▲ 연구팀에서 개발한 수소정제장치.(사진=JST)

[월간수소경제 편집부] 다이요닛산(大陽日酸), 히로시마대학, 일본과학기술진흥기구(JST) 등으로 구성된 연구팀이 암모니아 분해가스에서 수소전기차용 고순도 수소를 높은 효율로 회수하는 수소정제장치를 개발했다.

20Nm³/h 규모의 해당 수소정제장치는 90%의 수소회수율을 기록했다. 나머지 10%의 오프가스(offgas)를 암모니아 분해용 열공급 장치에 공급할 경우 에너지효율은 80%에 이른다.

이번 연구 결과는 수소제조의 경제성을 대폭 높임으로써 수소전기차나 수소지게차 보급 확산에 도움을 줄 것으로 기대된다.

암모니아는 NH3라는 분자식에서 알 수 있듯이 많은 양의 수소를 포함하고 있어 에너지 캐리어로서 기대를 모으고 있다. 하지만 암모니아의 분해 반응은 흡열반응이므로, 반응열을 공급할 필요가 있다.

이번에 개발한 수소정제장치는 PSA법을 이용한 수소정제장치에 새로운 프로세스를 조합함으로써 정제 시 발생하는 오프가스를 일정한 유량 및 수소 농도로 공급할 수 있게 되었다. 해당 오프가스를 공기와 촉매를 통해 연소시키면 효율적으로 분해열을 공급할 수 있게 되므로 수소제조에 있어 수소회수율 및 에너지효율을 높일 수 있다.

연구팀은 이번 연구를 통해 20Nm³/h 규모의 암모니아 모의 분해가스를 이용한 수소정제장치의 시험 구동에 성공했다. 이에 따라 100~1,000Nm³/h 규모의 산업용 수소정제장치 개발도 가시권에 들어왔다는 평이다.

일본 내각부 종합과학기술‧이노베이션회의의 이노베이션 창조 프로그램(SIP) ‘에너지 캐리어’의 위탁 연구 과제 ‘암모니아 수소충전소 기반기술’에서는 이번에 개발한 수소정제장치 외에도 암모니아 분해장치, 열공급장치, 암모니아 제거장치 등을 함께 개발 중이다. 이들을 조합하면 암모니아로부터 고순도 수소를 보다 효율적으로 제조할 수 있게 될 것으로 보인다. 

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