Ammoniak effizient zu Wasserstoff und Düngemittel: neue Methode aus Deutschland revolutioniert die Produktion

BerlinEin Forscherteam der University Alliance Ruhr in Deutschland hat eine neue Methode zur Umwandlung von Ammoniak in Wasserstoff und Nitrit, einen wesentlichen Bestandteil von Dünger, entdeckt. Dies könnte die Produktion von Wasserstoff und Düngemitteln revolutionieren, die bisher durch separate Verfahren erfolgt.

Bahnbrechende Innovationen:

• Entwicklung eines neuartigen Katalysators
• Kombination des umgekehrten Haber-Bosch-Prozesses mit Wasserelektrolyse
• Erzeugung einer Doppelproduktion von Wasserstoff und Nitrit
• Einsatz von Gasdiffusionselektroden für die Ammoniak-Zufuhr

Wasserstoff kann durch die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen werden. Damit dieser Prozess umweltfreundlich ist, muss erneuerbare Energie eingesetzt werden. Deutschland hat jedoch nicht genug Fläche, um große Mengen an erneuerbarer Energie zu erzeugen und müsste daher Wasserstoff importieren. Der Transport von Wasserstoff ist schwierig, da er entweder auf minus 253 Grad Celsius abgekühlt oder unter hohem Druck gehalten werden muss. Beides erfordert viel Energie.

Ammoniak: Effiziente und Energiereiche Alternative

Ammoniak ist eine einfachere und effizientere Option. Es verflüssigt sich bei minus 33 Grad Celsius und enthält mehr Energie. Ein Tank mit flüssigem Ammoniak kann etwa 2,5-mal mehr Energie speichern als ein Tank mit flüssigem Wasserstoff. Bei der Ankunft wird Ammoniak in der Regel durch das umgekehrte Haber-Bosch-Verfahren wieder in Wasserstoff umgewandelt.

Ein deutscher Forschergruppe hat einen Weg gefunden, diesen Prozess zu optimieren. Indem sie einen zusätzlichen Elektrolyseschritt hinzufügten, der Ammoniak und Wasser in Nitrit und Wasserstoff umwandelt, konnten sie die Wasserstoffausbeute verdoppeln. Zudem entsteht Nitrit, das zu Dünger weiterverarbeitet werden kann.

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Das Forscherteam setzte Gasdiffusionselektroden ein, um Ammoniak in Gasform bereitzustellen – eine neue Herangehensweise in diesem Forschungsbereich. Zuvor wurde Ammoniak stets in gelöster Form verwendet, was gewisse Einschränkungen mit sich brachte. Sie standen vor der Herausforderung, einen Katalysator zu finden, der Ammoniak direkt in Nitrit statt in Stickstoff umwandeln konnte. Das Team testete verschiedene mehrmetallische Katalysatoren und erzielte eine Umwandlungsrate von 87 % der übertragenen Elektronen in Nitrit.

Diese Methode verhindert ebenfalls die Entstehung von unerwünschtem Sauerstoff bei der Wasserspaltung. Die Arbeit des Teams zeigt, dass diese neue Idee umsetzbar ist, doch sie ist noch weit von einer großtechnischen Anwendung entfernt. Obwohl sich die Forschung noch in einem frühen Stadium befindet, könnte sie erhebliche Vorteile für die Wasserstoff- und Düngemittelindustrie bringen.

Durch die Kombination dieser Maßnahmen können Energieverbrauch und Kosten gesenkt werden, was die Produktion umweltfreundlicher macht. Diese Strategie ist besonders vorteilhaft für Länder wie Deutschland, das Wasserstoff importieren muss, da der Platz für erneuerbare Energieanlagen fehlt.

Diese Forschung zeigt vielversprechende Ansätze, bedarf jedoch weiterer Verfeinerung, bevor sie breit anwendbar ist. Die gleichzeitige Herstellung von Wasserstoff und Dünger aus Ammoniak könnte die Energieeffizienz steigern und die Transportkosten senken.