An efficient process for sustainable and scalable hydrogen production from green ammonia

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作者
Junyoung Cha,Yongha Park,Boris Brigljević,Boreum Lee,Dongjun Lim,Tae‐Ho Lee,Hyangsoo Jeong,Yongmin Kim,Hyuntae Sohn,Hrvoje Mikulčić,Kyung Moon Lee,Dong Nam,Ki Bong Lee,Hankwon Lim,Chang Won Yoon,Young Suk Jo
出处
期刊:Renewable & Sustainable Energy Reviews [Elsevier BV]
卷期号:152: 111562-111562 被引量:108
标识
DOI:10.1016/j.rser.2021.111562
摘要

This study comprehensively investigates hydrogen production from green ammonia reforming, including synthesis of catalysts, reactor development, process integration, and techno-economic analysis. In-house developed Ru/La–Al2O3 pellet catalyst having perovskite structure showed high catalytic activity of 2827 h−1 at 450 °C and stability over 6700 h at 550 °C, exceeding the performance of the majority of powder catalysts reported in the literature. A scalable 12-faceted reactor adopting the as-produced catalyst was designed to enhance heat transfer, producing over 66 L min−1 of hydrogen with state-of-the-art ammonia reforming efficiency of 83.6 %. Near-zero CO2 emission of hydrogen extraction from green ammonia was demonstrated by-product gas recirculation as a combustion heat source. A techno-economic assessment was conducted for system scales from 10 kW to 10 MW, demonstrating the effect of reduced minimum hydrogen selling prices from 7.03 USD kg−1 at small modular scales to 3.98 USD kg−1 at larger industrial scales. Sensitivity analyses indicate that hydrogen selling prices may reduce even further (up to 50 %). The suggested hydrogen production route from green NH3 demonstrates superior CO2 reduction ranging from 78 % to 95 % in kg CO2 (kg H2)−1 compared to biomass gasification and steam methane reforming. These findings can be used as a basis for following economic and policy studies to further validate the effectiveness of the suggested system and process for H2 production from NH3.
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