¡Cero Emisiones de Dióxido de Carbono! Nuevo Método Produce Hidrógeno Limpio Basado en Amoníaco

Los científicos han introducido una novedosa tecnología para producir hidrógeno limpio a partir de amoníaco sin combustibles fósiles, ofreciendo una alternativa ecológica para vehículos impulsados por hidrógeno y prometiendo aplicaciones en energía sostenible y transporte. Esta imagen muestra el 1er Reactor de Descomposición de Amoníaco libre de Carbono. Crédito: Instituto de Investigación de Energía de Corea

El KIER ha logrado un hito histórico en Corea al producir con éxito hidrógeno de pureza excepcional a partir de amoníaco, eliminando completamente las emisiones de dióxido de carbono en el proceso.

El equipo de investigación del Dr. Jung Unho en el Departamento de Investigación del Hidrógeno del Instituto de Investigación de Energía de Corea (KIER) ha desarrollado la primera tecnología de producción de hidrógeno limpio de Corea. Este enfoque innovador se basa en la descomposición del amoníaco y no utiliza combustibles fósiles. El avance del equipo podría allanar el camino para una fuente de energía más sostenible y ecológica. Esto permite la producción de hidrógeno de alta pureza que cumple con los estándares internacionales para vehículos impulsados por hidrógeno, sin las emisiones de dióxido de carbono producidas al usar combustibles fósiles.

El amoníaco, un compuesto de hidrógeno y nitrógeno, tiene una densidad de almacenamiento de hidrógeno 1.7 veces más alta que la del hidrógeno líquido, y está ganando atención como el método más rentable para transportar hidrógeno. En particular, dado que ha sido utilizado en varios campos, como el fertilizante durante más de 100 años, está equipado con infraestructura, manipulación y estándares de seguridad. Se considera la solución más práctica para abordar los desafíos de almacenamiento y transporte de hidrógeno.

Principios básicos de la tecnología de producción de hidrógeno libre de carbono basada en amoníaco (arriba). Comparación de la tecnología existente y la tecnología de KIER (abajo). Crédito: Instituto de Investigación de Energía de Corea

El amoníaco solo consta de hidrógeno y nitrógeno, por lo que no se emite carbono cuando se separa el hidrógeno. El proceso de descomposición requiere un suministro de energía térmica de más de 600℃, y actualmente se utilizan combustibles fósiles, lo que resulta en la emisión de dióxido de carbono. Por lo tanto, para producir hidrógeno limpio, se debe usar una fuente de energía libre de carbono, incluso en el proceso de descomposición del amoníaco.

Al utilizar las pequeñas cantidades de hidrógeno y amoníaco que quedan de la reacción de descomposición, los investigadores pudieron producir hidrógeno sin el uso de combustibles fósiles.

Los investigadores Jung Unho, Koo Kee Young, Park Youngha de la derecha. Crédito: Instituto de Investigación de Energía de Corea

Para generar hidrógeno puro a partir de amoníaco, la descomposición del amoníaco se lleva a cabo a una temperatura superior a 600℃ utilizando un catalizador de rutenio (Ru), seguido de la purificación del hidrógeno a través de la tecnología de adsorción por oscilación de presión (PSA). Al llevar a cabo este método, se forma una mezcla de gas residual de nitrógeno e hidrógeno y se reutiliza como elemento calefactor para el reactor de descomposición de amoníaco. A pesar de esto, el gas residual por sí solo no ofrece suficiente calor de reacción, por lo que se debe agregar calor adicional.

En el caso de la tecnología existente, el calor de reacción insuficiente se complementa con combustibles fósiles como el gas natural (LNG) o el gas de petróleo líquido (LPG), por lo que se emite dióxido de carbono durante la combustión. Sin embargo, utilizando el sistema desarrollado esta vez, al suministrar amoníaco en lugar de combustibles fósiles, se puede suministrar el calor de reacción y se pueden bloquear las emisiones de dióxido de carbono en la fuente.

Usando el sistema desarrollado, se produce hidrógeno de alta pureza de más del 99.97%, que se puede suministrar a las celdas de combustible para vehículos eléctricos de hidrógeno, a razón de 5Nm3 (aproximadamente 0.45kg) por hora. Además, el hidrógeno producido tiene una concentración de impurezas de menos de 300ppm para nitrógeno y menos de 0.1ppm para amoníaco. Cumplió con la norma internacional ISO 14687 para vehículos eléctricos alimentados con hidrógeno.

Sistema de producción de hidrógeno a base de amoníaco con clase PEMFC de 1 kW. Crédito: Instituto de Investigación de Energía de Corea

El equipo de investigación ha alcanzado un hito significativo al demostrar un sistema de celdas de combustible de 1 kW para edificios que genera electricidad sin emitir dióxido de carbono, utilizando hidrógeno extraído del amoníaco. Esta demostración, realizada en colaboración con Doosan Fuel Cell Power BU (Unidad de Negocio), es de gran importancia ya que supera el problema de las emisiones de dióxido de carbono, que se ha considerado una desventaja de los sistemas de celdas de combustible a base de gas natural (LNG). Muestra el potencial para generar energía utilizando celdas de combustible de hidrógeno limpio.

According to lead researcher Dr. Jung Unho, the newly developed technology holds great significance as it allows for carbon-free hydrogen production using ammonia, filling a previous gap in this area. There is an expectation that it will find practicality in diverse areas that use clean hydrogen. In his remarks, he went on to say, “The combining of ammonia and fuel cells presents a viable option for powering eco-ships. And as we scale up, we can also make a significant impact in the clean hydrogen power sector.”

Meanwhile, this research was conducted with the support of Korea Southern Power Co., Ltd. (KOSPO).