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[導(dǎo)讀][摘要] 日本已正式啟動(dòng)以氨(NH3)為燃料的新型燃料電池的開(kāi)發(fā),由京都大學(xué)研究生院工學(xué)研究系教授江口浩一主導(dǎo)。   日本已正式啟動(dòng)以氨(NH3)為燃料的新型燃料電池的開(kāi)發(fā)。這是日本文部科學(xué)省與日本科學(xué)技

[摘要] 日本已正式啟動(dòng)以氨(NH3)為燃料的新型燃料電池的開(kāi)發(fā),由京都大學(xué)研究生院工學(xué)研究系教授江口浩一主導(dǎo)。

  日本已正式啟動(dòng)以氨(NH3)為燃料的新型燃料電池的開(kāi)發(fā)。這是日本文部科學(xué)省與日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)推進(jìn)的”尖端低碳化技術(shù)開(kāi)發(fā)(ALCA) 特別重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域能源載體”項(xiàng)目中的一項(xiàng)內(nèi)容,由京都大學(xué)研究生院工學(xué)研究系教授江口浩一主導(dǎo)。

  利用NH3作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是,其體積氫濃度為12.1kg/(100L),高于液氫的7.06kg/(100L)。另外,NH3在標(biāo)準(zhǔn)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(lèi)燃料制造氫氣的技術(shù),但由于這種方法會(huì)產(chǎn)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(duì)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(shí)際打算實(shí)現(xiàn)的是SOFC。SOFC的工作溫度高達(dá)700~900℃,因此,可以使NH3與氧氣(O2)直接發(fā)生反應(yīng)來(lái)發(fā)電(圖1)。另外,除了直接反應(yīng)之外,還在考慮間接反映,即使NH3分解為氫氣(H2)和氮?dú)?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(dá)700~900℃,因此可使NH3與氧氣發(fā)生直接反應(yīng)。(圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)京都大學(xué)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(zhì)膜候選材料是部分穩(wěn)定鋯(Zr)類(lèi)陶瓷,負(fù)極候選材料是添加了鑭鍶類(lèi)材料的錳氧化物((La, Sr)MnO3)。據(jù)推算,采用上述材料制成的SOFC的發(fā)電效率將超過(guò)現(xiàn)有SOFC的45%。如果要進(jìn)行間接反應(yīng)的話,還要開(kāi)發(fā)分解NH3時(shí)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(huì)因NH3發(fā)生劣化的課題。因此,要用熔鹽催化劑在650℃以下的環(huán)境使NH3分解成氫氣和氮?dú)猓缓笤?00℃以下的環(huán)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(jì)這一點(diǎn)將成為一大技術(shù)課題。

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