アンモニア燃料電池（アンモニアねんりょうでんち）とはアンモニアを燃料として使用する燃料電池。
概要 アンモニアは既に肥料用として工業的に大量に生産されており、供給インフラが構築されている。同体積の液体水素と比較して、エネルギー密度が高く、常温で貯蔵可能なため、運搬効率において優れる。
固体酸化物燃料電池と改質燃料電池、直接燃料電池が想定される。それぞれ、運転温度条件、触媒の被毒等において一長一短がある。
種類 固体酸化物燃料電池 - 改質せずに直接利用できる 固体高分子形燃料電池 - アニオン(水酸基)伝動性交換膜を使用する 改質燃料電池 - アンモニアを分解して水素を取り出して反応させる
原理 燃料極(陽極)にアンモニアを供給する。空気極(陰極)には空気を供給、電解質として高分子電解質を使用する場合にはアニオン伝導高分子電解質を使用する。
アニオン伝導性電解質を用いた直接アンモニア燃料電池の電池反応を示す。 燃料極(陽極)： 2{NH3} + {6{\it{OH}}^-} -> {N2} + 6{H2O} + {6{\it{e}}^-} 空気極(陰極)： {O2} + 2{H2O} + {4{\it{e}}^-} -> {4{\it{OH}}^-} 全反応： 4{NH3} + 3{O2} -> 2{N2} + 6{H2O}
特徴 水素と比較して常温での貯蔵、運搬が可能 高圧容器が不要なので安全性が高く、低コスト 燃料側に炭素を含まないのでアルカリ性の電解質を劣化させにくい 電解質がアルカリ性の場合、触媒として貴金属を使用しなくても良い 燃料が漏れた場合にも水に吸収される 改質燃料電池の場合、改質時に一酸化炭素を生じないので触媒の被毒を回避できる
実用化への課題 アニオン伝導性高分子電解質を使用する場合、耐久性が課題になる。 アンモニアを製造する過程で化石燃料を消費する。
脚注
文献 鈴木渉平, et al. "アンモニアを直接燃料とする低温作動燃料電池の開発." 水素エネルギーシステム 36.2 (2011): 44-49. 鈴木健太, et al. "4-4-2 アンモニア燃料・燃料電池自動車の開発設計 (4-4 水素エネルギーシステム 1, Session4 新エネルギー, 研究発表)." 日本エネルギー学会大会講演要旨集 第 20 回日本エネルギー学会大会. 一般社団法人 日本エネルギー学会, 2011. 松井雄輝, et al. "アンモニア燃料を利用した SOFC 発電システムの解析." 動力・エネルギー技術の最前線講演論文集: シンポジウム 2016.21. 一般社団法人 日本機械学会, 2016. 江口浩一. "アンモニアを燃料とする燃料電池の開発." 水素エネルギーシステム 44.2 (2018): 114-119. 須田俊之, 藤森俊郎. "アンモニアによるエネルギーインフラ構築の可能性─ カーボンフリーエネルギーサプライチェーン─." 電気学会誌 139.6 (2019): 364-367. 青木芳尚. "水素透過合金アノードを用いた直接アンモニア燃料電池." 水素エネルギーシステム 48.2 (2023): 118-125.
関連項目 直接メタノール燃料電池 固体高分子形燃料電池