南韓能源研究院(KIER)清潔燃料研究所樸鐘浩博士的研究小組成功開發出了一種關鍵材料&工藝技術，可以顯著降低生產藍色氫所必需的二氧化碳的捕獲成本。
對清潔能源的關註主要集中在氫氣(p)上，然而，目前大部份氫氣生產(超過90%)來自化石燃料，導致每生產1公斤氫氣就會產生10公斤二氧化碳。最終目標是使用零碳排放的綠色氫。然而，在經濟和技術限制得到解決之前，需要一種橋接技術。
最現實的替代方案是藍氫。藍氫是一種將生產過程中排放的二氧化碳捕獲並儲存在地下或作為石化產品原料利用，從而防止二氧化碳釋放到大氣中的制氫方法。根據國際能源署的預測，到2050年，藍氫的供應量預計將達到2億噸，從而每年減少13億噸的二氧化碳排放量。
南韓政府將於2024年6月啟動世界上第一個清潔氫發電招標市場，從綠色氫到藍色氫，所有類別的清潔氫都可以參與其中，以啟用清潔氫產業。SK E&S計劃在保寧液化天然氣(LNG)終端附近建立藍色氫氣生產工廠，每年生產25萬噸藍色氫氣。
KIER研究團隊透過提高從廢氣中捕獲二氧化碳的選擇性和傳統二氧化碳捕獲過程中使用的吸附劑的低吸附能力，提高了該過程的整體效率。 透過在該過程中使用開發的吸附劑，能夠以比商業吸附劑高4.6倍以上的選擇性精確捕獲二氧化碳，同時保持與商業吸附劑相當的吸附能力。
在傳統的二氧化碳捕獲過程中使用的商業吸附劑具有折衷的缺點；CO2相對於其他氣體組分的選擇性，特別是氫氣生產過程中的Cp，以及吸附工作能力。具有高CO2選擇性的常規吸附劑表現出低的吸附工作能力，反之亦然。由於這些缺點，有必要擴大捕獲設施以增加捕獲的二氧化碳量，這使得很難達到預期效率的提高，例如根據器材的縮小而節省營運成本。
為了克服這些挑戰，KIER研究團隊開發了一種具有極性表面特性的吸附劑，同時最佳化二氧化碳的結合能，以最大限度地提高有效吸附工作能力。吸附劑透過靜電吸引來捕獲分子。開發的吸附劑被設計成極性的，即透過最大限度地減少對甲烷的吸重力，甲烷的四極矩接近於零，同時保持對二氧化碳的親和力。
研究團隊還利用開發的吸附劑開發了真空變壓吸附（VPSA）工藝技術。透過在最佳化條件下的連續操作，成功捕獲並生產了純度超過99%的二氧化碳，回收率為92%。相反，傳統吸附劑在96%的純度下只能回收67%的二氧化碳，而開發的吸附劑顯著提高了純度和回收率，大大提高了工藝效率。
特別是，捕獲和生產高純度二氧化碳所需的功耗顯著降低。根據數值模擬結果，每噸二氧化碳大約需要40KWh（40KWh/噸二氧化碳）。與美國領先公司Air Products的技術相比，這將用電量減少了一半，後者需要83KWh/噸二氧化碳。因此，捕獲成本也可以減半。
南韓能源研究院(KIER)
首席研究員樸正浩博士說：
「透過將本次開發的吸附劑與我們研究人員擁有的加氫裝置設計技術和工藝開發經驗相結合。」
「有可能以每年100萬噸的規模生產藍氫， 每噸二氧化碳的捕獲成本不到30美元 。我們的目標是透過確保超越先進技術的國內技術來引領藍色氫氣生產市場，我們將努力為到2050年實作碳中和做出貢獻。」
（素材來自：KIER 全球氫能網、新能源網綜合）
