再エネで電気以外の価値創出、「アンモニア」生成の可能性、名大が新型触媒を開発

2020年01月24日

一般社団法人エネルギー情報センター

新電力ネット運営事務局

再エネで電気以外の価値創出、「アンモニア」生成の可能性、名大が新型触媒を開発の写真

名古屋大学は1月23日、エネルギー問題、再エネの利用に適した温和な条件下で、極めて高いアンモニア合成活性(生成速度)を示す新型触媒を開発しました。再エネを利用したアンモニア生産プロセスが実現できれば、世界規模でのエネルギー問題、食糧問題の解決に寄与することができます。

再エネを利用したアンモニア生産実現に大きく前進

アンモニアは多様な化学製品をつくる基礎原料の1つとして重要な役割を果たしており、例えば衣料品に使われるナイロンや、ASB樹脂等の生成において欠かせない素材となっています。また、日本肥料アンモニア協会によると、アンモニアは世界で約1億トン生産されますが、そのうち約9割が肥料用に消費されています。世界の人口増加に伴い、食料自給の確立が喫緊の課題となりつつある中、アンモニアは世界の食糧生産の根幹を担っています。

その他、アンモニアは再エネの貯蔵・輸送を担う、水素・エネルギーキャリアとしても近年注目されています。そのため、再エネの利用を目指したアンモニア合成触媒の開発が世界的に盛んとなっています。

再エネ発電所は各地に多数所在しているため、再エネによるアンモニア生成を実現するには、小型のアンモニア生成設備による分散型プロセスが必要です。また、再エネ電気の供給状況に合わせてアンモニアを製造する必要があるため、温和な条件(325~400℃、10~100気圧)でアンモニアを効率的に生産する必要があります。

しかし、現在主流の工業的アンモニア合成プロセスでは、鉄を主成分とする触媒を用い、非常に高い温度と圧力下(>450℃、>200気圧)でアンモニア合成が行われています。そのため、再エネ電気によるアンモニア生成には、高性能触媒の開発が必要となります。

こうした中、名古屋大学はエネルギー問題、再エネの利用に適した温和な条件下で、極めて高いアンモニア合成活性(生成速度)を示す新型触媒を開発しました。新型触媒は簡単に調製でき、取り扱いも容易なため、工業化にも適しています。再エネを利用したアンモニア生産プロセスが実現できれば、世界規模でのエネルギー問題、食糧問題の解決に寄与することができます。

700℃もの高温で水素還元処理

今回開発された触媒は既報の活性を大きく上回り、ルテニウム系の酸化物担持型触媒注として世界最高レベルの活性を実現しています。また、研究グループは、従来は非常識と考えられていた高温での還元処理が重要であるということを、電子顕微鏡観察を中心とした最新の解析手法を駆使して明らかにしました。これにより、反応が起きる活性点の表面が強い塩基性を持つ酸化物のナノサイズの破片に覆われた特徴的な構造を有しています。

開発された触媒は、重量あたり生成速度換算で従来の高性能ルテニウム触媒のベンチマークとして知られている「Cs+/Ru/MgO」の5倍以上という、非常に高いアンモニア合成活性を示しています(図1)。

高い合成活性を占める要素の一つとして、700℃もの高温による水素還元処理があります。これまでのアンモニア合成触媒の研究では、できるだけ低温で還元することで触媒の焼結を避けることが常識でした。

しかし今回の研究で開発された触媒は優れた耐熱性を持つため焼結が起こらず、これまでの常識よりもはるかに高い温度(700℃)で水素還元処理をすることができます。このため、炭酸塩や水酸化物を完全に破壊してバリウムの持つ優れた電子供与能を引き出すことに成功しました。また、特殊な表面像構造は高温での還元処理後にだけ形成されていることも明らかとなりました。

なお、新型触媒を構成するルテニウム、バリウム、ランタン、セリウムは比較的安価で入手でき、工業的にも広く利用されている元素です。そのため、工業化プロセスの負荷も少ないと想定されます。

日本においてアンモニアは宇部興産や昭和電工、三井化学などが商材として取り扱っており、市中価格はkgあたり130円程度となっています。再エネ電気をアンモニアに変換することが実現すれば、「電気」以外の取引商材として新たなビジネスが生まれる可能性もあります。そうした場合、例えば「電気価格」が安価な時期ではアンモニアに変換し、逆に高価な場合は電力市場に売却する、といった運用も想定されます。

この続きを読むには会員登録(無料)が必要です。

無料会員になると閲覧することができる情報はこちらです
電力の補助金

補助金情報

再エネや省エネ、蓄電池に関する補助金情報を一覧できます

電力料金プラン

料金プラン(Excel含)

