В Испании разработан интегрированный реактор для получения водорода из аммиака

Репортаж от Wedoany，Исследователи Института химической технологии (ITQ) разработали протонно-керамический электрохимический реактор (PCER), который объединяет крекинг аммиака, отделение, очистку и сжатие водорода в едином реакторе, позволяя напрямую получать высокочистый водород для хранения или транспортировки. Это исследование является частью проекта SINGLE, со-руководителем которого выступает ITQ, и его цель — заменить традиционные многоступенчатые энергозатратные процессы получения водорода данным реактором.

Аммиак содержит 17,6% водорода по массе и имеет глобально развитую инфраструктуру производства и распределения, поэтому считается идеальным кандидатом для транспортировки водорода. Однако традиционные процессы извлечения отличаются сложностью этапов и высокими потерями энергии, что ограничивает его применение в качестве источника энергии. Разработанный PCER способен разлагать аммиак и отделять водород за один шаг, без необходимости во внешнем тепле или механическом компрессоре. По словам Дэвида Каталана, постдокторанта ITQ и соавтора исследования, новая концепция PCER интегрирует дегидрирование аммиака, отделение водорода и электрохимическое сжатие в один этап, что значительно повышает энергоэффективность.

Высокоинтегрированная система требует точного контроля электрических, химических и тепловых явлений внутри реактора. Для этого команда ITQ совместно с Политехническим университетом Каталонии (UPC) разработала вычислительную модель, способную в реальном времени описывать динамическое поведение электрохимической ячейки, используя передовые алгоритмы управления для поддержания стабильности системы и предотвращения потери производительности. Исследование также включает алгоритм оценки для получения ключевых переменных, таких как парциальное давление водорода и сопротивление мембраны, что помогает предотвратить деградацию катализатора и оптимизировать производство водорода. Исследователь UPC Андреу Сесилия пояснил, что мягкие датчики (soft sensors) преобразуют неполные сигналы в полезную информацию, улучшая управление реактором.

Модель была проверена с помощью высокоточного моделирования и показала высокую степень согласованности в отношении эффективности извлечения, степени конверсии аммиака и теплового поведения. Способность к верификации в реальном времени считается ключевым фактором, определяющим её будущее промышленное применение.