韓國能源研究所（KIER）氫研究部Jung Unho 博士的研究團隊開發了韓國首個清潔氫氣技術。這種創新方法以氨分解為基礎，不使用化石燃料。該團隊的這項突破可以為更永續、更環保的能源鋪路。這樣就可以生產出符合氫動力汽車國際標準的高純度氫，而不會產生因使用化石燃料而產生的二氧化碳排放。

科學家推出了一種不使用化石燃料、利用氨生產清潔氫氣的新技術，為氫動力汽車提供了生態友善替代品，並有望應用於永續能源和運輸領域。圖為第一個無碳氨分解反應器。圖片來源：韓國能源研究院

氨是氫和氮的化合物，其儲氫密度是液化氫的1.7 倍，作為最具成本效益的氫氣運輸方法，它正受到越來越多的關注。特別是，由於它在化肥等各個領域的應用已有100 多年的歷史，因此具備基礎設施、處理和安全標準。它被認為是解決氫氣儲存和運輸難題的最實用的解決方案。

氨基無碳製氫技術的基本原理（上）。現有技術與KIER 技術的比較（下圖）。資料來源：韓國能源研究院

清潔氫氣製程

氨氣僅由氫和氮組成，因此在分離氫氣時不會排放碳。分解過程需要600℃以上的熱能，目前使用的是化石燃料，因此會排放二氧化碳。因此，要生產清潔的氫氣，即使在分解氨的過程中也必須使用無碳能源。

透過利用分解反應中殘留的少量氫氣和氨氣，研究人員能夠在不使用化石燃料的情況下生產氫氣。

右起：研究人員Jung Unho、Koo Kee Young、Park Youngha。資料來源：韓國能源研究院

要從氨氣中生成純氫，需要使用釕（Ru）催化劑在600℃以上的溫度下分解氨氣，然後透過變壓吸附（PSA）技術來純化氫氣。在採用這種方法時，會形成氮氣和氫氣的殘餘混合氣體，並重新用作氨分解反應器的加熱元件。儘管如此，殘餘氣體本身並不能提供足夠的反應熱，因此必須添加額外的熱量。

用創新解決方案克服挑戰

在現有技術中，由於使用天然氣（LNG）或液化石油氣（LPG）等化石燃料補充反應熱不足，因此在燃燒過程中會排放二氧化碳。但是，利用這次開發的系統，透過提供氨而不是化石燃料，可以提供反應熱，從源頭阻止二氧化碳的排放。

利用所開發的系統，每小時可生產5Nm3 （約0.45 公斤）純度超過99.97% 的高純度氫氣，這種氫氣可提供給氫能電動車的燃料電池。此外，所產生的氫氣的氮雜質濃度小於300ppm，氨雜質濃度小於0.1ppm。它符合氫燃料電動車的國際標準ISO 14687。

採用1000瓦級PEMFC 的氨基製氫系統。資料來源：韓國能源研究院

研究團隊利用從氨中提取的氫氣，展示了用於建築物的1 千瓦燃料電池系統，該系統在發電的同時不會排放二氧化碳，這是一個重要的里程碑。這項與斗山燃料電池動力事業部（Doosan Fuel Cell Power BU）合作進行的示範具有重要意義，因為它克服了二氧化碳排放問題，而這一直被認為是基於天然氣（LNG）的燃料電池系統的缺點。它顯示了使用清潔氫燃料電池發電的潛力。

根據首席研究員Jung Unho 博士介紹，新開發的技術能夠利用氨進行無碳製氫，填補了這一領域的空白，因此意義重大。該技術預計將在使用清潔氫氣的各個領域得到應用。他接著說：「氨和燃料電池的結合為生態船提供了一種可行的動力選擇。隨著我們規模的擴大，我們還能在清潔氫動力領域產生重大影響」。

同時，本研究得到了韓國南方電力有限公司（KOSPO）的支持。(KOSPO) 的支持下進行的。

編譯自: ScitechDaily