Produção de hidrogênio em loop químico a partir de amônia e água: materiais e technoeconomia

A amônia (NH3) é um portador de hidrogênio promissor devido à alta densidade de hidrogênio e infraestrutura estabelecida. Este estudo apresenta um novo processo de loop químico para produzir H2 a partir de NH3 e H2O. Feox/ysz e Fe0.5Co0.5ox/ysz foram mostrados como portadores e catalisadores de oxigênio duplos duplos duráveis, alcançando conversão de 95% e 99% de NH3 e conversão de divisão de água de 39% e 25%, respectivamente. As capacidades redox dos materiais foram explicadas por reações redox simultâneas de Fe e Co e transição de fase de estado sólido entre steel (liga) e espinélio. De 450 a 600 ° C, a capacidade redox Fe aumentou, enquanto a capacidade de Co redox diminuiu. As limitações cinéticas dificultaram a redução whole de Feox/YSZ a Fe metálico a 450 ° C devido à falta do catalisador de CO eficaz, enquanto as limitações termodinâmicas impediram a oxidação completa do CO steel em Fe0.5Co0.5ox/ysz. A análise technoeconômica mostrou que o processo de loop atinge 59% a 90% menor nos custos de energia e equipamentos do que a decomposição direta do NH3 com diferentes métodos de separação H2.