KIER đã đạt được một cột mốc lịch sử ở Hàn Quốc khi sản xuất thành công hydro có độ tinh khiết đặc biệt từ amoniac, loại bỏ hoàn toàn lượng khí thải carbon dioxide trong quá trình này.
Các nhà khoa học đã giới thiệu một công nghệ mới để sản xuất hydro sạch từ amoniac mà không cần nhiên liệu hóa thạch, mang lại giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho các phương tiện chạy bằng hydro và các ứng dụng đầy hứa hẹn trong năng lượng và giao thông bền vững. Hình ảnh này mô tả Lò phản ứng phân hủy Amoniac không chứa Carbon đầu tiên. Nguồn: Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc
Nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Jung Unho tại Phòng Nghiên cứu Hydro thuộc Viện Nghiên cứu Năng lượng Hàn Quốc (KIER) đã phát triển công nghệ sản xuất hydro sạch đầu tiên của Hàn Quốc. Phương pháp cải tiến này dựa trên sự phân hủy amoniac và không sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Bước đột phá của nhóm có thể mở đường cho một nguồn năng lượng bền vững và thân thiện với môi trường hơn. Điều này cho phép sản xuất hydro có độ tinh khiết cao đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế cho các phương tiện chạy bằng hydro mà không tạo ra lượng khí thải carbon dioxide do sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Amoniac, một hợp chất của hydro và nitơ, có mật độ lưu trữ hydro cao hơn 1,7 lần so với hydro hóa lỏng và nó đang được chú ý là phương pháp vận chuyển hydro hiệu quả nhất về mặt chi phí. Đặc biệt, vì nó đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như phân bón trong hơn 100 năm nên nó được trang bị cơ sở hạ tầng, xử lý và các tiêu chuẩn an toàn. Nó được coi là giải pháp thiết thực nhất để giải quyết các thách thức về lưu trữ và vận chuyển hydro.
Nguyên tắc cơ bản của công nghệ sản xuất hydro không chứa carbon dựa trên amoniac (ở trên). So sánh công nghệ hiện có và công nghệ KIER (bên dưới). Nguồn: Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc
Quy trình sản xuất hydro sạch
Amoniac chỉ bao gồm hydro và nitơ, do đó không có carbon được thải ra khi tách hydro. Quá trình phân hủy đòi hỏi phải cung cấp năng lượng nhiệt trên 600oC và hiện tại, nhiên liệu hóa thạch được sử dụng, dẫn đến phát thải carbon dioxide. Vì vậy, để sản xuất hydro sạch phải sử dụng nguồn năng lượng không chứa carbon, ngay cả trong quá trình phân hủy amoniac.
Bằng cách tận dụng một lượng nhỏ hydro và amoniac còn sót lại từ phản ứng phân hủy, các nhà nghiên cứu có thể sản xuất hydro mà không cần sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Các nhà nghiên cứu Jung Unho, Koo Kee Young, Park Youngha từ phải sang. Nguồn: Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc
Để tạo ra hydro tinh khiết từ amoniac, quá trình phân hủy amoniac được thực hiện ở nhiệt độ trên 600oC bằng cách sử dụng chất xúc tác ruthenium (Ru), sau đó là tinh chế hydro thông qua công nghệ hấp phụ dao động áp suất (PSA). Trong khi thực hiện phương pháp này, hỗn hợp khí dư gồm nitơ và hydro được hình thành và tái sử dụng làm bộ phận làm nóng cho lò phản ứng phân hủy amoniac. Mặc dù vậy, riêng khí dư không cung cấp đủ nhiệt cho phản ứng, do đó phải bổ sung thêm nhiệt.
Vượt qua thách thức bằng các giải pháp sáng tạo
Trong trường hợp công nghệ hiện tại, lượng nhiệt phản ứng không đủ sẽ được bổ sung bằng nhiên liệu hóa thạch như khí tự nhiên (LNG) hoặc khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), do đó carbon dioxide được thải ra trong quá trình đốt cháy. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng hệ thống được phát triển lần này, bằng cách cung cấp amoniac thay vì nhiên liệu hóa thạch, nhiệt của phản ứng có thể được cung cấp và lượng khí thải carbon dioxide có thể bị chặn ngay tại nguồn.
Sử dụng hệ thống đã phát triển, hydro có độ tinh khiết cao hơn 99,97%, có thể cung cấp cho pin nhiên liệu cho xe điện hydro, được sản xuất ở tốc độ 5Nm3 (khoảng 0,45kg) mỗi giờ. Ngoài ra, hydro được tạo ra có nồng độ tạp chất dưới 300ppm đối với nitơ và dưới 0,1ppm đối với amoniac. Nó đáp ứng tiêu chuẩn ISO 14687, tiêu chuẩn quốc tế dành cho xe điện chạy bằng nhiên liệu hydro.
Hệ thống sản xuất hydro dựa trên amoniac với PEMFC loại 1 kW. Nguồn: Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc
Nhóm nghiên cứu đã đạt được một cột mốc quan trọng khi chứng minh hệ thống pin nhiên liệu 1kW cho các tòa nhà tạo ra điện mà không thải ra carbon dioxide, sử dụng hydro chiết xuất từ amoniac. Cuộc trình diễn này được thực hiện với sự cộng tác của Doosan Fuel Cell Power BU (Đơn vị kinh doanh), có tầm quan trọng lớn vì nó khắc phục được vấn đề phát thải carbon dioxide, vốn được coi là bất lợi của hệ thống pin nhiên liệu dựa trên khí tự nhiên (LNG). Nó cho thấy tiềm năng tạo ra năng lượng bằng cách sử dụng pin nhiên liệu hydro sạch.
Theo trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Jung Unho, công nghệ mới được phát triển có ý nghĩa rất lớn vì nó cho phép sản xuất hydro không chứa carbon bằng cách sử dụng amoniac, lấp đầy khoảng trống trước đây trong lĩnh vực này. Người ta kỳ vọng rằng nó sẽ có tính thực tế ở nhiều lĩnh vực sử dụng hydro sạch. Trong nhận xét của mình, ông tiếp tục nói: “Việc kết hợp amoniac và pin nhiên liệu mang lại một lựa chọn khả thi để cung cấp năng lượng cho tàu sinh thái. Và khi mở rộng quy mô, chúng tôi cũng có thể tạo ra tác động đáng kể trong lĩnh vực năng lượng hydro sạch.”
Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
