国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）は2018年5月28日、低温低圧な水素を合成してアンモニアを生成する触媒を開発したと発表した。さらに、日揮がこの触媒を利用した実証試験装置を開発し、産総研の福島再生可能エネルギー研究所に設置して、本格的な実証試験を開始した。
図 福島再生可能エネルギー研究所に設置した実証試験装置
出所 国立研究開発法人産業技術総合研究所
現在、水素からアンモニアを合成する手法としては「ハーバー・ボッシュ法」が挙げられるが、この手法では水蒸気と空気を反応させて得た水素と窒素から高温高圧の触媒反応でアンモニアを得る。しかしこの手法には、再生可能エネルギーを利用して精製した水素をアンモニアに合成するには2点問題がある。
1つ目は、ハーバー・ボッシュ法では天然ガスを燃焼させて水素を製造するため大量のCO2を排出するという点。もう1点は、再生可能エネルギーを利用して精製した水素が低温低圧であるという点だ。太陽光発電や風力発電の電力を利用して水を電気分解して得た水素は、ハーバー・ボッシュ法を使用するには温度も圧力も低すぎるのだ。
産総研が今回開発した新しい触媒は、触媒成分であるルテニウム（Ru）をナノ粒子化して、触媒の固体中に分散するように配置したもの。この触媒を使うと、従来のアンモニア合成時の圧力（20～30MPa）に比べて低い10MPa以下でも高い活性を発揮する。また、再生可能エネルギー由来の水素は発電源の発電量変化によって水素の生成量が変化する。新しい触媒は、このようにアンモニア合成条件が変化してもその能力が大きく変わることはない。
今後は、再生可能エネルギー由来の水素と同じように供給量が変動する条件で実証試験を続け、アンモニアを日量20kg生産することを目指す。さらに、再生可能エネルギーで発電した電力で水を電気分解して水素を精製し、その水素を使ってアンモニアを合成する試験に取り組む予定だという。
