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摘 要：本报告将对有望作为可再生能源使用和储存的能源载体——氨的合成进行技术经济性分析。计算使用可再生能源电解水生成的氢（即绿氢）来制造氨的成本。储氢需要压缩机和蓄压器（高压气瓶），这成为氢利用成本高的主要原因。本报告对以绿氢为前提的氨合成及储存系统（储氨型系统）的成本进行了评估，并探讨了氢利用的可能性。在储氨型系统中，对包含哈伯-博世法（HB法）和电解合成的系统构成进行了研究，并与包含压缩机和蓄压器的制氢系统（储氢型系统）进行比较。预计储氨型系统与储氢型系统具有大致相同的成本竞争力。假设电力成本为5日元（约0.26元）/kWh，则单位能量的制氨成本为3日元（约0.16元）/MJ，与制氢成本（2.8日元（约0.15元）/MJ）相比，具有足够的成本竞争力。
关键字：氨合成、固体氧化物燃料电池系统、储氨型系统、储氢型系统、水蒸气电解制氢、成本
目录
1. 本报告的定位
1.1 实现脱碳社会等方面的定位和意义
1.2 相关技术与研究开发的动向等
1.3 相关的政策趋势等
2. 水蒸气电解制氢和氨合成
2.1 制氢系统
2.2 氨合成系统的技术评价
3. 结论
4. 政策提案
1.1 实现脱碳社会等方面的定位和意义
可再生能源有望在世界范围内得到普及和扩大，随着这种普及，开发能够应对输出波动的储能系统变得越来越重要。氨电解合成被视为有望用于小型分布式设备的系统。关于使用可再生能源的绿氢制造，日本科学技术振兴机构低碳社会战略中心（JST-LCS）使用固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell: SOFC）对应的水蒸气电解池（solid oxide electrolyzer cell: SOEC），以及固体高分子燃料电池（polymer electrolyte fuel cell: PEFC）对应的水电解池（polymer electrolyte membrane electrolyzer cell: PEMEC），对制氢成本进行了研究。
使用SOEC和PEMEC的制氢系统主要由电解池、压缩机和蓄压器（高压气瓶）构成，它们共同造成了系统成本的居高不下。氨的能量密度高，可以在相对低压下液化，因此有望成为高压储氢的替代技术。
本报告对以利用水电解生成的氢为前提的哈伯-博世法（以下简称“HB法”），由水和氮直接合成氨的电解合成，以及电化学催化促进效果（electrochemical promotion of catalysis: EPOC）进行了评价。一般来说，在电解合成反应中，可以通过改变电极电位来控制合成反应速度和选择率，并有望通过调节施加的电压来实现快速灵活的系统控制。从二氧化碳排放的角度来看，使用水电解和氮还原的氨电解合成更具优越性。因此，通过利用氨作为能源载体的优势以及反应工学和电化学技术，有望开发出支持未来可再生能源普及的储能技术。