全国各地の料金プラン情報をExcelにてダウンロードできます

電力入札

入札情報

官公庁などが調達・売却する電力の入札情報を一覧できます

電力コラム

電力コラム

電力に関するコラムをすべて閲覧することができます

電力プレスリリース

プレスリリース掲載

電力・エネルギーに関するプレスリリースを掲載できます

電力資格

資格取得の支援

電験3種などの資格取得に関する経済支援制度を設けています

はてなブックマークGoogle+でシェア

執筆者情報

一般社団法人エネルギー情報センターの写真

一般社団法人エネルギー情報センター

新電力ネット運営事務局

EICは、①エネルギーに関する正しい情報を客観的にわかりやすく広くつたえること②ICTとエネルギーを融合させた新たなビジネスを創造すること、に関わる活動を通じて、安定したエネルギーの供給の一助になることを目的として設立された新電力ネットの運営団体。

企業・団体名 一般社団法人エネルギー情報センター
所在地 東京都新宿区新宿2丁目9−22 多摩川新宿ビル3F
電話番号 03-6411-0859
会社HP http://eic-jp.org/
サービス・メディア等 https://www.facebook.com/eicjp
https://twitter.com/EICNET

関連する記事はこちら

EV用「車載電池」の最新動向と、リユースの可能性の写真

一般社団法人エネルギー情報センター

2022年02月07日

新電力ネット運営事務局

EV用「車載電池」の最新動向と、リユースの可能性

世界の電気自動車(EV)シフトが加速するにつれて、EVの性能を最も左右すると言われているバッテリー(電池)にも注目が集まっています。EV製造時のCO2排出を抑え、循環型社会を実現するにはバッテリーの再利用(リユース)の取り組みも重要です。今回は、EVにまつわる車載電池の最新動向と、リユース電池の可能性についてご紹介します。

フィルム型次世代太陽電池の発電効率が、既存太陽電池と同等の15%を実現!実用化に向けた動向とエネルギーハーベスティングの可能性の写真

一般社団法人エネルギー情報センター

2022年02月02日

新電力ネット運営事務局

フィルム型次世代太陽電池の発電効率が、既存太陽電池と同等の15%を実現!実用化に向けた動向とエネルギーハーベスティングの可能性

昨年末、NEDOが次世代型太陽電池の実用化に向けて6件のプロジェクトを採択したことを発表しました。そこで今回は、次世代型太陽電池の最新事例と、その技術を応用した環境発電(エネルギーハーベスティング)の可能性について考えていきます。

ビジネス分野への活用が目の前に迫る量子技術。エネルギー業界への影響とは?の写真

一般社団法人エネルギー情報センター

2021年11月30日

新電力ネット運営事務局

ビジネス分野への活用が目の前に迫る量子技術。エネルギー業界への影響とは?

2021年に入り、IBM、Google、アマゾンなどによる量子コンピューターの商用化の動きが加速してきました。そこで今回は、量子技術とは何か、ビジネス活用事例、そしてエネルギー業界への影響について考えます。

Amazonが国内最大規模の再生可能エネルギー電力調達契約を締結。コーポレートPPAが国内でも活発に。の写真

一般社団法人エネルギー情報センター

2021年09月17日

新電力ネット運営事務局

Amazonが国内最大規模の再生可能エネルギー電力調達契約を締結。コーポレートPPAが国内でも活発に。

企業が発電事業者との長期契約に基づき、再エネ由来の電力を直接調達する「コーポレートPPA」が世界で広がっています。これまで、アメリカの大手IT企業中心に導入が進み、再生エネ普及を後押ししてきました。2021年9月8日、その代表格であるAmazon社が日本で大規模な太陽光発電の直接契約を行いました。今回は、コーポレートPPAに注目して、世界そして国内の動向をまとめていきます。

家庭向け蓄電池市場の広がり、海外勢やサブスク型とメーカー・販売方法も多様にvol.2の写真

一般社団法人エネルギー情報センター

2021年09月06日

新電力ネット運営事務局

家庭向け蓄電池市場の広がり、海外勢やサブスク型とメーカー・販売方法も多様にvol.2

2009年からはじまった余剰電力買取制度が10年を迎え、2019年には53万件、2023年までに計165万件が制度対象外になると資源エネルギー庁が公表しています。前回は、国内の蓄電池市場の状況を整理しました。今回は、家庭用蓄電池の今後について、価格、販売モデル、システムといった3つの観点から諸外国の事例や企業のサービス事例を参考にしながら考えていきます。