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摘 要：前文提到，将NH3用作燃料需要确认两个课题：①NH3的燃烧稳定性；②抑制NOX的排放。本文将说明SIP“能源载体”的研发如何克服这些课题，以及是否扩大了NH3作为零碳燃料的潜力。此外，有关这些问题的更多详细说明，请参阅《日本燃烧学会杂志》（2019年11月）的特集——“面向氨气直接燃烧的社会实施的措施”注1）。
1、NH3基本燃烧特性的阐明
上述将NH3用作燃料时需要确认的课题均归因于NH3这种物质所固有的物理特性。与甲烷（CH4）相比，NH3的燃烧速度慢（CH4的五分之一），火焰温度低，可燃范围小，因此要维持稳定的火焰保持范围成为课题。另外，CH4燃烧时产生的NOX是由空气中的N2生成的Thermal NOX，而NH3用作燃料时，燃料中N原子燃烧产生大量NOX（Fuel NOX）。
日本东北大学的研究小组通过对NH3的燃烧特性进行研究并分析其燃烧机理，在世界上首次详细阐明了NH3燃烧相关的基本问题，确立了NH3燃烧的科学基础注2），并根据其研究成果设计了课题的解决方法。
首先，通过使燃烧器内空气旋转的涡流燃烧器注3）解决了NH3的燃烧稳定性问题。另外还发现，在燃烧气体中的NH3稍有剩余的条件下，通过在燃烧器中燃烧NH3可以抑制NOX的生成。在这样的条件下，燃烧气体中残留的NH3发挥还原作用，燃烧中生成的NOX被还原为N2。这意味着NH3既充当燃料又充当燃烧生成的NOX的还原剂。考虑到NH3在火力发电厂和柴油卡车的排气脱硝设备中用作还原剂，因此NH3的这种还原作用并不奇怪。
此外，研究人员还发现在高压燃烧环境中这种效果得到增强，这意味着对于处于高压燃烧环境的大型燃气轮机而言，抑制NOX的排放将变得容易。
基于NH3具有的上述效果，开发了一种应用该原理的新燃烧方法——“Rich-Lean 2段燃烧注4）”，以进一步减少NOX排放注5）。
2、NH3直接利用技术开发的成果
基于NH3燃烧机理的研究成果，开发出以下用于燃气轮机发动机、燃煤混烧锅炉和工业炉的NH3燃烧技术。
2.1 小型燃气轮机
在小型燃气轮机领域，丰田能源解决方案株式会社开发了50kW级和300kW级的NH3专烧微型燃气轮机。这项开发是在与东北大学的燃气轮机中NH3燃烧相关的基础研究、以及日本产业技术综合研究所（产综研）进行的以NH3为燃料的50kW级微型燃气轮机的燃烧技术研究的密切合作下进行的。
产综研在福岛可再生能源研究所（FREA）使用输出功率为50kW的微型燃气轮机，以