화학뉴스

연료전지자동차(FCV)는 암모니아 기반 고순도 수소를 활용할 가능성이 나타나고 있다.
Showa Denko, Taiyo Nippon Sanyo, Hiroshima 대학, JST(과학기술진흥기구)는 암모니아에서 연료전지자동차용 고순도 수소를 생산하는 기술을 개발했다.
4개 기관은 암모니아 분해 촉매, 잔존 암모니아 제거 소재, 기존 기술장벽을 클리어했으며 실증설비의 10분의 1 스케일로 암모니아 분해장치 및 제거장치, 수소정제 장치를 개발해 세계에서 최초로 수소연료 제조에 성공했다.
해당 기술은 암모니아를 원료로 사용하는 수소충전소를 실현하기 위한 일보로 평가되고 있다.
암모니아 수소충전소의 실현에는 촉매, 잔존 암모니아, 수소 정제와 같은 3가지 기술장벽이 존재했다.
4개 기관과 Toyota Industries, 일본 산업기술종합연구소는 내각부 종합과학기술 이노베이션 회의의 전략적인 이노베이션 창조 프로그램 「Energy Carrier」의 과제로서 공동 연구를 추진해 왔다.
산업기술종합연구소는 섭씨 550도 이하에서 잔존 암모니아 농도를 1000ppm 이하로 분해하는 고성능 루테늄(Ruthenium)계 촉매 「RU/MgO」를 개발했다.
기존의 루테늄계 촉매는 550도에서 약 7만ppm까지 밖에 분해하지 못했다. 550도는 범용적인 스테인리스 소재에 활용 가능한 온도이다.
Showa Denko와 Toyota Industries는 해당 촉매를 활용한 암모니아 분해장치를 개발했다.
암모니아가스를 시간당 1노말평방미터의 유량으로 공급하고 550도에서 암모니아 농도 1000ppm 이하의 분해가스를 2노말평방미터의 유량으로 얻었다.
Hiroshima 대학은 0.1ppm 이하까지 암모니아를 제거할 수 있는 무기계 제거 소재를 세계 최초로 개발했으며 무기계 제거량이 기존제품의 3배로 가열 재생도 가능하기 때문에 반복해서 이용할 수 있다.
Showa Denko는 암모니아 제거장치에 해당 소재를 적용했다.
분해가스를 2노말평방미터 유량으로 장치에 공급하고 암모니아 잔존농도를 국제규격인 0.1ppm 이하까지 저감할 수 있는 것을 확인한 것으로 알려졌다.
Taiyo Nippon Sanyo은 암모니아를 제거한 혼합가스에 포함된 고농도의 질소 및 미량 불순물을 제거하는 수소 정제장치를 개발했다.
혼합가스를 2노말평방미터 가량 장치에 보내면 질소를 1ppm 이하까지 낮추고 기타 불순물도 동시에 더욱 제거할 수 있어 암모니아 기반 수소에서 FCV용 수소의 국제규격을 충족하는 수소가 생산되는 것을 확인했다.
Showa Denko의 Kawazaki 공장에서 10노말평방미터용 스케일업의 프로세스를 검토하고 있으며 2018년까지 실증실험에 돌입할 계획이다. 개발을 완료함으로써 300노말평방미터 상당의 암모니아 수소충전소의 실현을 목표로 한다. (L)