기술의 구성

• 암모니아를 원료로 공급하여 촉매 반응기에서 질소와 수소로 분리 후 미반응 암모니아와 질소를 제거하여 99.97% 이상의 고순도 수소 생산

• 기존 천연가스 개질방식의 수소생산 공정과 달리 CO₂ 배출이 없고 공정구성이 단순하여 경제적임

기술 주요 내용

청정수소 도입 및 활용 필요성이 대두됨에 따라 경제적인 수소캐리어로 암모니아가 주목받고 있으며 해외 생산 암모니아를 국내로 도입할 예정

• 고순도 수소생산을 위한 암모니아 크래킹 기술은 전세계적으로 개발 초기단계인 상황으로 암모니아 기반 청정수소생산을 위한 고효율 크래커와 고활성·고내구성 촉매 개발 필요

고효율 컴팩트 암모니아 크래커 및 공정 설계 기술

• 20 Nm³/h급 고순도 수소제조에 적합한 가압형(8기압) 암모니아 크래커 국내 최초 국산화 설계 기술 개발

• 암모니아 크래커/연소기/열교환기 통합시스템 최적화를 통해 암모니아 분해율 99% 이상, 수소생산 효율 90%(LHV) 달성

귀금속 촉매 사용량을 절감한 고활성 암모니아 크래킹 촉매 개발

• 귀금속 Ru(루테늄) 사용량을 상용촉매의 1/10 수준으로 절감한 금속구조체 촉매 개발

• 세계 최고수준 저비용 고활성 암모니아 크래킹 촉매 개발(Ru/Ce/MgAl₂O₄)

기술의 비교 우위성

기존 기술

• 암모니아 크래킹을 위해 화석연료를 사용하고 있어 무탄소 수소 생산 기술로 볼 수 없음.

• 고온의 암모니아 분해 반응에서 촉매 및 반응 시스템의 안정성이 검증된 사례 없음

본 기술

• 국내 최초 고순도 수소생산을 위한 고효율 가압형 암모니아 크래커 개발 및 수소전기차 넥쏘 스택에 품질 검증

• 국내 최초 암모니아 기반 무탄소 수소생산 시스템 개발 및 연료전지 연계 실증

• 금속 구조체 촉매 코팅 기술 (Ru 사용량 1/10 절감) 및 세계 최고 수준의 높은 수소생성률을 보이는 암모니아 크래킹 촉매 개발

실험 및 실증 데이터

고순도 수고 생산량 20 Nm³/h 암모니아 크래킹 시스템

• 차세대 금속구조체 촉매가 적용된 암모니아 크래커 구조 설계

• 고효율 암모니아 크래킹 시스템을 위한 최적 열교환망 설계

• 현대자동차 넥쏘 스택에 고순도 수소 공급을 통해 품질검증 완료(50 h)

금속구조체를 활용한 암모니아 크래킹 촉매(Ru/MgAl₂O₄)

• 복잡한 구조의 다공성 금속구조체 표면에 활성금속 고분산 담지

• 20 Nm³/h급 암모니아 크래킹 시스템 적용 100 h 내구성 검증 완료

저비용 고효율 암모니아 크래킹 촉매(Ru/Ce/MgAl₂O₄)

• 조촉매(Ce) 첨가를 통해 저온(450℃) 암모니아 크래킹 활성 및 높은 수소생성률 달성

• 촉매 제조가 간단하고 촉매 대량 제조용이