一種基于氨的氫氣提取裝置

雖然世界范圍內(nèi)已經(jīng)注意到了構(gòu)建全球清潔能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的必要性，但在長距離運輸以電力形式存在的可再生能源時，存在著制約因素。因此，對能夠?qū)⑹Ｓ嗟目稍偕茉崔D(zhuǎn)化為氫氣，并將氫氣輸送到目標(biāo)目的地進(jìn)行利用的技術(shù)需求越來越大。

然而，由于單位體積內(nèi)可儲存的氫氣量的限制，氫氣無法大量運輸。為克服這一問題，建議采取的策略是使用液態(tài)化學(xué)品作為氫載體，類似于目前以液態(tài)形式運輸化石燃料的方法。

液氨(單位體積儲氫密度：108kg-H2/m3)在相同體積下能夠儲存的氫氣是液化氫氣的1.5倍左右。與傳統(tǒng)的天然氣蒸汽重整制氫法在生產(chǎn)過程中排放大量二氧化碳不同，利用氨氣制氫法只產(chǎn)生氫氣和氮氣。

盡管氨氣呈現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，但用氨氣生產(chǎn)高純度氫氣并與燃料電池結(jié)合發(fā)電的研究還比較少。

KIST的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種低成本的膜材料和催化劑，用于將氨分解成氫氣和氮氣。通過將催化劑和膜相結(jié)合，研究小組創(chuàng)造了一種能夠同時分解氨和分離純氫的提取裝置。通過開發(fā)的技術(shù)，可以持續(xù)生產(chǎn)高純度氫氣，甚至可以直接與燃料電池連接，不需要額外的氫氣提純工序，可應(yīng)用于小型發(fā)電設(shè)備。

研究團(tuán)隊將氨分解溫度從550oC大幅降低到450oC，從而降低了能耗，制氫速度比傳統(tǒng)技術(shù)提高了一倍。同時，利用低成本的金屬膜，不需要任何高成本的分離工藝(例如變壓吸附(PSA)*)，就能生產(chǎn)至少99.99%的純氫。

目前，氨的儲存和運輸相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)實現(xiàn)了商品化，并在全世界范圍內(nèi)用于洲際運輸。如果將KIST新開發(fā)的技術(shù)應(yīng)用于此類基礎(chǔ)設(shè)施，將有助于韓國向氫經(jīng)濟(jì)邁進(jìn)一步。

KIST的Jo Young Suk博士表示：”我們正計劃進(jìn)行后續(xù)研究，在最近開發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)出一種不排放任何二氧化碳的緊湊型氫動力裝置，并將其應(yīng)用于城市空中交通(例如，無人駕駛出租車，無人駕駛飛機(jī)，輪船和其他運輸方式。” 同時，韓國理工學(xué)院氫氣與燃料電池研究中心主任尹昌元表示：”該研究成果是由韓國研究團(tuán)隊開發(fā)的一種基于氨的氫提取和純化技術(shù)，有望開啟利用氨氣大規(guī)模供氫的新篇章。”

開發(fā)這種高純度氫氣提取器的KIST研究人員Jo-suk Jo博士(左)，Park Yong-haPark博士(中)和Yoon Chang-won Yoon博士(右)