京都大學開始研發氨燃料電池

在11月20日由日本科學技術振興機構（JST）舉行的董事和作者會議上，作為日本文部科學省2013年啟動的“儲能、運輸和使用創新技術開發”項目（簡稱“能源載體項目”）的具體研發實例，日本京都大學工學研究生院教授江口博一介紹了氨燃料電池的研發內容。能源載體項目是JST推動的先進低碳技術開發（ALCA）的關鍵技術領域之一，其年度研發預算估計約為10億日元。

能源載體項目由制氨組、用氨組、有機氰化物組和工藝工程組四個團隊實施。該項目計劃使用氨（NH3）作為氫源，推動這一研發的原因是液氨單位體積的氫濃度為12.1kg/100L，高于液氫（7.06kg/100L）。此外，氨在標準大氣壓下的液化溫度為25℃，相對容易處理。然而，氫氣在標準大氣壓下的液化溫度為-242℃，必須在極低的溫度下儲存，這是一個重大的技術問題。此外，如果使用現有的碳氫化合物（CH）燃料來生產氫氣，將產生一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），因此存在低碳化的問題。

江口教授作為氨小組的一員，正在開發氨燃料電池。研究對象包括固體聚合物燃料電池（PEFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）。目前，第一步是開發一種在高溫下工作的固體氧化物氨燃料電池。

對于已經在市場上推廣的家用固體聚合物電池，氨也被用作燃料。制定了設計指南，即使用熔鹽催化劑在650℃以下的環境中將氨分解為氫氣和氮氣，然后在400℃以下的條件下去除氨，將氫氣中的氨濃度降至0.1ppm以下，然后將分解的氫氣輸送到燃料電池。固體燃料電池的固體聚合物膜對氨的耐受性較弱，因此必須去除大部分氨。據估計，這將成為一個重大的技術問題。

國內已上市的固體氧化物燃料電池，如大阪天然氣公司和基孔里礦里希能源公司，其工作溫度高達700℃~900℃，因此氨可以直接與氧氣反應發電（圖）。當然，也可以進行間接反應，即氨先分解成氫氣和氮氣，然后與氧氣反應。

在使用氨作為燃料的固體氧化物燃料電池方面，正極的候選材料是鎳基金屬陶瓷，電解質膜的候選材料為局部穩定的氧化鋯陶瓷，而負極的候選材料則是添加了鑭和鍶的氧化錳。據估計，其發電效率是現有固體氧化物電池的45%以上。現有的主題是用于分解氨的催化劑材料。目前，候選材料有鐵、鈷、鎳和釕。

設計任務是研究氨分解反應器和固體氧化物燃料電池的配置和運行方法。在11月20日由日本科學技術振興機構（JST）舉行的董事和作者會議上，作為日本文部科學省2013年啟動的“儲能、運輸和使用創新技術開發”項目（簡稱“能源載體項目”）的具體研發實例，日本京都大學工學研究生院教授江口博一介紹了氨燃料電池的研發內容。能源載體項目是JST推動的先進低碳技術開發（ALCA）的關鍵技術領域之一，其年度研發預算估計約為10億日元。

能源載體項目由制氨組、用氨組、有機氰化物組和工藝工程組四個團隊實施。該項目計劃使用氨（NH3）作為氫源，推動這一研發的原因是液氨單位體積的氫濃度為12.1kg/100L，高于液氫（7.06kg/100L）……

氨在標準大氣壓下的液化溫度為25℃，相對容易處理。然而，氫氣在標準大氣壓下的液化溫度為-242℃，必須在極低的溫度下儲存，這是一個重大的技術問題。此外，如果使用現有的碳氫化合物（CH）燃料來生產氫氣，將產生一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），因此存在低碳化的問題。

江口教授作為氨小組的一員，正在開發氨燃料電池。研究對象包括固體聚合物燃料電池（PEFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）。目前，第一步是開發一種在高溫下工作的固體氧化物氨燃料電池。

對于已經在市場上推廣的家用固體聚合物電池，氨也被用作燃料。制定了設計指南，即使用熔鹽催化劑在650℃以下的環境中將氨分解為氫氣和氮氣，然后在400℃以下的條件下去除氨，將氫氣中的氨濃度降至0.1ppm以下，然后將分解的氫氣輸送到燃料電池。固體燃料電池的固體聚合物膜對氨的耐受性較弱，因此必須去除大部分氨。據估計，這將成為一個重大的技術問題。

國內已上市的固體氧化物燃料電池，如大阪天然氣公司和基孔里礦里希能源公司，其工作溫度高達700℃~900℃，因此氨可以直接與氧氣反應發電（圖）。當然，也可以進行間接反應，即氨先分解成氫氣和氮氣，然后與氧氣反應。

在使用氨作為燃料的固體氧化物燃料電池方面，正極的候選材料是鎳基金屬陶瓷，電解質膜的候選材料為局部穩定的氧化鋯陶瓷，而負極的候選材料則是添加了鑭和鍶的氧化錳。據估計，其發電效率是現有固體氧化物電池的45%以上。現有的主題是用于分解氨的催化劑材料。目前，候選材料有鐵、鈷、鎳和釕。

設計任務是研究氨分解反應器和固體氧化物燃料電池的配置和運行方法。

標簽：

汽車資訊熱門資訊