Εξαγωγή υδρογόνου (H2) μέσω εξαιρετικά αποτελεσματικών μονοπατιών θερμοκαταλυτικής διάσπασης αμμωνίας
Πολυτεχνείο Κρήτης – Εργαστήριο Φυσικοχημείας (PCCPlab)
Το ερευνητικό έργο H2transition εστιάζει στην ανάπτυξη προηγμένων νανοκαταλυτών και ολοκληρωμένων συστημάτων μεμβράνης-αντιδραστήρα, με στόχο την αποδοτική παραγωγή υδρογόνου υψηλής καθαρότητας από αμμωνία. Συνδυάζοντας τη νανομηχανική καταλυτών με τον διαχωρισμό μέσω επιλεκτικών μεμβρανών, το έργο επιδιώκει τη βελτιστοποίηση της συνολικής διαδικασίας μετατροπής και την παροχή λύσεων επόμενης γενιάς για την ανάκτηση καθαρού υδρογόνου.
Η αμμωνία αποτελεί έναν από τους πλέον υποσχόμενους φορείς μοριακού υδρογόνου χωρίς άνθρακα. Η αποσύνθεσή της δεν παράγει άμεσα παραπροϊόντα που περιέχουν άνθρακα, ενώ το συνολικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα καθορίζεται αποκλειστικά από τη μέθοδο παραγωγής της αμμωνίας και την ενέργεια που καταναλώνεται κατά τη διαδικασία της διάσπασης. Αυτό καθιστά την αμμωνία ένα στρατηγικό μέσο για την αποθήκευση και τη μεταφορά υδρογόνου, καθώς και για την παραγωγή ενέργειας κατά παραγγελία, στο πλαίσιο των αναδυόμενων υποδομών καθαρής ενέργειας.
- Η αμμωνία αποτελεί έναν από τους πλέον υποσχόμενους φορείς μοριακού υδρογόνου χωρίς άνθρακα.
- Η αποσύνθεση της αμμωνίας δεν παράγει άμεσα προϊόντα που περιέχουν άνθρακα· το συνολικό αποτύπωμα άνθρακα εξαρτάται από την παραγωγή της αμμωνίας και την παροχή ενέργειας για τη διεργασία.
Το H2transition αποτελεί ερευνητική πρωτοβουλία του Πολυτεχνείου Κρήτης, η οποία υποστηρίζεται από το Ελληνικό Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας (ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ.), προωθώντας καινοτόμες τεχνολογίες κατάλυσης και αντιδραστήρων για την εξελισσόμενη οικονομία του υδρογόνου.
Σχετικά με το H₂transition
Μετατροπή της αμμωνίας σε πρακτικό φορέα υδρογόνου
Το υδρογόνο αναμένεται να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη μετάβαση προς ενεργειακά συστήματα χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Ωστόσο, η αποθήκευση και η μεταφορά του σε μεγάλες αποστάσεις παραμένουν τεχνικά απαιτητικές διαδικασίες, λόγω της χαμηλής ογκομετρικής ενεργειακής πυκνότητας του υδρογόνου και της ανάγκης για συμπίεση, υγροποίηση ή εξειδικευμένες υποδομές.
Η αμμωνία (NH3) αποτελεί μια ελκυστική εναλλακτική λύση ως φορέας υδρογόνου, χάρη στην υψηλή περιεκτικότητά της σε υδρογόνο, τις ήδη εγκατεστημένες υποδομές παραγωγής και διανομής, καθώς και τις συγκριτικά ευνοϊκές συνθήκες αποθήκευσης και μεταφοράς. Το έργο H2transition εξετάζει τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να ανακτηθεί αποδοτικά υδρογόνο από την αμμωνία μέσω θερμοκαταλυτικής αποσύνθεσης.
Το έργο συνδυάζει τον ορθολογικό σχεδιασμό νανοκαταλυτών, την προηγμένη φυσικοχημική χαρακτηριοποίηση, τη μελέτη των μηχανισμών αντίδρασης και τη μηχανική αντιδραστήρων με μεμβράνες. Στόχος του είναι η ανάπτυξη ενεργών και σταθερών καταλυτικών συστημάτων για τη διάσπαση της αμμωνίας και η ενσωμάτωση των πλέον υποσχόμενων συνθέσεων καταλυτών με τεχνολογίες μεμβρανών επιλεκτικών ως προς το υδρογόνο, για την αποδοτική παραγωγή υδρογόνου υψηλής καθαρότητας με μειωμένες λειτουργικές και ενεργειακές απαιτήσεις.
