アンモニアエンジンとは、アンモニアを燃料として使用する熱機関である。
概要 地球温暖化の原因とされる二酸化炭素を運転時には出さない機関として、アンモニアエンジンもあげられる。エンジンの基本構造は内燃機関と外燃機関に大別され、さらにレシプロ式、タービン式、ロータリー式に分類される。さらにアンモニア吸収冷凍機の概念を応用してアンモニアを燃焼させずに水に吸収させる濃度差エンジンにより、減圧状態を作り出し、大気との圧力差を利用してレシプロ機関を駆動する方法もある。その場合、アンモニアを吸収したアンモニア水は加熱して水と分離して再生する。この方法は集光型太陽熱集熱器との相性が良く、再生可能エネルギーの用途において選択肢を提供する。但し、この場合、ピストンを押す圧力が大気圧であるため、高圧化が困難で装置が大型化するので効率が低い。
アンモニアエンジンは既存の熱機関の技術を使える長所がある。
開発史 熱機関の燃料としてアンモニアを使用するという発想自体は古くからあり、目新しいものではない。但し、供給インフラの整備や技術的な難易度、経済性が原因で普及には至っておらず、長らく開発は下火であった。1990年代以降、環境問題への関心が高まるにつれ、各国で開発が進められる。
利点 他の熱機関と比較した場合、アンモニアエンジンには以下の利点がある アンモニアは常温で比較的低い圧力で扱える 既存の熱機関の技術を使える小池誠, et al. "水素エネルギキャリアとしてのアンモニアとレシプロエンジン燃焼への適用." 日本燃焼学会誌 58.184 (2016): 99-106. アンモニアは化学肥料用に大量生産されているので高圧の水素ガスを使用する水素ステーションよりもインフラの整備の難易度が低い 貯蔵タンクも含めた場合、エネルギー密度が他の代替燃料と比較して高い傾向にある 二酸化炭素を排出しない製造工程では化石燃料を消費する 製造時に再生可能エネルギーを使用する場合、供給の不安定な再生可能エネルギーを化学エネルギーに変換することによって蓄電池のように貯蔵できるので再生可能エネルギーとの親和性に優れる
課題 アンモニアは天然には産出せず、製造には化石燃料を消費する。 上述の理由により、総合的な効率では従来のエンジンに劣る アンモニアは燃えにくい性質があるため、触媒反応でアンモニアから可燃性の水素を取り出し、燃焼補助剤として利用する燃料改質技術を搭載する場合がある 運転時には二酸化炭素を排出しないものの、アンモニアの製造時に化石燃料を消費するのでトータルでは二酸化炭素の排出増加につながっている可能性がある。 また窒素含有燃料の燃焼に伴い、燃焼条件次第で窒素酸化物を排出する。
安全性 刺激臭を伴い、毒性があるものの、水スプレーによって吸収することにより除去できる。
事例 発電、船舶、航空機等、多岐にわたる。
発電 既存の火力発電所でアンモニアを燃料とした発電が試験的に進められるが、アンモニアの製造時に化石燃料を消費するので、トータルでは二酸化炭素の排出増加につながっている可能性がある。
航空機 1960年代に極超音速の記録を樹立したX-15に搭載されたXLR99ロケットエンジンは推進剤としてアンモニアを使用していた。
東北大学や産学の共同研究グループなどが、アンモニア燃焼によるガスタービンと電動モーターを組み合わせた「アンモニア燃焼ハイブリッド推進システム」の機体概念検討が進められる。
船舶 2024年8月に世界初の商用利用を前提としたアンモニア燃料船であるタグボート魁（さきがけ）が東京湾で実運航を開始した。
2025年〜2026年にかけて、韓国のHD現代がベルギーのエクスマール向けに世界初となる外航アンモニア二元燃料の中型ガス運搬船を竣工させている。 日本郵船やジャパンマリンユナイテッドなどが世界初となるアンモニア燃料のアンモニア輸送船の竣工を2026年11月に予定する柳潤. "アンモニア燃料エンジンの開発." 日本船舶海洋工学会誌 KANRIN (咸臨) 114 (2024): 10-13.。
自動車
空調
脚注
関連項目 アンモニア 燃料電池 アンモニア自動車 低公害車 ゼロエミッション車