広島大など、アンモニアからFCV用高純度水素を精製する技術を開発

広島大学などは7月19日、アンモニアから燃料電池自動車(FCV)用高純度水素を製造する実用可能な技術の開発に成功したと発表した。

同成果は、広島大学 先進機能物質研究センター 小島由継教授、昭和電工、産業技術総合研究所、豊田自動織機、大陽日酸らの研究グループによるもので、7月20日に日本科学未来館で開催される「SIPエネルギーキャリア公開シンポジウム」で発表される。

常温、10気圧程度の条件で容易に液体となるアンモニア(NH₃)1分子は、3原子の水素をもつため水素量が多く、水素エネルギーのキャリアとして期待されている。一方、燃料電池自動車や燃料電池フォークリフトはパーフルオロスルホン酸系プロトン交換膜などから構成される固体高分子燃料電池を利用しており、アンモニア分子は、プロトン交換膜などにおいてはアンモニウムイオンの形で蓄積し、燃料電池の性能が低下するという問題がある。

今回、同研究グループは、汎用のステンレス材料の使用が期待される550℃以下において、アンモニアを化学平衡濃度まで分解するルテニウム系触媒(Ru/MgO)を開発。550℃において、従来のルテニウム系触媒では残存アンモニア濃度が約7万ppmであったが、同触媒では1000ppm以下までアンモニアを分解できることがわかった。

また、同触媒を用いたアンモニア分解装置を実証システムの1/10スケールで開発。アンモニアガスを1Nm³/hの流量でアンモニア分解装置に供給し、550℃でアンモニア濃度1000ppm以下の分解ガスが2Nm³/hの流量で得られることを確認している。さらに、同研究グループは、1/10スケールのアンモニア除去装置を開発しており、アンモニア分解ガスを供給することにより、アンモニア残存濃度を国際規格である0.1ppm以下まで低減できることも確認している。これに加え、窒素などの不純物を除去する水素精製装置も開発しているという。

同研究グループによると、実証システムの1/10スケールにおけるアンモニア分解反応から残存アンモニア除去までの一気通貫での実証実験の成功は世界初であり、アンモニアを燃料電池自動車用水素燃料へ利用するため技術の大きな進展となったと説明している。今後は、10Nm³/hスケールのシステム実証を行っていく考えだ。