Technologie

Ammoniak als Energiespeicher

10.02.2020 - Ammoniak-Cracker wird direkt mit einer Brennstoffzelle gekoppelt.

Ein bisschen Wasser, etwas Stickstoff aus der Luft, und Strom aus dem Windpark: Ammoniak besteht aus leicht verfügbaren Rohstoffen, und es wird als grüner Energie­träger gehandelt. Hoch­effizient kann aus Ammoniak wiederum Wasserstoff hergestellt werden, um nutzbare Energie zu erzeugen. Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen UDE und des Zentrums für Brennstoff­zellen-Technik ZBT entwickeln dafür eine innovative Anlage: den Ammoniak-Cracker.

NH3-to-H2, in Worten „Ammoniak zu Wasserstoff“ lautet der Name des bis 2022 laufenden Projekts, an dessen Ende ein möglichst effizienter Cracker stehen soll, der direkt mit einer Brennstoffzelle gekoppelt werden kann. Im Labor des ZBT wird er entwickelt, Wissen­schaftler des UDE-Lehrstuhls Energie­technik unterstützen dabei. Dafür setzen die Forscher Simulations­modelle ebenso ein wie Unter­suchungen an realen Prototypen. Idealerweise steht am Ende des Projekts eine Anlage, deren Bestandteile wie Reaktor, Brenner, Wärmetauscher und Isolierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Mittelpunkt der Tech­nologie ist der Katalysator, für den in den kommenden Jahren der geeignetste Kandidat gefunden werden soll.

Ammoniak ist vielver­sprechend für eine nachhaltige, kohlenstofffreie Energieversorgung: Es kann aus leicht verfügbaren, günstigen Elementen hergestellt werden – künftig mit der Energie aus umwelt­verträglichen Quellen. Hierfür ließe sich Strom verwenden, der aus natürlichen Ressourcen kommt, sich aber bis heute nur unzureichend speichern lässt, etwa aus großen Photovoltaikanlagen oder Windparks. Bei Bedarf kann flüssiges Ammoniak mithilfe des Crackers wieder in seine Bestand­teile Wasserstoff und Stickstoff zerlegt werden. Das so erzeugte Gas setzt eine Brennstoffzelle in elektrische Energie um, als Abgas bilden sich wiederum nur Wasser, Stickstoff und Sauerstoff.

Solche ammoniak­versorgten Brennstoff­zellensysteme können beispiels­weise klima­schädliche Diesel­aggregate in Entwicklungs- und Schwellen­ländern ersetzen, in denen kein zuverlässiges elektrisches Netz vorhanden ist. Der Vorteil gegenüber einer direkten Nutzung von Wasserstoff: Ammoniak hat eine hohe Energie­dichte, ist einfach zu trans­portieren und unkom­pliziert zu speichern. NH3 bietet somit gerade bei der Heraus­forderung Klimawandel ein enormes Potenzial, Treibhaus­gasemissionen zu verringern.

UDE / JOL

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