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未来の車は燃料電池車でも電気自動車でもなくアンモニア車に?

2015年11月06日 15時15分 JST | 更新 2016年11月05日 18時12分 JST

最近、TOYOTAの燃料電池車が話題になっていますが、水素輸送や燃料電池に使用される触媒のコスト等、普及に向けて問題が残されています。また電気自動車は家庭でも充電できるようになりつつありますが、一度の充電で連続走行できる距離に問題があります。

toyota

TOYOTA燃料自動車MIRAI(左)と日産の電気自動車リーフ(右)

そこで最近、ガソリンの代わりにアンモニアを内燃機関で使おうという試みが注目されています。実際9月に行われた、化学工学会のアンモニア利用に関する講演では立ち見が出るほどの注目度でした。

なぜアンモニアなのか

アンモニアはそもそも水素のキャリアとして注目されており、水素をアンモニアとして扱う最大の利点は輸送と貯蔵がしやすい点です。水素を輸送・貯蔵するには液化や吸着材料(パラジウム合金等)が考えられますが、安全性やコストに問題があります。アンモニアは常温で比較的液化しやすく、さらに単位モルあたりの水素の熱量が比較的大きい(重量当たりのエネルギー密度はメタノールと同程度)ので、コストの低減が見込めます。

現在は化石燃料をアンモニアに代替する実証試験が行われており、下の図にあるように産総研と東北大学がガスタービンで灯油の一部をアンモニアに代替[1]することに成功しています。またアンモニアのオクタン価が130程度だという話もあるので[2]、内燃機関の効率も良くなるかもしれません。

chem station

ガスタービンへの燃料供給と発電出力の変化(プレスリリース資料より引用[2]

排ガスもクリーン

化石燃料と比較して炭素を全く含まないのも大きなメリットです。

アンモニアを内燃機関の燃料として使った場合、排気ガスにCO2が全く含まれず、排気ガスはNOxと未燃アンモニアのみです。NOx除去触媒は既にアンモニアを還元剤としたV2O5-TiO2がプラント等で広く使われており、現在ガソリンエンジンに使われている、三元触媒(Pt,Pd,Rhの合金)に比べてかなりのコスト低減が見込めます。

また燃料電池の水素元として利用する場合、水素を取り出す過程でCOが出ないのでCOによる触媒劣化の心配もありません(アンモニアによる触媒劣化の可能性あり)。

これからの技術的な問題

内燃機関だけでなくアンモニアを燃料電池の燃料として使おうとする取り組みも実証試験段階まで進んでおり[3]、今後注目されるのはいかに安くクリーンな方法でアンモニアを合成出来るかになると思われます。

現在、アンモニア合成に必要な水素は化石燃料の改質によるものなので、化石燃料を燃やしているのと大差ありません。これを太陽エネルギーによる水の分解によって得られた水素を使って、いまより少ないエネルギーでアンモニアを合成できるようになれば将来アンモニア車が登場するのかもしれません。

【外部リンク】

[1]産総研と東北大学によるアンモニアガスタービンの実証試験

[2]DND研究所, アンモニア燃焼に関する記事

[3]産総研と京都大学によるアンモニアを直接燃料とした燃料電池による発電