”项目（简称“能源载体项目”）的具体研发实例，日本京都大学工学研究生院教授江口博一介绍了氨燃料电池的研发内容。能源载体项目是JST推动的先进低碳技术开发（ALCA）的关键技术领域之一，其年度研发预算估计约为10亿日元。

能源载体项目由制氨组、用氨组、有机氰化物组和工艺工程组四个团队实施。该项目计划使用氨（NH3）作为氢源，推动这一研发的原因是液氨单位体积的氢浓度为12.1kg/100L，高于液氢（7.06kg/100L）。此外，氨在标准大气压下的液化温度为25℃，相对容易处理。然而，氢气在标准大气压下的液化温度为-242℃，必须在极低的温度下储存，这是一个重大的技术问题。此外，如果使用现有的碳氢化合物（CH）燃料来生产氢气，将产生一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），因此存在低碳化的问题。

江口教授作为氨小组的一员，正在开发氨燃料电池。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）。目前，第一步是开发一种在高温下工作的固体氧化物氨燃料电池。

对于已经在市场上推广的家用固体聚合物电池，氨也被用作燃料。制定了设计指南，即使用熔盐催化剂在650℃以下的环境中将氨分解为氢气和氮气，然后在400℃以下的条件下去除氨，将氢气中的氨浓度降至0.1ppm以下，然后将分解的氢气输送到燃料电池。固体燃料电池的固体聚合物膜对氨的耐受性较弱，因此必须去除大部分氨。据估计，这将成为一个重大的技术问题。

国内已上市的固体氧化物燃料电池，如大阪天然气公司和基孔里矿里希能源公司，其工作温度高达700℃~900℃，因此氨可以直接与氧气反应发电（图）。当然，也可以进行间接反应，即氨先分解成氢气和氮气，然后与氧气反应。

在使用氨作为燃料的固体氧化物燃料电池方面，正极的候选材料是镍基金属陶瓷，电解质膜的候选材料为局部稳定的氧化锆陶瓷，而负极的候选材料则是添加了镧和锶的氧化锰。据估计，其发电效率是现有固体氧化物电池的45%以上。现有的主题是用于分解氨的催化剂材料。目前，候选材料有铁、钴、镍和钌。

设计任务是研究氨分解反应器和固体氧化物燃料电池的配置和运行方法。在11月20日由日本科学技术振兴机构（JST）举行的董事和作者会议上，作为日本文部科学省2013年启动的“储能、运输和使用创新技术开发”项目（简称“能源载体项目”）的具体研发实例，日本京都大学工学研究生院教授江口博一介绍了氨燃料电池的研发内容。能源载体项目是JST推动的先进低碳技术开发（ALCA）的关键技术领域之一，其年度研发预算估计约为10亿日元。

能源载体项目由制氨组、用氨组、有机氰化物组和工艺工程组四个团队实施。该项目计划使用氨（NH3）作为氢源，推动这一研发的原因是液氨单位体积的氢浓度为12.1kg/100L，高于液氢（7.06kg/100L）……

氨在标准大气压下的液化温度为25℃，相对容易处理。然而，氢气在标准大气压下的液化温度为-242℃，必须在极低的温度下储存，这是一个重大的技术问题。此外，如果使用现有的碳氢化合物（CH）燃料来生产氢气，将产生一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），因此存在低碳化的问题。

江口教授作为氨小组的一员，正在开发氨燃料电池。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）。目前，第一步是开发一种在高温下工作的固体氧化物氨燃料电池。

对于已经在市场上推广的家用固体聚合物电池，氨也被用作燃料。制定了设计指南，即使用熔盐催化剂在650℃以下的环境中将氨分解为氢气和氮气，然后在400℃以下的条件下去除氨，将氢气中的氨浓度降至0.1ppm以下，然后将分解的氢气输送到燃料电池。固体燃料电池的固体聚合物膜对氨的耐受性较弱，因此必须去除大部分氨。据估计，这将成为一个重大的技术问题。

国内已上市的固体氧化物燃料电池，如大阪天然气公司和基孔里矿里希能源公司，其工作温度高达700℃~900℃，因此氨可以直接与氧气反应发电（图）。当然，也可以进行间接反应，即氨先分解成氢气和氮气，然后与氧气反应。

在使用氨作为燃料的固体氧化物燃料电池方面，正极的候选材料是镍基金属陶瓷，电解质膜的候选材料为局部稳定的氧化锆陶瓷，而负极的候选材料则是添加了镧和锶的氧化锰。据估计，其发电效率是现有固体氧化物电池的45%以上。现有的主题是用于分解氨的催化剂材料。目前，候选材料有铁、钴、镍和钌。

设计任务是研究氨分解反应器和固体氧化物燃料电池的配置和运行方法。

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