Diese Brennstoffzelle gewinnt Strom direkt aus Ammoniak

Wasserstoff wird als wichtiger Energieträger für die Zukunft gehandelt. Das Gas kann direkt verbrannt werden und nicht nur Hitze, sondern in Brennstoffzellen auch Strom erzeugen. Allerdings kommt Wasserstoff auch mit seinen eigenen Nachteilen in Sachen Transport und Speicherung. Eine mögliche Abhilfe für diese Probleme ist der Einsatz von Ammoniak als chemischer Zwischenspeicher für den Wasserstoff. Allerdings werden hohe Temperaturen benötigt, um den Wasserstoff anschließend wieder zurückzugewinnen. Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS hat nun vielleicht eine Lösung für diese Problematik gefunden: Ein elektrochemisches System, das Strom aus Ammoniak erzeugen kann und dabei nur wenig Energie verbraucht.

Kombi-System

Um aus Ammoniak wieder nutzbaren Sauerstoff zu gewinnen, sind Temperaturen von mehr als 300 Grad nötig, was mit einem entsprechenden Energieaufwand einhergeht. Dem Team rund um Laura Nousch vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS gelang es, diesen Energiebedarf in einem Kombi-System auf clevere Art und Weise zu decken,, indem sie die Ammoniakspaltung mit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle koppelten.

Es handelt sich dabei um einen Demonstrator, in dem ein integrierter Cracker das Ammoniak bei Temperaturen von mindestens 300 Grad Celsius wieder in seine Bestandteile Stickstoff und Wasserstoff auf. Anschließend fließt der Wasserstoff direkt in die anliegende Hochtemperatur-Brennstoffzelle ab. Dort wird er gespalten und dadurch Strom erzeugt. Den Stickstoff gibt das System dann wieder in die Umwelt ab, wo er keinen Schaden anrichten kann.

Die elektrochemische Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugt nicht nur Strom, sondern auch Wärme. Hinzu kommt, dass bei der Verstromung des Wasserstoffs in der Regel etwas Wasserstoff übrig bleibt, der dann ebenfalls mit Sauerstoff zu Wasser verbrannt werden kann – eine Reaktion, bei der ebenfalls Wärme entsteht. Diese Wärme wird dann verwendet, um die Temperatur im Cracker zu halten. Außerdem wird sie als Abwärme entkoppelt und kann dann etwa für die Heizung eines Gebäudes eingesetzt werden. Der Wirkungsgrad des Wärmekreislaufs erreicht etwa 60 Prozent, was der Effizienz von erdgasbasierten Verfahren entspricht.

Sogar ein mobiler Einsatz ist denkbar

Die Kombi-Anlage könnte vor allem dort zum Einsatz kommen, wo es nur wenig Platz für Wasserstofftanks gibt. Auch Unternehmen und Kommunen, die nicht direkt an ein zukünftiges Wasserstoffnetz angeschlossen sind könnten die Technologie einsetzen. Und auch eine mobile Anwendung ist möglich, etwa auf großen Schiffen als Alternative zu konventionellen Antrieben.

„Als Wasserstoffträger bietet Ammoniak eine hohe Energiedichte und ist zugleich relativ einfach zu speichern und zu transportieren. Für die klimafreundliche Herstellung von Strom und Heizenergie ist Ammoniak deshalb ein ideales Ausgangsmaterial„, so Nousch.

via Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

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