日本啟動以氨(NH3)為燃料的新型燃料電池研發

發佈日期: 2013 年 12 月 27 日 15:05 | 作者: | 分類: 產業資訊

據日經BP社今(27)日報導,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」專案中的一項內容,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),高於液氫的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)類燃料製造氫氣的技術,但由於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。

江口教授的研究物件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。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),然後利用其中的氫氣。

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,採用上述材料製成的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,然後在400℃以下的環境去除NH3,使氫氣中NH3的濃度降至0.1ppm以下。由於必須去除大部分的NH3,因此估計這一點將成為一大技術課題。

來源:日經技術在綫

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