客观日本

日本大分大学研究团队研发出新型催化剂 有望在氢气燃料时代发挥重要作用

2017年05月22日 化学材料

日本大分大学研究小队开发出一种新的催化剂,有望对新型能源的氢气被广泛利用起到积极作用。

氢气利用的普及不仅可以充当新一代汽车燃料电池车的燃料,还有着广泛的用途。但是在普及氢气使用之前必须构建在氢气生产场所以及燃料站等利用场所都易于保管且易于运输的机制。氢气在生产地首先变成氨的形态进行保管,运输至利用地后开始分离,因此需要能在利用的阶段高效地分离氢的方法。而大分大学工学部的永冈胜俊副教授、佐藤胜俊客座研究员(京都大学催化剂・电池元素战略研究据点特别助教)们的研究就是为了发现让氢高效地从氨当中分离的方法。

分解氨取出氢时会碰到的一个大问题是,在普通的操作手法之下为了让反应开始必须将催化剂加热到400摄氏度以上。这是因为分解氨的化学反应需是吸热反应。特别是在燃料电池和氢气引擎频繁进行启动·停止时,必须时常由外部进行加热,因此在利用上是个巨大的障碍。

永冈副教授等发明的催化剂可以在氧化氨粉末的表面散布上直径1.5纳米(纳米等于十亿分之一)的氧化钌离子。他们的两个目的:1、在氨中加入少量氧气可以进行发热反应。2、催化剂利用氨的吸热特性,在催化剂层可以从内部瞬间加热达到化学反应开始时所需要的温度。以上都通过此催化剂可以达成,因此不用加热,在室温下也可以重复进行化学反应,瞬间提取出氢气。

作为应对全球气候变暖的对策,大幅削减成为二氧化碳源头的化石燃料的使用成为一个国际性的课题。作为对策之一便是氢气的利用,作为不排出二氧化碳的可再生能源先通过水电解来制造氢气,再将氢气变成氨的形态进行保管·运输,在需要使用的时候再还原为氢气。东京工业大学教授细野秀雄看准了氢气时代的来临,已经发明出了从氢气、空气中高效制造出氨的新方法。基于细野教授的研究成果,为了促进氢气的实用化,产学合作的新公司最近刚刚成立、并成为新闻。

新公司的目标是提高氨生产的效率、促进节能化和小型化,永冈副教授等人的研究成果将对从氨中再度提取氢气时的高效化、节能化和小型化做出贡献。

永冈副教授谈及他们的研究成果时认为,“我们的创新之处在于将日常随处可见的催化剂用在氨分离上的想法以及将氨的吸热用于发热反应上这两点。”

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正在CREST会议中报告研究成果的永冈胜俊大分大学工学部 副教授(永冈副教授提供)

此次的成果是科学技术振兴机构(JST)战略性创造推进事业团队研究(CREST)“可再生能源的运输·储藏·利用的革新型能源载体利用基础技术创造”(研究总负责人:江口浩一 京都大学大学院工学研究科 教授)下的研究课题之一。是“作为能源载体的氨的合成·分解的特殊反应场的构建相关的基础技术创造”项目的一环。永冈副教授也是这个研究课题(研究时间:2013~2018年度)的研究代表。

相关网站(日语)
大分大学新闻发布“为了实现清洁能源社会~从氨中简单提取出氢气的催化剂过程开发——利用催化剂的吸热性发明的新的反应启动方法”

科学技术振兴机构(JST)战略性创造推进事业队伍型研究(CREST)“可再生能源的运输·储藏·利用的革新型能源载体利用基础技术创造”

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