Новий метод дозволяє виробляти чистий водень на основі аміаку

KIER досяг історичної віхи в Кореї, успішно виробляючи водень виняткової чистоти з аміаку, повністю виключаючи викиди вуглекислого газу в процесі.

Дослідницька група доктора Чон Унхо з відділу дослідження водню Корейського інституту енергетичних досліджень (KIER) розробила першу в Кореї технологію чистого виробництва водню. Цей інноваційний підхід заснований на розкладанні аміаку і не використовує викопне паливо. Прорив команди може прокласти шлях до більш сталого та екологічного джерела енергії. Це дозволяє виробляти водень високої чистоти, який відповідає міжнародним стандартам для транспортних засобів, що працюють на водневому двигуні, без викидів вуглекислого газу, які утворюються при використанні викопного палива.

Аміак, сполука водню та азоту, має щільність зберігання водню в 1,7 раза вища, ніж у зрідженого водню, і він привертає увагу як найбільш економічно ефективний спосіб транспортування водню. Зокрема, оскільки він використовується в різних сферах, таких як добрива, протягом більше 100 років, він оснащений інфраструктурою, транспортуванням і стандартами безпеки. Це вважається найбільш практичним рішенням для вирішення проблем зберігання та транспортування водню.

Процес виробництва чистого водню

Аміак складається лише з водню та азоту, тому при відділенні водню вуглець не виділяється. Процес розкладання вимагає подачі теплової енергії понад 600 ℃, і в даний час використовується викопне паливо, що призводить до викидів вуглекислого газу. Тому для виробництва чистого водню необхідно використовувати безвуглецеве джерело енергії, навіть у процесі розкладання аміаку.

Використовуючи невелику кількість водню та аміаку, що залишилися від реакції розкладання, дослідники змогли виробляти водень без використання викопного палива.

Щоб отримати чистий водень з аміаку, розкладання аміаку здійснюється при температурі вище 600 ℃ з використанням рутенієвого (Ru) каталізатора з подальшим очищенням водню за допомогою технології адсорбції під тиском (PSA). При реалізації цього методу утворюється залишкова газова суміш азоту та водню, яка використовується як нагрівальний елемент для реактора розкладання аміаку. Незважаючи на це, сам по собі залишковий газ не забезпечує достатню теплоту реакції, тому необхідно додати додаткове тепло.

Долайте виклики за допомогою інноваційних рішень

У разі існуючої технології недостатнє тепло реакції доповнюється викопним паливом, таким як природний газ (LNG) або зріджений нафтовий газ (LPG), тому під час згоряння виділяється вуглекислий газ. Однак, використовуючи систему, розроблену цього разу, шляхом подачі аміаку замість викопного палива, можна отримати тепло реакції та блокувати викиди вуглекислого газу в джерелі.

Використовуючи розроблену систему, водень високої чистоти понад 99,97%, який можна подавати в паливні елементи для водневих електромобілів, виробляється зі швидкістю 5 Нм3 (приблизно 0,45 кг) на годину. Крім того, вироблений водень має концентрацію домішок менше 300 ppm для азоту та менше 0,1 ppm для аміаку. Він відповідав ISO 14687, міжнародному стандарту для електромобілів, що працюють на водневому паливі.

Дослідницька група досягла важливої ​​віхи, продемонструвавши систему паливних елементів потужністю 1 кВт для будівель, яка генерує електроенергію без викидів вуглекислого газу за допомогою водню, видобутого з аміаку. Ця демонстрація, проведена у співпраці з Doosan Fuel Cell Power BU (підрозділом), має велике значення, оскільки вона долає проблему викидів вуглекислого газу, який вважався недоліком систем паливних елементів на основі природного газу (СПГ). Це демонструє потенціал для виробництва електроенергії за допомогою чистих водневих паливних елементів.

За словами провідного дослідника д-ра Юнга Уно, нещодавно розроблена технологія має велике значення, оскільки вона дозволяє безвуглецеве виробництво водню за допомогою аміаку, заповнюючи попередні прогалини в цій галузі. Очікується, що він знайде практичне застосування в різних областях, де використовується чистий водень. У своєму коментарі він продовжив: «Поєднання аміаку та паливних елементів є життєздатним варіантом для живлення екологічних суден. Збільшуючись, ми також можемо значно вплинути на сектор чистої водневої енергетики».