来自可再生能源的二氧化碳₂大量生产游离氨

来自可再生能源的二氧化碳₂大量生产游离氨

2020/03/31

来自可再生能源 CO₂游离氨 量产

CO₂利用游离氢制氨，为低碳社会做出贡献

可由多种资源制成，可与二氧化碳一起用作能源₂的特性。然而，氢气易燃且体积大，因此以气体形式高密度运输和储存存在许多技术挑战。因此，目前世界各地正在开发有效利用氢的技术。

　为了提高氢气的安全性和便利性并使其更容易处理，有一种方法是使氢气与另一种物质发生化学反应，将其变成“氢载体”。多种物质都有可能成为氢载体，但 AIST 重点研究的一种物质是氨。

　当使用氢载体作为燃料时，会从中提取氢气并燃烧，但氨不含碳，因此即使燃烧也会产生CO₂不发射”

Tetsuya Namba 一直致力于开发一种催化剂，利用可再生能源产生的氢气有效合成氨。

　AIST利用太阳能和风能产生的电力分解水来产生氢气，然后将氢气与大气中的氮气结合产生氨。此外，由于氢气本身不是由天然气而是由可再生能源生产的，因此生产过程₂“CO₂产生游离氨。通过以此为氢载体，我们相信可以为建设低碳社会做出更可靠的贡献。

通过共享可以响应输出波动的催化剂和工艺而开发

　二氧化碳₂利用游离氨作为氢载体的技术开发已被列为内阁府 SIP（战略创新促进计划）的主题，AIST 一直在与 JGC 株式会社共同研究实现这一目标的方法。这里的问题再次是可再生能源产量波动的幅度。

　如果产量波动很大，那么电力供应的氢气量也会有很大的波动。而当氢气供应量发生变化时，压力也会发生变化。用于氨合成的钌催化剂的问题是，随着压力的升高，其性能会下降，因此我们需要开发一种能够适应这种压力变化的催化剂。''

此外，还没有哪家工厂假设原料气体不是持续供应的，很难适应反应过程本身的波动。

因此，决定与AIST共同开发新催化剂，并与JGC共同开发合成工艺。

　难波研究了合成成分，寻找一种即使在压力升高时也能保持其性能的催化剂。结果，他们开发了一种新型催化剂，可以在低于 10 MPa（约 100 个大气压）的压力下保持高活性。

JGC新运行设备的准备工作进展顺利，并于2018年4月在FREA进行了一项实验，看看是否可以使用新催化剂和新设备高效生产氨。当使用压缩机对氢气和氮气加压时，氨合成在反应器中顺利进行，一天内成功生产了20公斤氨。结果发现，即使条件发生变化，氨的生产也能对设备开/关状态的变化做出良好的响应。

　产生的氨被冷却并以液体形式储存，然后燃烧并作为能源用于发电设备。但如果当时不能产生足够的电力，就不能用作燃料。同年8月，进行了演示实验，看看用于实际发电设备时会发生什么。

　二氧化碳₂我们已经证实，由游离氢生产的氨可以提供与由市售化石燃料衍生的氢生产的氨相同的发电输出。至此，我们已经完成了制造、储存、发电等一系列工艺的示范实验，目前已进入面向社会实施的阶段。”

　未来，他们将进行改进以支持分布式使用，并将其改进为可以更安全使用的氢载体。同时，我们将进一步进行技术开发，增强应对波动的能力，使存储更加紧凑，降低成本。为了实现氢社会，需要做很多事情。

　当我们认真实现零排放时，最重要的是燃料。我正在开发与氨作为燃料相关的技术，我相信利用可再生能源产生的氢气生成氨的技术将在实现零排放方面发挥非常重要的作用。CO₂我们希望与世界各国（包括参与 RD20 的国家）一起继续研究生产游离氨。”

福岛可再生能源研究所
可再生能源研究中心
氢载体团队
高级首席研究员

难波哲也

难波哲也