화학뉴스

국내 연구진이 암모니아(Ammonia)에서 친환경 수소를 추출하는 기술을 개발했다.
한국에너지기술연구원 정운호 박사 연구팀은 암모니아를 원료로 친환경 에너지인 수소를 시간당 1.8kg 생산하는 기술 개발에 성공했다.
수소의 저장과 운송을 위해서는 기체 상태의 수소를 액체로 바꾸어야 하지만 기존의 액화수소 방식은 저장 밀도가 낮다는 한계가 있어 수소와 질소로 이루어진 암모니아가 수소 캐리어로 주목받고 있다.
암모니아는 액화수소보다 밀도가 1.7배 높고 상온·상압 조건에서 비교적 쉽게 액화되는 이점이 있으며 암모니아를 분해해 수소를 추출하는 기술은 별도의 이산화탄소(CO2) 포집장치를 필요로 하지 않아 공정이 비교적 간단하고 비용도 저렴한 것이 특징이다.
암모니아로부터 고순도 수소를 생산하는 공정은 크게 3단계로 구성돼 있다.
우선 암모니아를 고온에서 질소와 수소로 분해한 뒤 상온에서 반응하지 않은 잔류 암모니아를 제거하고 최종적으로 상온 공정에서 수소를 분리해 99.7% 고순도의 수소를 생산하게 된다.
암모니아를 질소와 수소로 분해하는 장치는 금속 구조체 촉매로 채워진 8개의 반응기로 구성돼 있으며 각 반응기에 동일한 양의 암모니아를 공급하고 온도를 유지하는 것이 중요한 것으로 알려졌다.
연구팀은 자체 설계한 암모니아 분배기를 이용해 각 반응기에 암모니아를 균일하게 공급했고 고온의 분해가스를 열 교환시켜 원료 암모니아 예열에 활용함으로써 분해 효율을 높였다.
촉매 입자를 금속 구조체 표면에 직접 형성시켜 기존 코팅법에 비해 얇고 균일하게 촉매 층을 코팅함으로써 고가의 귀금속 촉매 사용량을 10% 수준으로 절감했다.
시간당 수소 생산량은 1.8kg이고 암모니아 분해 효율도 90%에 달하는 것으로 알려졌다.
연구팀은 현대자동차의 수소전기차 넥쏘 스택에 공급해 50시간 동안 20kW의 전력이 안정적으로 생산되는 것을 확인했으며 앞으로 시간당 90kg의 수소를 생산할 수 있는 대용량 암모니아 반응기 개발을 목표로 하고 있다. (강윤화 선임기자)