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Highlighting JAPAN

利用无二氧化碳的氨打造新能源社会

2018年10月,利用从制造到发电不排出二氧化碳(CO2)的氨燃料,世界首例燃气涡轮机发电实验获得成功。作为构筑无二氧化碳能源供应链的第一步受到期待。

近年来,氨作为替代化石燃料的能源备受关注。氨可以大量运输,燃烧时不会产生二氧化碳是其主要理由。2018年,日本研究小组在内阁府的SIP(打造战略创新项目)“能源载体”的扶持下,利用可再生能源,取得从制造氢(再生能源氢)到氨(再生能源氨)的合成,并将其作为燃料进行发电,在世界上取得首次成功。就此我们采访了在这项研究和开发中发挥核心作用的日挥公司技术研究所所长藤村靖先生。

“现在,日本国内排放的二氧化碳被认为约有4成来自燃烧化石燃料的火力发电厂,如何削减这个份额成为一大社会课题。现在,氢作为替代化石燃料的清洁能源受到很大关注,但是,在运输和储藏上有非常困难的一面。于是,我们想到利用太阳光和风力发电制造再生能源氢,并利用这些氢气来合成运输和储藏都比较简单的再生能源氨,再通过氨来发电。”藤村先生说。

氨从100多年前开始被用于肥料和合成纤维制造等工业生产中,运输和储藏手段都很成熟,用油轮和油罐车都可以进行安全运输。但是,在现在的工艺中,作为原料的氢是用天然气制造的,所以在氨的制造阶段中不可避免地会产生二氧化碳。

据藤村先生说,使用再生能源由来的无二氧化碳氢来合成氨的关键在于新开发的催化剂。

“以前的氨合成指利用来自天然气的氢经过加温、高压来合成。但是,利用太阳光和风力制造氢,要使其高温·高压化就需要其他能源,在这个阶段就会产生二氧化碳。因此,我们花了四年时间开发出了使用钌元素的催化剂,是即使在低温、低压的情况下也能高效合成氨的技术。”

与此同时,SIP“能源载体”扶持的其他研究小组中,还开发出了燃烧氨来实现清洁发电的新技术。通过组合这两项新技术,2018年8月在产业技术综合研究所福岛再生能源研究所,使用了无二氧化碳氢进行氨的合成,并且,将氨作为燃料气体成功实现气体涡轮发电。

这个项目开发成功的意义在于,在太阳能和风能丰富的土地上进行发电,用该电力合成再生氨,再将其安全运送到都市郊外的火力发电站,向实现低碳、氢气能源社会迈出了第一步。这项研究成果作为建设新能源价值链和先进低碳智能社区的重要手段被纳入政府推进的“Society5.0”1框架中。

目前来自海外的关注也在高涨,为实现构筑无二氧化碳氨的供应链,开始着手实施共同调查和研究。我们也将大力关注今后在国际上推进实用化的合作。







1 指实现生产效率革命,实现通过人工智能、机器人、物联网等显著提高生产效率的创新社会。(https://www.gov-online.go.jp/cam/s5/eng/index.html