Un diagrama esquemático de la estructura catalítica para la descomposición del amoníaco desarrollado por los investigadores de KIST. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
Para la implementación de una economía eficaz del hidrógeno en los próximos años, el hidrógeno producido a partir de fuentes como el carbón y el petróleo debe transportarse desde sus sitios de producción hasta el usuario final, a menudo a grandes distancias y para lograr un comercio de hidrógeno exitoso entre países. Drs. Hyuntae Sohn y Changwon Yoon y su equipo en el Centro de Investigación de Celdas de Combustible de Hidrógeno del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) han anunciado un nuevo catalizador de nanometales, constituyendo un 60% menos de rutenio (Ru), un metal precioso caro que se utiliza para extraer hidrógeno mediante la descomposición del amoniaco.
El amoníaco ha surgido recientemente como un medio de transporte y almacenamiento de líquidos que ha demostrado una estabilidad prometedora para el transporte de hidrógeno a larga distancia. A 108 kg H 2 /metro 3 , amoniaco licuado (NH 3 ) puede almacenar un 50% más de hidrógeno que el hidrógeno líquido. Cuando el amoníaco se descompone a altas temperaturas, solo se producen gases de hidrógeno y nitrógeno, con emisiones mínimas de dióxido de carbono. Debido a que en la actualidad se producen anualmente más de 200 millones de toneladas de amoníaco para uso industrial en todo el mundo, la infraestructura para su almacenamiento masivo y transporte de larga distancia ya existe y simplemente puede reutilizarse para el transporte de hidrógeno.
La necesidad de grandes cantidades de calor ha sido un problema urgente que ha frustrado la adopción generalizada del amoníaco para su uso en el transporte y almacenamiento de hidrógeno. sin embargo. La reacción de descomposición a través de la cual se extrae el hidrógeno del amoníaco solo puede tener lugar a altas temperaturas, lo que requiere un gran aporte de energía. Puede añadirse un catalizador en forma de polvo sólido durante la reacción de descomposición para reducir la temperatura de reacción; sin embargo, Los catalizadores existentes a base de rutenio-metal son muy caros y tienen baja estabilidad, por lo que requiere un reemplazo regular.
El equipo de investigación de KIST ha desarrollado un catalizador para la producción de hidrógeno a partir de la descomposición de amoníaco en el que las partículas de metal rutenio y la zeolita están fuertemente unidas por calcinación al vacío. lo que da como resultado la contención de partículas de metal rutenio subnanométricas y nanométricas (una mil millonésima parte de un metro) en cada poro del soporte de zeolita. Este nuevo catalizador exhibe un rendimiento de descomposición de amoníaco 2,5 veces mayor que los catalizadores comerciales convencionales y logra esta eficiencia utilizando solo el 40% de rutenio metálico. Debido a que las partículas de metal rutenio de tamaño nanométrico (o más pequeñas) están presentes y mantienen su estabilidad durante el proceso de descomposición del amoníaco incluso a altas temperaturas de reacción, el uso del catalizador propuesto puede superar el problema de la baja estabilidad, lo que ha estado limitando significativamente la comercialización de catalizadores existentes.
"El catalizador desarrollado tiene una estructura ventajosa en el sentido de que las partículas de metal rutenio de tamaño nanométrico se distribuyen uniformemente sobre la zeolita, un mineral cristalino. Por lo tanto, Este catalizador ha mostrado un mayor rendimiento y estabilidad que los catalizadores informados anteriormente y se espera que facilite la comercialización del proceso para la producción de hidrógeno de alta pureza a partir de amoníaco. "dijo el Dr. Hyuntae Sohn, KIST.
"La importancia del transporte de hidrógeno de gran capacidad basado en amoníaco está aumentando rápidamente, con una feroz competencia entre los países avanzados por el desarrollo y la adquisición de tecnologías relacionadas. La aplicación del catalizador propuesto para la producción de hidrógeno de gran capacidad a través de la descomposición de amoníaco, que se encuentra actualmente en investigación y desarrollo, contribuirá en última instancia a la comercialización de hidrógeno derivado del amoníaco y al transporte de hidrógeno de alta capacidad entre países, "dijo el Dr. Changwon Yoon.