Η αμμωνία ως φορέας υδρογόνου
Η αμμωνία αποτελεί φορέα υδρογόνου υψηλής πυκνότητας, που αποθηκεύεται και μεταφέρεται εύκολα, διαθέτει ώριμη παγκόσμια υποδομή και παρουσιάζει σημαντικές προοπτικές για εφαρμογές καθαρής ενέργειας.
17,8% του βάρους της αμμωνίας είναι H₂
Η αμμωνία περιέχει υψηλό ποσοστό υδρογόνου ως προς τη μάζα της, γεγονός που την καθιστά ελκυστικό μοριακό φορέα υδρογόνου.
Καθιερωμένη υποδομή
Υπάρχουν ήδη υποδομές μεγάλης κλίμακας για την παραγωγή, την αποθήκευση, τον χειρισμό και την παγκόσμια μεταφορά της αμμωνίας.
Υψηλή ογκομετρική πυκνότητα υδρογόνου
Η υγρή αμμωνία επιτρέπει τη συμπαγή αποθήκευση και μεταφορά υδρογόνου, σε σύγκριση με το συμπιεσμένο αέριο H₂.
Μόριο χωρίς άνθρακα
Η αμμωνία (NH₃) δεν περιέχει άνθρακα και μπορεί να υποστηρίξει διαδρομές υδρογόνου χαμηλών εκπομπών άνθρακα (καθαρή παραγωγή υδρογόνου), εφόσον παράγεται με χρήση ανανεώσιμης ενέργειας ή ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Προσέγγιση μετάβασης στο υδρογόνο - H₂transition
Προηγμένοι Καταλύτες
Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση καταλυτικών συστημάτων (μονομεταλλικών και διμεταλλικών) σε φορέα, για ενισχυμένη αποσύνθεση αμμωνίας σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.
Μηχανισμοί Αντίδρασης
Προσδιορισμός επιφανειακών ενδιάμεσων ειδών και σχέσεων δομής-δραστικότητας με τη χρήση προηγμένων τεχνικών χαρακτηρισμού και in-situ φασματοσκοπίας .
Σταθερότητα Καταλύτη
Δοκιμές μακράς διάρκειας, ανάλυση απενεργοποίησης και διερεύνηση στρατηγικών αναγέννησης του καταλύτη υπό συνθήκες συνεχούς λειτουργίας.
Μηχανική Αντιδραστήρων Μεμβράνης
Συνδυασμός βελτιστοποιημένων καταλυτών με μεμβράνες εκλεκτικής διαπερατότητας ως προς το H₂ για ενισχυμένη μετατροπή της αμμωνίας και ταυτόχρονο διαχωρισμό υδρογόνου.
Ερευνητικό Δίκτυο
Το H2transition συνδέεται με ένα ευρύτερο ερευνητικό οικοσύστημα στους τομείς του υδρογόνου, της κατάλυσης, των προηγμένων υλικών και των τεχνολογιών βιώσιμης ενέργειας. Οι επιστημονικές αλληλεπιδράσεις και οι συνεργατικές ερευνητικές δραστηριότητες περιλαμβάνουν ερευνητές από το Ινστιτούτο Γεωενέργειας του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), στα Χανιά, και το Ινστιτούτο Πυρηνικών & Ραδιολογικών Επιστημών & Τεχνολογίας, Ενέργειας & Ασφάλειας (ΙΠΡΕΤΕΑ) του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», στην Αθήνα.
Συνοπτική παρουσίαση του έργου
24 μήνες
Απρίλιος 2026 – Μάρτιος 2028
Αρ. έργου 29172
ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ.
98.745 €
Συνολικός προϋπολογισμός έργου
Φορέας Υλοποίησης
Πολυτεχνείο Κρήτης
Ερευνητικό Πεδίο
Περιβάλλον και Ενέργεια / Υδρογόνο & Κυψέλες Καυσίμου
Αναφορά Χρηματοδότησης
Το ερευνητικό έργο με τίτλο «Εξαγωγή υδρογόνου (H₂) μέσω εξαιρετικά αποτελεσματικών μονοπατιών θερμοκαταλυτικής διάσπασης αμμωνίας - H₂transition» υλοποιείται στο πλαίσιο της δράσης του ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ. «4η Προκήρυξη Ερευνητικών Έργων ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ. για την ενίσχυση Μεταδιδακτορικών Ερευνητών/τριών» (Αριθμός Έργου ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ.: 29172).
