Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel haben einen Wasserstoff-Katalysator entwickelt, um die Rückgewinnung von in Ammoniak umgewandelten Wasserstoff zu beschleunigen. Die Umwandlungsverluste sollen dadurch deutlich reduziert werden.
Deutschland kann seinen Bedarf an klimafreundlichem Wasserstoff vermutlich nur durch Importe aus Südamerika oder Australien decke. Doch für solche langen Transportwege ist es er notwendig, den Wasserstoff umzuwandeln – beispielsweise in Ammoniak. Anschließend muss er rückgewonnen werden.
Um diesen Prozess zu erleichtern, haben Forscher des Instituts für Anorganische Chemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) einen kostengünstigen und effektiven Wasserstoff-Katalysator entwickelt.
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Wasserstoff-Katalysator beschleunigt Freisetzung aus Ammoniak
Für die Energiewende spielt die Speicherung von Energie aus Wind- oder Solarkraft eine wichtige Rolle. Doch auch „die Speicherung von Energie in Form von chemischen Verbindungen wie Wasserstoff hat viele Vorteile“, so Malte Behrens, Professor für Anorganische Chemie an der CAU. Denn die Energiedichte sei hoch und die Chemie-Industrie benötige Wasserstoff für viele Prozesse.
Durch Elektrolyse mit Strom lässt sich aus erneuerbaren Energiequellen wiederum sogenannten „grüner Wasserstoff“ herstellen. Bei diesem Prozess entsteht kein CO2. Allerdings ist es nicht einfach Wasserstoff aus Regionen zu importieren, in denen Wind- und Solarstrom ausreichen vorhanden sind. Die chemische Umwandlung von Wasserstoff zu Ammoniak gilt aber als Alternative, da Ammoniak bereits relativ viel Wasserstoff enthält.
„Ammoniak lässt sich zum Transportieren einfach verflüssigen. Es wird heute schon im Megatonnenmaßstab hergestellt, weltweit verschifft und gehandelt und ist daher für uns interessant“, so Chemiker Dr. Shilong Chen. Die erforderliche Infrastruktur dafür existiere zudem bereits.
Gemeinsam mit weiteren Projektpartner unter suchen die Kieler Forscher bereits seit geraumer Zeit, wie sich Wasserstoff nach dem Transport wieder aus Ammoniak freisetzen lässt. Nun entwickelten sie einen Wasserstoff-Katalysator, der diesen Prozess deutlich beschleunigen soll.
Besondere Metallkombination
Malte Behrens erklärte dazu: „Ein Katalysator hat die Aufgabe, eine chemische Reaktion zu beschleunigen und ist damit direkt für die Effizienz von Stoff- und Energiewandlungen verantwortlich“.
Je schneller die Ammoniakreformierung dabei ablaufen kann, desto geringer seien die Umwandlungsverluste, die durch die chemische Speicherung in Ammoniak entstehen. Der Katalysator habe außerdem zwei Besonderheiten, so Teilprojektleiter Shilong Chen.
Zum einen besteht er aus den relativ günstigen Basismetallen Eisen und Cobalt. Zum anderen haben wir eine besondere Herstellungsmethode entwickelt, die eine sehr hohe Metallbeladung des Katalysators erlaubt.
Bis zu 74 Prozent des Materials bestehen laut den Forschern dabei aus aktiven Metallpartikeln. Im Wechsel mit den Trägerpartikeln entstehen wiederum Hohlräume im nanoskaligen Bereich. Die Kombination der Metalle in einer gemeinsamen Legierung sei dabei entscheidend.
Ziel der Forscher ist es nun, den Wasserstoff-Katalysator weiter zu untersuchen, in die Praxisanwendung zu bringen und in größeren Mengen herzustellen.
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