Emissioni Zero di Anidride Carbonica! Nuovo Metodo Produce Idrogeno Pulito a Base di Ammoniaca

Gli scienziati hanno introdotto una tecnologia innovativa per produrre idrogeno pulito dall'ammoniaca senza combustibili fossili, offrendo un'alternativa ecologica per i veicoli alimentati ad idrogeno e promettenti applicazioni in energia sostenibile e trasporti. Questa immagine raffigura il 1° Reattore di Decomposizione dell'Ammoniaca senza Carbonio. Credit: Korea Institute of Energy Research

Il KIER ha raggiunto una pietra miliare storica in Corea producendo con successo idrogeno di eccezionale purezza dall'ammoniaca, eliminando completamente le emissioni di anidride carbonica nel processo.

Il team di ricerca del Dr. Jung Unho presso il Dipartimento di Ricerca sull'Idrogeno del Korea Institute of Energy Research (KIER) ha sviluppato la prima tecnologia di produzione di idrogeno pulito della Corea. Questo approccio innovativo si basa sulla decomposizione dell'ammoniaca e non utilizza combustibili fossili. La svolta del team potrebbe spianare la strada a una fonte di energia più sostenibile ed ecologica. Ciò permette la produzione di idrogeno ad alta purezza che rispetta gli standard internazionali per i veicoli alimentati ad idrogeno, senza le emissioni di anidride carbonica prodotte dall'uso di combustibili fossili.

L'ammoniaca, composto di idrogeno e azoto, ha una densità di stoccaggio dell'idrogeno 1,7 volte superiore a quella dell'idrogeno liquefatto, ed è oggetto di attenzione come il metodo più economico per il trasporto dell'idrogeno. In particolare, poiché è stata utilizzata in vari campi come fertilizzanti per oltre 100 anni, è dotata di infrastrutture, gestione e norme di sicurezza. Si considera la soluzione più pratica per affrontare le sfide di stoccaggio e trasporto dell'idrogeno.

Principi di base della tecnologia di produzione di idrogeno senza carbonio basata sull'ammoniaca (sopra). Confronto tra la tecnologia esistente e la tecnologia KIER (sotto). Credit: Korea Institute of Energy Research

L'ammoniaca è composta solo da idrogeno e azoto, quindi non viene emesso carbonio quando l'idrogeno viene separato. Il processo di decomposizione richiede un apporto di energia termica di oltre 600℃, e attualmente vengono utilizzati combustibili fossili, con conseguente emissione di anidride carbonica. Pertanto, per produrre idrogeno pulito, è necessario utilizzare una fonte di energia senza carbonio, anche nel processo di decomposizione dell'ammoniaca.

Sfruttando le piccole quantità di idrogeno e ammoniaca residue dalla reazione di decomposizione, i ricercatori sono stati in grado di produrre idrogeno senza l'uso di combustibili fossili.

I ricercatori Jung Unho, Koo Kee Young, Park Youngha da destra. Credit: Korea Institute of Energy Research

Per generare idrogeno puro dall'ammoniaca, la decomposizione dell'ammoniaca viene effettuata a una temperatura superiore a 600℃ utilizzando un catalizzatore a base di rutenio (Ru), seguita dalla purificazione dell'idrogeno attraverso la tecnologia di adsorbimento a pressione oscillante (PSA). Durante questo metodo, si forma una miscela di gas residuo di azoto e idrogeno e viene riutilizzata come elemento riscaldante per il reattore di decomposizione dell'ammoniaca. Nonostante ciò, il gas residuo da solo non offre un calore di reazione sufficiente, quindi deve essere aggiunto calore extra.

Nel caso della tecnologia esistente, il calore di reazione insufficiente viene integrato con combustibili fossili come il gas naturale (LNG) o il gas di petrolio liquefatto (LPG), pertanto l'anidride carbonica viene emessa durante la combustione. Tuttavia, utilizzando il sistema sviluppato questa volta, fornendo ammoniaca invece di combustibili fossili, si può fornire il calore di reazione e si possono bloccare le emissioni di anidride carbonica alla fonte.

Utilizzando il sistema sviluppato, si produce idrogeno ad alta purezza di oltre il 99,97%, che può essere fornito a celle a combustibile per veicoli elettrici ad idrogeno, a un ritmo di 5Nm3 (circa 0,45 kg) all'ora. Inoltre, l'idrogeno prodotto ha una concentrazione di impurità inferiore a 300 ppm per azoto e inferiore a 0,1 ppm per ammoniaca. Ha rispettato l'ISO 14687, lo standard internazionale per i veicoli elettrici alimentati ad idrogeno.

Sistema di produzione di idrogeno basato sull'ammoniaca con 1 kW classe PEMFC. Credit: Korea Institute of Energy Research

Il team di ricerca ha raggiunto un punto di svolta significativo dimostrando un sistema di celle a combustibile da 1kW per edifici che genera elettricità senza emettere anidride carbonica, utilizzando idrogeno estratto dall'ammoniaca. Questa dimostrazione, condotta in collaborazione con Doosan Fuel Cell Power BU (Business Unit), è di grande importanza in quanto supera la questione delle emissioni di anidride carbonica, che è stata considerata uno svantaggio dei sistemi di celle a combustibile a base di gas naturale (LNG). Mostra il potenziale per generare energia utilizzando celle a combustibile ad idrogeno pulito.

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).