Os cientistas introduziram uma nova tecnologia para a produção de hidrogénio limpo a partir de amoníaco sem combustíveis fósseis, oferecendo uma alternativa ecológica para veículos movidos a hidrogénio e aplicações promissoras em energia e transporte sustentáveis. Esta imagem mostra o primeiro reator de decomposição de amônia sem carbono. Crédito: Instituto Coreano de Pesquisa Energética
O KIER alcançou um marco histórico na Coreia ao produzir com sucesso hidrogênio de pureza excepcional a partir da amônia, eliminando completamente as emissões de dióxido de carbono no processo.
A equipe de pesquisa do Dr. Jung Unho no Departamento de Pesquisa de Hidrogênio do Instituto Coreano de Pesquisa Energética (KIER) desenvolveu a primeira tecnologia de produção de hidrogênio limpo da Coreia. Esta abordagem inovadora baseia-se na decomposição do amoníaco e não utiliza combustíveis fósseis. O avanço da equipe poderá abrir caminho para uma fonte de energia mais sustentável e ecologicamente correta. Isto permite a produção de hidrogénio de alta pureza que cumpre as normas internacionais para veículos movidos a hidrogénio, sem as emissões de dióxido de carbono produzidas pela utilização de combustíveis fósseis.
A amônia, um composto de hidrogênio e nitrogênio, tem uma densidade de armazenamento de hidrogênio 1,7 vezes maior que a do hidrogênio liquefeito e está ganhando atenção como o método mais econômico para o transporte de hidrogênio. Em particular, por ser utilizado em diversas áreas, como fertilizantes, há mais de 100 anos, está equipado com infraestrutura, manuseio e padrões de segurança. É considerada a solução mais prática para enfrentar os desafios de armazenamento e transporte de hidrogénio.
Princípios básicos da tecnologia de produção de hidrogênio sem carbono à base de amônia (acima). Comparação da tecnologia existente e da tecnologia KIER (abaixo). Crédito: Instituto Coreano de Pesquisa Energética
O Processo de Produção de Hidrogênio Limpo
A amônia consiste apenas em hidrogênio e nitrogênio, portanto nenhum carbono é emitido quando o hidrogênio é separado. O processo de decomposição requer um fornecimento de energia térmica superior a 600°C e, atualmente, são utilizados combustíveis fósseis, resultando na emissão de dióxido de carbono. Portanto, para produzir hidrogênio limpo, deve-se utilizar uma fonte de energia livre de carbono, mesmo no processo de decomposição da amônia.
Ao utilizar as pequenas quantidades de hidrogênio e amônia que sobraram da reação de decomposição, os pesquisadores conseguiram produzir hidrogênio sem o uso de combustíveis fósseis.
Pesquisadores Jung Unho, Koo Kee Young, Park Youngha da direita. Crédito: Instituto Coreano de Pesquisa Energética
Para gerar hidrogênio puro a partir da amônia, a decomposição da amônia é realizada a uma temperatura acima de 600°C usando um catalisador de rutênio (Ru), seguida pela purificação do hidrogênio por meio da tecnologia de adsorção por oscilação de pressão (PSA). Durante a execução deste método, uma mistura gasosa residual de nitrogênio e hidrogênio é formada e reaproveitada como elemento de aquecimento para o reator de decomposição de amônia. Apesar disto, o gás residual por si só não oferece calor de reação suficiente, portanto deve ser adicionado calor extra.
Superando desafios com soluções inovadoras
No caso da tecnologia existente, o calor de reação insuficiente é complementado com combustíveis fósseis, como o gás natural (GNL) ou o gás liquefeito de petróleo (GLP), de modo que o dióxido de carbono é emitido durante a combustão. No entanto, utilizando o sistema desenvolvido desta vez, ao fornecer amónia em vez de combustíveis fósseis, o calor da reacção pode ser fornecido e as emissões de dióxido de carbono podem ser bloqueadas na fonte.
Usando o sistema desenvolvido, o hidrogênio de alta pureza de mais de 99,97%, que pode ser fornecido a células de combustível para veículos elétricos a hidrogênio, é produzido a 5Nm3 (aproximadamente 0,45kg) por hora. Além disso, o hidrogénio produzido tem uma concentração de impurezas inferior a 300 ppm para o azoto e inferior a 0,1 ppm para o amoníaco. Cumpriu a ISO 14687, a norma internacional para veículos eléctricos movidos a hidrogénio.
Sistema de produção de hidrogénio à base de amoníaco com classe PEMFC de 1 kW. Crédito: Instituto Coreano de Pesquisa Energética
A equipa de investigação alcançou um marco significativo ao demonstrar um sistema de células de combustível de 1kW para edifícios que gera eletricidade sem emitir dióxido de carbono, utilizando hidrogénio extraído do amoníaco. Esta demonstração, realizada em colaboração com a Doosan Fuel Cell Power BU (Unidade de Negócios), é de grande importância, pois supera a questão das emissões de dióxido de carbono, que tem sido considerada uma desvantagem dos sistemas de células de combustível baseados em gás natural (GNL). Ele mostra o potencial de geração de energia usando células de combustível de hidrogênio limpo.
De acordo com o pesquisador principal, Dr. Jung Unho, a tecnologia recém-desenvolvida é de grande importância, pois permite a produção de hidrogênio livre de carbono usando amônia, preenchendo uma lacuna anterior nesta área. Há expectativa de que encontre praticidade em diversas áreas que utilizam hidrogênio limpo. Nas suas observações, ele prosseguiu: “A combinação de amoníaco e células de combustível apresenta uma opção viável para alimentar navios ecológicos. E à medida que aumentamos, também podemos causar um impacto significativo no setor de energia de hidrogénio limpo.”
Enquanto isso, esta pesquisa foi conduzida com o apoio da Korea Southern Power Co., Ltd. (KOSPO).
