燃料电池显优势 日本开启“氨”研发计划

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。

目前，日本已正式启动以氨(NH3)为燃料的新型燃料电池的开发。这是日本文部科学省与日本科学技术振兴机构(JST)推进的“尖端低碳化技术开发(ALCA)特别重点技术领域能源载体”项目中的一项内容，由京都大学研究生院工学研究系教授江口浩一主导。

研究对象包括固体高分子型燃料电池(PEFC)和固体氧化物型燃料电池(SOFC)两种，实际打算实现的是SOFC。SOFC的工作温度高达700～900℃，因此，可以使NH3与氧气(O2)直接发生反应来发电(图1)。另外，除了直接反应之外，还在考虑间接反映，即使NH3分解为氢气(H2)和氮气(N2)，然后利用其中的氢气。

以NH3为燃料的SOFC方面，正极候选材料是镍(Ni)基金属陶瓷，电解质膜候选材料是部分稳定锆(Zr)类陶瓷，负极候选材料是添加了镧锶类材料的锰氧化物((La,Sr)MnO3)。据推算，采用上述材料制成的SOFC的发电效率将超过现有SOFC的45%。