「デュアルカーボン」の背景では、再生電力を利用して水電解水を使い、合成アンモニアを生成することにより、再生可能エネルギーを吸収するだけでなく、可能なエネルギー輸送問題を解決し、従来の合成アンモニアプロセスのグリーンロード変換も推進している。異なる水素製造方法が合成アンモニアシステムの技術経済性に及ぼす影響を調査するため、プロトン交換膜電解槽水素製造、プロトン交換膜電解槽とアルカリ電解槽水素製造割合1:1及びアルカリ電解槽の3つの水素製造方法の熱力学的性能と経済的性能を比較し、またプロトン交換膜電解槽とアルカリ電解槽の共同水素生成アンモニア合成システムの熱フュージョンを分析するためのピンチ分析と数学的最適化を組み合わせて行った。結果として、上記3つの水素製造方法のシステム効率はそれぞれ60.3%、56.1%、52.5%であり、システムの淨消費電力の増加に伴いアンモニアの炭素排出も増加する。 アルカリ電解槽の成熟した水素製造工程の恩恵を受け、アルカリ電解槽の水素製造方法が投資回収期間が最も短く、6.4年であり、プロトン交換膜電解槽の水素製造方法が最も長く、12.8年に及ぶ。また、プロトン交換膜電解槽とアルカリ電解槽の共同製造アンモニア合成システムの熱フュージョン分析結果、システム内100℃未満の低温熱は冷却連携業により環境に排出することが可能であると示し、さらに、電解槽の操作温度を上げることはシステムの熱力学的性能を向上させ、電力価格を下げ、システムの年間稼働時間を増やすことが経済的性能を向上させるのに役立つ。

プロトン交換膜電解槽、アルカリ電解槽、グリーンアンモニア、ピンチ分析