化学新闻

未来的汽车非燃料电池也非电动而将是氨气驱动?

最近,TOYOTA的燃料电池车广受关注,但是H2燃料或者燃料电池中的催化剂的成本问题比较严峻,真正离普及还有很长的距离。另外电动汽车虽然电池已经能够用家用电充电了,但是一次充电后能跑的路程还不够理想。

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TOYOTA 燃料电池汽车MIRAI(左)与NISSAN的电动汽车LEAF(右)

最近,又有另外一种替代汽油的燃料横空出世了,那就是利用氨气作为内燃物使用驱动。这项研究实际上在9月份的日本化学共学会上首次报告并之后受到广泛瞩目。

 

为什么是氨气呢?

氨的话其实也就是氢气的载体,用氨作为氢源的最大优点就是输送跟储藏很反应。最开始对于氢气,有想到液化或者利用吸附材料(钯合金等)进行处理后取用,但是由于安全性与成本问题,最终还是没有大面积应用。氨的话在常温下就比较容易液化,并且单位mol含有的氢的热量比较大(重量单位的能量密度与甲醇等同),所以有利于大大降低成本。

目前来说,用氨来代替化石燃料的验证实验已经在展开,如下图所示的日本产业综合研究所与日本东北大学成功利用氨替代一部分灯油驱动燃气轮机[1]。另外氨的辛烷值(交通工具所使用的燃料抵抗爆震的指標(该指标一般适用于描述汽油的性能),辛烷值越高表示抗震爆的能力越好)达到130[2],或许也有可能提高内燃机的效率。

無題

 

环保的“废气”

氨气与化石燃料相比完全不含有碳,这也是最大的优点。

氨气作为内燃物燃料的情况下,生成的废气只有NOx与没有燃烧的氨气,完全不含有CO2。另外作为还原除去NOx的催化剂使用的V2O5-TiO2已经在工厂中广泛使用,并且目前还被应用在汽油发动机中。它的成本相对于三元催化剂(Pt,Pd,Rh的合金)要廉价很多。

另外即使作为燃料电池的氢源是用的话,在利用氢的过程中不生成CO,所以也没有必要担心催化剂被CO劣化的可能(当然氨气对催化剂的影响也是有可能的,还需要进一步验证)。

 

从今往后技术上的难题

氨气不仅仅可以作为内燃物,现在把它为燃料电池的燃料使用的研究正在应用验证阶段[3]、一旦能够应用的话,那么可能研究课题就会变成如何廉价并且环保的合成氨气了吧。

现在氨的合成造成的污染以及需要的成本与直接使用化石燃料相差不大。如何节约成本一直是这方面必须考虑的难题之一。一旦解决了这个问题的话,那么离氨气燃料登场的日子也就不远了。

 

参考链接

  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

 

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京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。
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