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特集　脱炭素社会へ向けたアンモニア活用技術

近年，脱炭素社会実現に向けて，化石燃料を使用しない工業プロセスの開発が盛んである．水素ガスは燃焼させても二酸化炭素の発生しないクリーンなエネルギーとして注目を集めており，水素を燃料としたバーナーおよびそれを搭載した加熱炉が注目を集めている．この水素のキャリアとして注目されているのがアンモニアであり，アンモニア分解技術を搭載した水素ステーションの建設が検討される等，水素ガスのサプライチェーン構築が期待されている．
　本特集では，アンモニアからの水素製造技術等について基礎研究およびその社会実装の取り組みを紹介する．（特集担当委員：米津麻紀・柳田さやか・横山智康）

■ 水素の迅速製造を目指したアンモニア酸化分解の瞬時起動プロセスの開発

佐藤　勝俊・永岡　勝俊

触媒層に対してアンモニアと少量の酸素を同時に供給する酸化分解に注目し，この反応を瞬時に起動させて，迅速に水素を製造するプロセスの開発に取り組んだ．

■ 脱炭素燃料としてのアンモニア燃焼技術

神原　信志

アンモニア改質ガス（H₂/NH₃/N₂）を工業炉の燃料とすることで，CO₂排出量を大幅に削減できる．改質ガス燃焼実験をもとに燃焼シミュレーターを開発し，燃焼・NO生成メカニズムを定量的に把握した．

■ 電場印加触媒プロセスによる低温でのアンモニア分解

林　美桜・関根　泰

高温（>773K）を要するアンモニア分解に電場触媒反応を適用し，398Kで約100%の転化率を達成した．表面プロトニクスにより，N₂H₂中間体を経由する反応機構が示唆された．

■ 酸窒化物の窒素欠陥サイトを利用した貴金属フリーアンモニア分解触媒

宮下　和聡・北野　政明・細野　秀雄

酸窒化物担持Ni触媒は窒素欠陥をアンモニアの吸着場および反応場とすることで，従来型のNi担持触媒では困難であった高効率かつ高安定なアンモニア分解を実現することを示した．

■ アンモニアを原料とする燃料電池自動車用水素の製造技術

足立　貴義

アンモニア分解ガスを，燃料電池自動車（FCV）用の水素燃料規格まで精製する技術の開発に成功し，市販アンモニア分解装置と組み合わせることで，アンモニアから水素ステーションで利用可能な高純度水素が製造できた．

オープンアクセス

■ アンモニアから直接水素を分離・精製する膜分離技術の開発

小俣　香織・吉永　英雄・南部　智憲

水素キャリアとして期待されるアンモニアから，水素のみを分離する技術の確立が望まれている．アンモニア分解触媒と水素透過金属膜とを組み合わせた，コンパクトかつ高効率な水素分離・精製技術について紹介する．

■ ギ酸を使ったフロー式発電システムの開発

川波　肇

Ir錯体固定化触媒を用いたフロー式ギ酸脱水素化による連続水素製造技術と，得られた水素を利用した燃料電池による連続発電システムについて紹介する．
　またギ酸は，水素と同時に二酸化炭素も生成することから，高圧条件を活用した二酸化炭素回収技術と合わせることで，二酸化炭素循環型水素キャリアシステム（Carbon Circulation Hydrogen Carrier System, CCHC System）の構築が可能である．本システムは，日本発の技術として国際的にも競争優位性を有するエネルギーキャリア技術となり得ると考えており，今後さらなる展開を進めていく予定である．

■ バイオ光触媒を用いるN₂とH₂OからのNH₃およびH₂の合成

石原　達己

光触媒とバイオ触媒を酸化還元メディエーターでつないだバイオ光触媒を紹介した．バイオ触媒にシアノバクテリア中のニトロゲナーゼを用いたバイオ光触媒では気相中のN₂とH₂Oを用いて，NH₃とH₂を合成できる．

■ オンサイト式水素ステーション向けアンモニア分解反応器の設計と開発

山崎　清・久保　秀人・藤谷　忠博・佐藤　彰倫

オンサイト式アンモニア分解型水素ステーションの商業化に向け、熱交換型反応器を用いた水素製造装置のシステム設計、アンモニア分解触媒の開発目標設定、その目標を満たすルテニウム/酸化セリウム-酸化プラセオジム触媒の創出に関する一連の研究成果を紹介する。

新 研究室紹介　岐阜大学　伴・加藤研究室

加藤　邦彦

ほっとSpring　瀬戸・藤四郎トリエンナーレ─瀬戸の原土を活かして─

西野　航

くろすろーど　博士課程での米国滞在

飯野永美夏