大分大とJST、アンモニアから水素を簡単に取り出す触媒プロセスを開発
発表日:2017年4月29日
アンモニアから水素を簡単に取り出す触媒プロセスを開発
～触媒への吸着熱を利用した新しい反応の起動方法～
＜ポイント＞
○アンモニアをエネルギーキャリアとして利用するためには、短時間で起動でき、水素を高速で製造可能なアンモニア分解プロセスが求められていた。
○アンモニアの触媒への吸着熱を利用することで触媒層を内部から加熱し、室温から水素製造反応を起動させる新しい触媒プロセスの開発に成功した。
○触媒表面の酸点と金属酸化物粒子表面へのアンモニア吸着が、反応起動のためのキーステップであることを明らかにした。
○本研究成果の応用によって、アンモニアから水素を簡単・瞬時に取り出すことが可能な新しい触媒プロセスを構築することが期待される。
大分大学 工学部の永岡 勝俊 准教授、佐藤 勝俊 客員研究員（京都大学 触媒・電池元素戦略研究拠点 特定助教）らの研究グループは、室温でアンモニアと酸素（空気）を触媒に供給するだけで、外部からの加熱無しに反応を繰り返し起動させ、瞬時に水素を取り出すことができる触媒プロセスを開発しました。
近年、再生可能エネルギーを化学物質に転換することで、その貯蔵・輸送を容易にするプロセスが提案されています。エネルギーキャリアの候補としてアンモニアが注目されていますが、アンモニアから水素を取り出すプロセス（アンモニア分解）には課題がありました。アンモニアの分解を開始させるには触媒層を加熱するため、常に外部からの熱供給が必要となり、アンモニアのエネルギーキャリアとしての利便性を大きく損なってきました。
研究グループでは、（1）原料ガス中に酸素を少量加えて発熱反応とする、（2）触媒へのアンモニアの吸着熱を利用して触媒層を反応開始温度まで内部から瞬時に加熱する、という2つの新しい概念を導入することで、従来型プロセスの弱点を克服し、アンモニア分解反応を室温から起動させ、水素を瞬時に発生させる新しい水素製造プロセスの開発に成功しました。またこのプロセスでは1度反応を起動させると、2回目以降は外部からの熱供給がなくとも、繰り返し反応を起動させることができます。開発した触媒プロセスの利用によって、水素製造にかかる起動時間の短縮、省エネ化、そして装置の小型化の達成が期待できます。また、基礎的な物理化学現象である吸着熱を触媒層の加熱に利用するという概念は、他のさまざまな反応の起動プロセスへの利用が期待できます。
本研究成果は、アメリカ科学振興協会発行の学術雑誌Science Advances（Science姉妹誌）のオンライン版に2017年4月29日に公開されました。
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