Il team di ricerca guidato dal Dr. Jung Unho, presso il Dipartimento di Ricerca sull’Idrogeno del KIER, ha sviluppato la prima tecnologia coreana per la produzione di idrogeno pulito. Questo approccio innovativo si basa sulla decomposizione dell’ammoniaca e non utilizza combustibili fossili. Il loro lavoro potrebbe aprire la strada a una fonte di energia più sostenibile ed ecologica, consentendo la produzione di idrogeno ad alta purezza che soddisfa gli standard internazionali per i veicoli alimentati ad idrogeno, senza le emissioni di anidride carbonica prodotte dall’uso di combustibili fossili.
L’ammoniaca, un composto di idrogeno e azoto, ha una densità di stoccaggio dell’idrogeno 1,7 volte superiore a quella dell’idrogeno liquefatto ed è considerata il metodo più economico per il trasporto dell’idrogeno. In particolare, essendo stata utilizzata in vari campi come quello dei fertilizzanti per oltre 100 anni, dispone di infrastrutture, procedure di gestione e standard di sicurezza consolidati. È considerata la soluzione più pratica per affrontare le sfide legate allo stoccaggio e al trasporto dell’idrogeno.
L’ammoniaca è composta solo da idrogeno e azoto, quindi non si emette carbonio quando l’idrogeno viene separato. Il processo di decomposizione richiede un apporto di energia termica superiore ai 600°C e attualmente si utilizzano combustibili fossili, con conseguente emissione di anidride carbonica. Pertanto, per produrre idrogeno pulito, è necessario utilizzare una fonte di energia priva di carbonio, anche nel processo di decomposizione dell’ammoniaca.
Utilizzando 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.
Per generare idrogeno puro dall’ammoniaca, la decomposizione dell’ammoniaca viene effettuata a una temperatura superiore ai 600°C utilizzando un catalizzatore a base di rutenio (Ru), seguita dalla purificazione dell’idrogeno attraverso la tecnologia di adsorbimento a pressione variabile (PSA). Durante questo metodo, si forma una miscela residua di azoto e idrogeno che viene riutilizzata come elemento riscaldante per il reattore di decomposizione dell’ammoniaca. Tuttavia, il gas residuo da solo non offre un calore di reazione sufficiente, quindi è necessario aggiungere ulteriore calore.
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 (GPL), quindi si emette anidride carbonica durante la combustione. Tuttavia, utilizzando il sistema sviluppato questa volta, fornendo ammoniaca anziché combustibili fossili, il calore di reazione può essere fornito e le emissioni di anidride carbonica possono essere bloccate alla fonte.
Utilizzando il sistema sviluppato, viene prodotto idrogeno ad alta purezza superiore al 99,97%, che può essere fornito alle celle a combustibile per veicoli elettrici a idrogeno, a un ritmo di 5Nm3 (circa 0,45kg) all’ora. Inoltre, l’idrogeno prodotto ha una concentrazione di impurità inferiore a 300ppm per l’azoto e inferiore a 0,1ppm per l’ammoniaca. Ha soddisfatto l’ISO 14687, lo standard internazionale per i veicoli elettrici alimentati ad idrogeno.
Il team di ricerca ha raggiunto un traguardo 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 il problema delle emissioni di anidride carbonica, che è stato considerato uno svantaggio dei sistemi di celle a combustibile basati sul gas naturale (LNG). Mostra il potenziale di generare energia utilizzando celle a combustibile ad idrogeno pulito.