13.03.2024 Trans­HyDE

Be­schleu­nig­te Frei­set­zung von Was­ser­stoff aus Am­mo­ni­ak

For­schen­de aus Trans­HyDE haben einen neuen Ka­ta­ly­sa­tor für die Ammoniak-​Reformierung ent­wi­ckelt. Er ist ak­ti­ver und kann kos­ten­güns­ti­ger her­ge­stellt wer­den als die bis­lang gän­gi­gen Ka­ta­ly­sa­to­ren. Dank des Er­folgs könn­te die Rück­ge­win­nung von Was­ser­stoff aus Am­mo­ni­ak bald deut­lich ef­fi­zi­en­ter ab­lau­fen.

Das KI-generierte Bild zeigt eine schwammartige Nano-Struktur
© Slanapo­tam – stock.adobe.com (KI-​generiert)

Der neu ent­wi­ckel­te Ka­ta­ly­sa­tor aus dem TransHyDE-​Projekt Am­mo­Ref be­steht aus Eisen und Co­balt. Bei bei­den Ma­te­ria­li­en han­delt es sich um Ba­sis­me­tal­le, die re­la­tiv güns­tig ge­han­delt wer­den. Die For­schen­den haben sie ge­mein­sam le­giert. Da­durch er­hal­ten die güns­ti­gen Me­tal­le Ei­gen­schaf­ten, die sonst nur von teu­ren Edel­me­tal­len be­kannt waren. Zudem hat das For­schungs­team eine be­son­de­re Her­stel­lungs­me­tho­de ent­wi­ckelt. Sie führt zu einem schwamm­ar­ti­gen Auf­bau des Ka­ta­ly­sa­tors: Me­tall­par­ti­kel, Trä­ger­par­ti­kel und Hohl­räu­me wech­seln sich ab. Da­durch wird eine hohe Me­tall­be­la­dung des Ka­ta­ly­sa­tors un­ter­stützt und es steht eine grö­ße­re ka­ta­ly­ti­sche Flä­che zur Ver­fü­gung.

Im nächs­ten Schritt wird der neue Ka­ta­ly­sa­tor in­ner­halb des TransHyDE-​Projekts in grö­ße­ren Men­gen her­ge­stellt und in die An­wen­dung über­tra­gen.

Was ist ein Ka­ta­ly­sa­tor?

Ein Ka­ta­ly­sa­tor ist ein Stoff, der eine che­mi­sche Re­ak­ti­on star­tet oder be­schleu­nigt – im bes­ten Fall ohne sich dabei selbst auf­zu­brau­chen. Er wird für un­ter­schied­li­che An­wen­dun­gen ein­ge­setzt und be­steht daher aus ver­schie­de­nen Ma­te­ria­li­en. Für die Spal­tung von Am­mo­ni­ak wer­den häu­fig Ka­ta­ly­sa­to­ren aus Me­tall ein­ge­setzt.

Damit ein Ka­ta­ly­sa­tor ef­fi­zi­ent ist, soll­te er mög­lichst güns­tig in der An­schaf­fung sein sowie sta­bil und zu­ver­läs­sig die Re­ak­ti­on un­ter­stüt­zen. Je schnel­ler die Spal­tung von Am­mo­ni­ak ab­läuft, desto we­ni­ger ex­ter­ne En­er­gie wird be­nö­tigt, um Was­ser­stoff aus Am­mo­ni­ak zu lösen.

Dank der Er­geb­nis­se aus dem TransHyDE-​Projekt Am­mo­Ref soll die Rück­ge­win­nung von Was­ser­stoff aus Am­mo­ni­ak – die Re­for­mie­rung – zu­künf­tig deut­lich ef­fi­zi­en­ter ab­lau­fen. Am­mo­ni­ak könn­te somit für den Wasserstoff-​Transport wei­ter an Be­deu­tung ge­win­nen. Die Idee: Grü­ner Was­ser­stoff wird am Er­zeu­gungs­ort – zum Bei­spiel in wind- oder son­nen­rei­chen Re­gio­nen der Erde – in Am­mo­ni­ak um­ge­wan­delt und nach Deutsch­land trans­por­tiert. Für Was­ser­stoff­an­wen­dun­gen wird der Was­ser­stoff am Ziel­ort wie­der aus dem Am­mo­ni­ak ge­löst. Der Vor­teil von Am­mo­ni­ak liegt in den eta­blier­ten Märk­ten der che­mi­schen In­dus­trie und im Düngemittel-​Bereich. Es ge­hört zu den meist pro­du­zier­tes­ten Che­mi­ka­li­en über­haupt. Welt­weit kennt man sich mit der Hand­ha­bung und dem Trans­port von Am­mo­ni­ak aus und kann auf eine be­stehen­de In­fra­struk­tur zu­rück­grei­fen. Mit neuen, ef­fi­zi­en­ten Ka­ta­ly­sa­to­ren würde sich zu­künf­tig auch die Spal­tung von Am­mo­ni­ak und somit der Ein­satz im En­er­gie­be­reich loh­nen.