アンモニアを水素と肥料に同時変換—エネルギー生産と農業の革命的新発見

Tokyoドイツのユニバーシティ・アライアンス・ルールの研究チームが、アンモニアを<強調>水素と亜硝酸塩</強調>に変換する新しい方法を発見しました。これにより、通常は別々のプロセスで作られる水素と肥料の生産方法に変革がもたらされる可能性があります。

主要な革新点:

• 新しい触媒を開発
• 逆ハーバー・ボッシュ法を水の電気分解と組み合わせ
• 水素と亜硝酸塩の二重生成を実現
• アンモニアの投入にガス拡散電極を利用

水を水素と酸素に分解して水素を生成することができます。これを環境に優しく行うためには、再生可能エネルギーを使用する必要があります。ドイツは大規模な再生可能エネルギーを生産するための十分な土地がないため、他の地域から水素を輸入する必要があります。しかし、水素の輸送は困難であり、摂氏マイナス253度まで冷却するか、高圧を維持する必要があります。どちらの方法も多くのエネルギーを必要とします。

アンモニアは、より単純で効率的な選択肢です。マイナス33度で液体になり、エネルギー含有量が高いです。液体アンモニア1タンクは、液体水素1タンクの約2.5倍のエネルギーを運ぶことができます。到着時には、逆ハーバー・ボッシュ法を使ってアンモニアから水素に戻すのが一般的です。

このプロセスは通常、役に立たない窒素を生成します。しかし、ドイツの研究チームはこれを改善する方法を見つけました。彼らは電解プロセスを追加し、アンモニアと水を亜硝酸塩と水素に変換しました。この方法により、水素の生成量が2倍になり、亜硝酸塩を肥料に変えることができます。

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研究チームは、ガス拡散電極を利用してガス状のアンモニアを供給するという、この研究分野では新しい手法を確立しました。それ以前は、アンモニアは常に溶液の形で使用されており、いくつかの制約がありました。チームは、アンモニアを窒素ではなく直接亜硝酸に変換するための触媒を見つけるという課題に直面しました。様々な多金属触媒を試験した結果、移動した電子の87％を亜硝酸に変換することに成功しました。

この方法はまた、水の分解中に不要な酸素の生成を止めます。研究チームの仕事は、この新しいアイデアが実現可能であることを示していますが、大規模な工場での実用化にはまだ時間がかかります。初期段階ではあるものの、この研究は水素および肥料産業に大きな利益をもたらす可能性があります。

これらの手順を組み合わせることで、エネルギー使用量とコストを削減し、生産をより環境に優しいものにすることができます。この方法は、再生可能エネルギーの設備を設置する余地がなく、水素を輸入せざるを得ない国々、特にドイツにとって非常に有効です。

この研究は有望であるが、広く利用されるにはさらなる改良が必要です。アンモニアを用いて水素と肥料を同時に生産することは、エネルギーの効率的な利用を促進し、輸送費を削減できる可能性があります。