Ammoniak gilt als grüner Energieträger, da es einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Es genügen ein bisschen Wasser, etwas Stickstoff aus der Luft, und Strom – möglichst aus nachhaltigen Quellen wie großen Photovoltaikanlagen oder Windparks. Aus diesem Ammoniak kann man dann wiederum Wasserstoff herstellen, mit dem beispielsweise Autos mit Brennstoffzellen angetrieben werden können. Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen (UDE) und des Zentrums für BrennstoffzellenTechnik GmbH (ZBT) arbeiten dafür an einer innovativen Anlage: dem Ammoniak-Cracker.
Das Projekt hört auf den Namen „H3toH2“, also „Ammoniak zu Wasserstoff“ und läuft bis zum Jahr 2022. Das Ergebnis soll ein möglichst effizienter Cracker sein, der direkt mit einer Brennstoffzelle gekoppelt werden kann. Normalerweise muss der Wasserstoff für Brennstoffzellen aufwändig und hergestellt werden, da er kein natürliches Element ist und nicht einfach gewonnen werden kann.
Diese Produktion geschieht durch eine sogenannte „Elektrolyse“. Dabei werden die Atome von Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) aufgespalten. Dieser Prozess verschlingt jedoch eine Menge Strom und sorgt für große Mengen an CO2-Ausstoß. Erst dann kann in der Brennstoffzelle wieder Strom entstehen, wenn der Wasserstoff durch den Sauerstoff der Luft wieder zu Wasser wird und die dabei im Wasserstoff gespeicherte Energie in Elektrizität umwandelt.
Ersatz für Dieselaggregate
Forscher des ZBT und des UDE-Lehrstuhls „Energietechnik“ entwickeln aktuell im hauseigenen Labor des Zentrums für BrennstoffzellenTechnik den Cracker. Dieser kann flüssiges Ammoniak bei Bedarf wieder in seine Bestandteile Wasserstoff und Stickstoff zerlegen. Eine Brennstoffzelle wandelt das so erzeugte Gas in elektrische Energie um, als Abgas entstehen lediglich Wasser, Stickstoff und Sauerstoff.
Solche ammoniakversorgten Brennstoffzellensysteme wären beispielsweise in Entwicklungs- und Schwellenländern, in denen es kein zuverlässiges elektrisches Netz gibt, ideal geeignet, um klimaschädliche Dieselaggregate zu ersetzen. Gegenüber reinem Wasserstoff hätte Ammoniak, neben dem Herstellungsprozess, weitere große Vorteile: Ammoniak kann aus leicht verfügbaren, günstigen Elementen hergestellt erden, hat eine hohe Energiedichte, ist einfach zu transportieren und unkompliziert zu speichern. Gerade vor dem Hintergrund des fortschreitenden Klimawandels könnte die Cracker-Technologie daher dazu beitragen, die Treibhausgasemissionen zu senken.
Im Rahmen seiner Forschung arbeitet das Team mit Simulationsmodellen, untersucht aber auch reale Prototypen. Das Ergebnis soll am Ende idealerweise eine Anlage sein, „deren Bestandteile wie Reaktor, Brenner, Wärmetauscher und Isolierung optimal aufeinander abgestimmt sind“. Mittelpunkt der Technologie sei der Katalysator, für den in den kommenden Jahren der geeignetste Kandidat gefunden werden soll, erklären die Wissenschaftler.
Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
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