Zéro Émissions de Dioxyde de Carbone! Une Nouvelle Méthode Produit de l'Hydrogène Propre à Base d'Ammoniac

Des scientifiques ont introduit une technologie novatrice pour produire de l'hydrogène propre à partir de l'ammoniac sans combustibles fossiles, offrant une alternative respectueuse de l'environnement pour les véhicules fonctionnant à l'hydrogène et des applications prometteuses dans l'énergie durable et le transport. Cette image représente le 1er Réacteur de Décomposition d'Ammoniac sans Carbone. Crédit : Institut de Recherche sur l'Énergie de Corée

Le KIER a réalisé un jalon historique en Corée en produisant avec succès de l'hydrogène d'une pureté exceptionnelle à partir de l'ammoniac, éliminant complètement les émissions de dioxyde de carbone dans le processus.

L'équipe de recherche du Dr. Jung Unho au département de recherche sur l'hydrogène de l'Institut de recherche sur l'énergie de Corée (KIER) a développé la première technologie de production d'hydrogène propre de Corée. Cette approche innovante est basée sur la décomposition de l'ammoniac et n'utilise pas de combustibles fossiles. Cette percée de l'équipe pourrait ouvrir la voie à une source d'énergie plus durable et respectueuse de l'environnement. Cela permet de produire de l'hydrogène de haute pureté qui répond aux normes internationales pour les véhicules fonctionnant à l'hydrogène, sans les émissions de dioxyde de carbone produites par l'utilisation de combustibles fossiles.

L’ammoniac, un composé d’hydrogène et d’azote, a une densité de stockage d’hydrogène 1,7 fois supérieure à celle de l’hydrogène liquéfié, et il gagne de l’attention en tant que méthode la plus rentable pour transporter de l’hydrogène. En particulier, comme il a été utilisé dans divers secteurs, comme celui des engrais depuis plus de 100 ans, il est doté d'infrastructures, de normes de manipulation et de sécurité. Il est considéré comme la solution la plus pratique pour résoudre les défis du stockage et du transport de l'hydrogène.

Principes de base de la technologie de production d'hydrogène sans carbone à base d'ammoniac (ci-dessus). Comparaison de la technologie existante et de la technologie KIER (ci-dessous). Crédit : Institut de Recherche sur l'Énergie de Corée

L'ammoniac est uniquement composé d'hydrogène et d'azote, donc aucun carbone n'est émis lorsque l'hydrogène est séparé. Le processus de décomposition nécessite un apport d'énergie thermique de plus de 600℃, et actuellement, les combustibles fossiles sont utilisés, ce qui entraîne l'émission de dioxyde de carbone. Par conséquent, pour produire de l'hydrogène propre, une source d'énergie sans carbone doit être utilisée, même dans le processus de décomposition de l'ammoniac.

En utilisant les petites quantités d'hydrogène et d'ammoniac restant après la réaction de décomposition, les chercheurs ont réussi à produire de l'hydrogène sans l'utilisation de combustibles fossiles.

Les chercheurs Jung Unho, Koo Kee Young, Park Youngha de droite. Crédit : Institut de Recherche sur l'Énergie de Corée

Pour générer de l'hydrogène pur à partir de l'ammoniac, la décomposition de l'ammoniac est effectuée à une température supérieure à 600℃ à l'aide d'un catalyseur de ruthénium (Ru), suivie de la purification de l'hydrogène grâce à la technologie d'adsorption par variation de pression (PSA). Durant cette méthode, un mélange de gaz résiduel d'azote et d'hydrogène est formé et réutilisé comme élément chauffant pour le réacteur de décomposition de l'ammoniac. Malgré cela, le gaz résiduel seul ne fournit pas une chaleur de réaction suffisante, c'est pourquoi une chaleur supplémentaire doit être ajoutée.

Dans le cas de la technologie existante, la chaleur de réaction insuffisante est complétée par des combustibles fossiles tels que le gaz naturel (GNL) ou le gaz de pétrole liquéfié (GPL), d'où l'émission de dioxyde de carbone lors de la combustion. Cependant, en utilisant le système développé cette fois, en fournissant de l'ammoniac au lieu de combustibles fossiles, la chaleur de réaction peut être fournie et les émissions de dioxyde de carbone peuvent être bloquées à la source.

Avec le système développé, de l'hydrogène de haute pureté de plus de 99,97%, qui peut être fourni à des piles à combustible pour véhicules électriques à hydrogène, est produit à 5Nm3 (environ 0,45 kg) par heure. De plus, l'hydrogène produit a une concentration d'impuretés de moins de 300 ppm pour l'azote et de moins de 0,1 ppm pour l'ammoniac. Il a répondu à ISO 14687, la norme internationale pour les véhicules électriques alimentés en hydrogène.

Système de production d'hydrogène à base d'ammoniac avec 1 kW de classe PEMFC. Crédit : Institut de Recherche sur l'Énergie de Corée

L'équipe de recherche a atteint un jalon important en démontrant un système de pile à combustible de 1kW pour les bâtiments qui produit de l'électricité sans émettre de dioxyde de carbone, en utilisant de l'hydrogène extrait de l'ammoniac. Cette démonstration, réalisée en collaboration avec Doosan Fuel Cell Power BU (Business Unit), est d'une grande importance car elle surmonte le problème des émissions de dioxyde de carbone, qui a été considéré comme un inconvénient des systèmes de piles à combustible à base de gaz naturel (GNL). Elle montre le potentiel de produire de l'électricité en utilisant des piles à combustible à hydrogène propre.

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).