窒素と水から常温／常圧で進行するアンモニアの連続電解合成で世界最高性能を達成産総研ら

産業技術総合研究所（産総研）は2024年7月4日、出光興産、東京大学、大阪大学と共同で、空気中に多量に存在する窒素と水から常温／常圧で進行するアンモニアの連続電解合成で、世界最高性能を達成したことを発表した。アンモニア製造工程でのカーボンフリー実現に、はずみをつける技術となる。

水素キャリアや発電、工業ボイラー用の新燃料として注目されているアンモニアは、燃焼時に二酸化炭素（CO₂）を排出しないが、高温、高圧で製造されるため、製造時のCO₂排出量の抑制が課題の一つとなっていた。今回の研究成果は、再生可能エネルギー由来を想定した常温／常圧下の窒素や水、電気で、連続的にアンモニアを製造できることをラボスケールで実証。現在の製造方法であるハーバー・ボッシュ法に替わる革新的な技術となる。

研究開発では、東京大学が開発したモリブデン触媒を応用し、モリブデン触媒に適した電解合成技術を開発した。その結果、従来技術に比べ、電解合成に使用する電極の単位面積当たりのアンモニア生成速度が約20倍向上し、世界最高性能を達成した。今後は、コスト競争力の高い量産化技術の確立を目指す。

常温・常圧下、窒素・水・電気を用いたアンモニア電解合成反応の性能値比較
報告例１：S. Zhang, H. Zhaoら, Angew. Chem. Int. Ed., 59, 13423 (2020)
報告例２：S. Zhang, H. Zhaoら, Nat. Sustain., 6, 169 (2023)

窒素と水から常温／常圧で進行するアンモニアの連続電解合成で世界最高性能を達成　産総研ら