Ammoniak was ooit in de jaren tachtig van de voorbije eeuw de grote boosdoener in het milieu. Het was mede verantwoordelijk voor de zure regen. Nu zien wetenschappers de stof als groene energiebron omdat je het gemakkelijk en goedkoop kunt maken. Je hebt alleen wat water, stikstof en elektriciteit nodig. Dat laatste bij voorkeur uit duurzame bronnen zoals zonne-centrales of windmolenparken. Deze ammoniak kan vervolgens worden gebruikt om waterstof te produceren.

Dat kan weer worden gebruikt in bijvoorbeeld auto’s met brandstofcellen. Wetenschappers van de Universität Duisburg-Essen (UDE) en het Zentrums für BrennstoffzellenTechnik GmbH (ZBT) werken daarom aan een innovatieve installatie voor dit doel: de ammoniakkraker.

Het project heet “H3toH2”, d.w.z. “ammoniak tot waterstof”. Het resultaat moet een zo efficiënt mogelijke kraker zijn, die direct kan worden gekoppeld aan een brandstofcel. Normaal gesproken geldt de productie van waterstof voor brandstofcellen als duur en ingewikkeld. Waterstof is immers geen natuurlijk element en kan niet zomaar even worden gewonnen.

Bij de ammoniakkraker vindt de productie van waterstof plaats door middel van een zogenaamde “elektrolyse”. In dit proces worden de atomen van water (H2O) gesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O). Dit proces verbruikt echter veel elektriciteit en veroorzaakt een uitstoot van grote hoeveelheden CO2. Pas in de brandstofcel kan de energie weer worden omgezet in elektriciteit en blijft het restproduct water achter.

 

 

Dieselgenerator © Pixabay

Alternatief voor dieselgeneratoren

Onderzoekers van het ZBT en de UDE-voorzitter voor energietechnologie ontwikkelen momenteel de kraker in het eigen laboratorium van het Centrum voor Brandstofceltechnologie. Indien nodig kan de kraker vloeibare ammoniak weer afbreken in de samenstellende delen waterstof en stikstof. Een brandstofcel zet het op deze manier geproduceerde gas om in elektrische energie; de enige emissies die worden geproduceerd zijn water, stikstof en zuurstof.

Dergelijke brandstofcelsystemen op basis van ammoniak zijn bij uitstek geschikt ter vervanging van milieu-onvriendelijke dieselaggregaten in bijvoorbeeld ontwikkelingslanden en opkomende landen, waar geen betrouwbaar elektriciteitsnet bestaat. Naast het productieproces zou ammoniak nog andere grote voordelen hebben ten opzichte van zuivere waterstof. Ammoniak kan worden geproduceerd uit gemakkelijk verkrijgbare, goedkope elementen, heeft een hoge energiedichtheid, is gemakkelijk te transporteren en is simpel op te slaan. Vooral tegen de achtergrond van de voortschrijdende klimaatverandering zou deze technologie dus kunnen helpen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.

Als onderdeel van het onderzoek werkt het team met simulatiemodellen. Ze testen ook echte prototypes. Idealiter is het resultaat uiteindelijk een installatie “waarvan de onderdelen zoals reactor, brander, warmtewisselaar en isolatie optimaal op elkaar zijn afgestemd”. De wetenschappers leggen uit dat de technologie zich richt op de katalysator, waarvoor de komende jaren de meest geschikte kandidaat moet worden gevonden.

het project wordt gesubsidieerd door het Europesche Fonds voor regionale ontwikkeling (EFRE) gefördert.

Meer artikelen over het onderwerp waterstof vindt u via deze link.