För genomförandet av en effektiv väteekonomi under de kommande åren, väte som produceras från källor som kol och petroleum måste transporteras från dess produktionsanläggningar till slutanvändaren, ofta över långa avstånd och för att uppnå framgångsrik vätehandel mellan länder. Drs. Hyuntae Sohn och Changwon Yoon och deras team vid Center for Hydrogen-Fuel Cell Research vid Korea Institute of Science and Technology (KIST) har tillkännagett en ny nanometalkatalysator, utgör 60 % mindre rutenium (Ru), en dyr ädelmetall som används för att extrahera väte via ammoniaknedbrytning.

Ammoniak har nyligen dykt upp som ett flytande lagrings- och transportmedium som har visat lovande stabilitet för långväga vätgastransporter. Vid 108 kg H ₂ /m ³ , flytande ammoniak (NH ₃ ) kan lagra 50 % mer väte än flytande väte. När ammoniak sönderdelas vid höga temperaturer, endast väte och kvävgas produceras, med minimala koldioxidutsläpp. Eftersom över 200 miljoner ton ammoniak för närvarande produceras årligen för industriellt bruk runt om i världen, Infrastrukturen för masslagring och långväga transporter finns redan och kan helt enkelt återanvändas för vätgastransport.

Behovet av stora mängder värme har varit en brådskande fråga som motverkar den utbredda användningen av ammoniak för användning i vätetransport och lagring, dock. Nedbrytningsreaktionen genom vilken väte utvinns ur ammoniak kan endast fortgå vid höga temperaturer som kräver hög energitillförsel. En katalysator i form av ett fast pulver kan tillsättas under sönderdelningsreaktionen för att sänka reaktionstemperaturen; dock, existerande rutenium-metallbaserade katalysatorer är mycket dyra och har låg stabilitet, kräver därför regelbundet utbyte.

KIST-forskargruppen har utvecklat en katalysator för väteproduktion från ammoniaknedbrytning där ruteniummetallpartiklar och zeolit ​​är starkt bundna genom kalcinering under vakuum, vilket resulterar i inneslutning av sub-nanometer och nanometer (en miljarddels meter) ruteniummetallpartiklar i varje por i zeolitbäraren. Denna nya katalysator uppvisar 2,5 gånger högre ammoniaknedbrytningsprestanda än konventionella kommersiella katalysatorer och uppnår denna effektivitet samtidigt som den använder endast 40 % ruteniummetall. Eftersom nanometerstora (eller mindre) ruteniummetallpartiklar är närvarande och bibehåller sin stabilitet under ammoniaknedbrytningsprocessen även vid höga reaktionstemperaturer, användningen av den föreslagna katalysatorn kan övervinna problemet med låg stabilitet, vilket avsevärt har begränsat kommersialiseringen av befintliga katalysatorer.

"Den utvecklade katalysatorn har en fördelaktig struktur genom att de nanometerstora ruteniummetallpartiklarna är jämnt spridda över zeolit, ett kristallint mineral. Således, denna katalysator har visat högre prestanda och stabilitet än tidigare rapporterade katalysatorer och förväntas underlätta kommersialiseringen av processen för högren väteproduktion från ammoniak, " sa Dr. Hyuntae Sohn, KIST.

"Vikten av vätetransport med stor kapacitet baserad på ammoniak ökar snabbt, med hård konkurrens bland avancerade länder om utveckling och förvärv av relaterade teknologier. Tillämpningen av den föreslagna katalysatorn för väteproduktion med stor kapacitet via ammoniaknedbrytning, som för närvarande är under forskning och utveckling, kommer i slutändan att bidra till kommersialiseringen av ammoniakutvunnet väte och högkapacitetsvätetransport mellan länder, " sa Dr Changwon Yoon.