한국에너지기술연구원 정운호 책임연구원 연구팀이 고온과 고압에서 암모니아를 분해해 시간당 약 1.8kg의 고순도 수소를 생산하는 반응기 핵심기술을 개발했다.
현대자동차의 수소차 넥소가 완충하는 데에 5kg가량이 필요한 것을 감안하면 약 3시간에 한 대를 충전할 수 있을 것으로 보인다.
이번 기술은 그린암모니아로 그린수소를 대량으로 생산할 수 있음을 확인한 것으로 앞으로 경제성을 갖춘 수소 공급이 가능할 것으로 전망되고 있다.
현재 암모니아에서 수소를 생산하기 위해서는 고온에서 질소와 수소로 분해한다.
다시 상온에서 잔류 암모니아를 제거한 후 압력변동흡착(PSA) 공정을 이용해 99.97% 이상의 고순도 수소를 분리해낸다.
연구팀은 도넛 모양의 금속구조체에 촉매를 넣고 열을 가해 암모니아를 수소와 질소로 분해할 수 있는 반응기를 개발했다.
암모니아가 균일하게 공급되는 최적의 조건을 찾아 이 과정에서 나오는 고온의 분해 가스를 암모니아 예열에 다시 사용할 수 있도록 해 효율을 올렸다.
촉매로 사용한 금속구조체 표면에는 나노 촉매를 얇고 균일하게 코팅했다.
이를 통해 촉매 활성을 위해 사용하던 금속의 양을 10분의 1로 줄이고도 암모니아 분해 성능은 그대로 유지할 수 있게 했다.
암모니아에서 생산한 수소를 넥소 스택에 공급해 50시간 동안 20kW의 전력이 안정적으로 생산되는 사실도 확인했다.
현재 암모니아(NH₃)는 자연에서 바로 얻을 수 없고 질소(N)와 수소(H)를 합성해서 만든다.
암모니아를 생산하기 위해서는 수소 생산이 전제돼야 한다.
이 때문에 수소로 만든 암모니아를 다시 분해해 수소로 만드는 기술은 경제성에 문제가 있었다.
최근 태양광 등 재생에너지 생산 가격이 하락해 전기분해를 이용한 수소 생산과 암모니아 생산 비용도 낮아져 경쟁력을 갖추기 시작하고 있다.
탄소를 배출하지 않고 만들어지는 수소와 암모니아를 그린 수소 및 그린암모니아로 부른다.
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