韩国能源研究所(KIER)氢研究部的JungUnho博士的研究团队开发出了韩国首个清洁制氢技术。该技术基于氨分解,不使用化石燃料。
该团队的突破可能为更可持续、更环保的能源铺平道路。这样可以生产符合氢动力汽车国际标准的高纯度氢气,而不会产生使用化石燃料产生的二氧化碳排放。
氨是氢和氮的化合物,其储氢密度是液化氢的1.7倍,作为最具成本效益的氢气运输方法而受到关注。特别是,由于它已在化肥等各个领域使用了100多年,因此具备基础设施、处理和安全标准。它被认为是解决氢存储和运输挑战的最实用的解决方案。
氨仅由氢和氮组成,因此分离氢时不会排放碳。分解过程需要提供600℃以上的热能,目前使用化石燃料,会排放二氧化碳。因此,要生产清洁的氢气,即使在分解氨的过程中,也必须使用无碳能源。
通过利用分解反应中剩余的少量氢气和氨,研究人员能够在不使用化石燃料的情况下生产氢气。
为了从氨中生成纯氢,使用钌(Ru)催化剂在600℃以上的温度下分解氨,然后通过变压吸附(PSA)技术纯化氢气。
在实施该方法时,形成氮气和氢气的残余气体混合物,并将其重新用作氨分解反应器的加热元件。尽管如此,仅残余气体并不能提供足够的反应热,因此必须添加额外的热量。
在现有技术的情况下,反应热不足需要通过天然气(LNG)或液化石油气(LPG)等化石燃料来补充,因此在燃烧过程中会排放二氧化碳。然而,使用这次开发的系统,通过供应氨代替化石燃料,可以供应反应热,并可以从源头阻止二氧化碳排放。
使用开发的系统,每小时可生产5Nm3(约0.45kg)的纯度超过99.97%的氢气,可供应氢电动汽车的燃料电池。另外,产生的氢气的杂质浓度为氮小于300ppm,氨为小于0.1ppm。它符合氢燃料电动汽车国际标准ISO14687。
该研究团队实现了一个重要的里程碑,展示了一种用于建筑物的1kW燃料电池系统,该系统利用从氨中提取的氢气发电,且不排放二氧化碳。
此次演示是与斗山燃料电池动力事业部(业务部门)合作进行的,具有重要意义,因为它克服了二氧化碳排放问题,而二氧化碳排放问题一直被认为是基于天然气(LNG)的燃料电池系统的一个缺点。它显示了使用清洁氢燃料电池发电的潜力。
首席研究员JungUnho博士表示,这项新开发的技术具有重要意义,因为它可以利用氨进行无碳制氢,填补了该领域的空白。
人们期望它将在使用清洁氢气的各个领域找到实用性。他在讲话中接着说:“氨和燃料电池的结合为生态船舶提供了动力的可行选择。随着我们规模的扩大,我们还可以对清洁氢能源领域产生重大影响。”