„Seine Stärke kann der Ammoniak als Speichermedium in der dezentralen Anwendung verstärkt ausspielen.“
Herr Mahr im Interview über Herausforderungen beim Cracken und der katalytischen Nachreinigung von Ammoniak als Wasserstoffspeichermedium.
Jochen Mahr, Projektleiter für das Projekt zur Zerlegung von Ammoniak
Herr Mahr, Sie leiten das Projekt Ammoniakzersetzung, um künftig Ammoniak als Carrier für Wasserstoff einzusetzen. Was zeichnet Ammoniak als potentiellen Speicher für Wasserstoff aus?
Mahr: Ammoniak ist eine bewährte und bekannte Chemikalie von der jährlich ca. 150 Mio. t produziert werden. Der Transport und die Lagerung ist unkompliziert und weltweit erprobt. Ammoniak ist giftig aber hat eine geringe Explosionsgefahr und ist keine Kohlenstoffquelle. Das macht Ammoniak zu einer interessierten Möglichkeit Wasserstoff, insbesondere grünen Wasserstoff, zu speichern und zu transportieren und dann vor Ort als Energiequelle einzusetzen, pur oder umgewandelt als Wasserstoff. Und dies ganz ohne CO2 .
Wo kann Ammoniak als H2-Speichermedium eingesetzt werden?
Mahr: Ammoniak kann in vielen Bereichen als Speichermedium eingesetzt werden. Im Verkehrssektor z.B. in Zügen und Lastverkehr, im Gebäudesektor für Blockheizkraftwerke und Heizungen oder auch im Katastrophenfall für Netzersatzanlagen. Seine Stärke kann der Ammoniak als Speichermedium in der dezentralen Anwendung verstärkt ausspielen.
Welche Wasserstoffmenge kann in Ammoniak gespeichert werden?
Mahr: Aus 1 kg Ammoniak kann man ungefähr 190 g Wasserstoff erzeugen. Übertragen auf einen durchschnittlichen PKW würde dies bedeuten, dass man mit einer Tankfüllung (ca. 21 kg Ammoniak), eine Reichweite von ca. 400 km erzielt. Dies sind im flüssigen Zustand ca. 31 Liter Ammoniak. Ammoniak wird bei – 33°C flüssig oder ab 9 bar bei Raumtemperatur.
Was versteht man unter dem „Cracken“ von Ammoniak?
Mahr: Ammoniak hat die chemische Summenformel NH3. Cracken bedeutet das NH3 in seine Bestandteile Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2) aufgespalten wird. Dies geschieht in der Regel durch Zuführung von thermischer oder elektrischer Energie.
Welche Herausforderungen entstehen beim Cracken von Ammoniak?
Mahr: Zum Cracken benötigt man eine gewisse Menge an Energie. Eine Herausforderung wäre diese Energie zu senken, um die Rückumwandlung zu Wasserstoff günstiger zu gestalten. Dies kann z.B. über einen Katalysator geschehen oder über ein intelligentes Wärmerückgewinnungssystem des Crackers. Diese Entwicklungen sind aufwendig, benötigen hohe finanzielle Aufwendungen, einen hohen Zeitaufwand und bergen ein gewisses Risiko, ob sich die investierten Ressourcen langfristig lohnen.
Was genau versteht man unter katalytischer Nachreinigung und welche Herausforderung stellt diese dar?
Mahr: Nach dem Cracken von Ammoniak ist noch zu viel Ammoniakgas in dem Gasgemisch vorhanden um dieses in einer PEM-Brennstoffzelle zu nutzen. Dieser Restammoniak wird mit Hilfe eines Katalysators z.B. in Stickstoff und Wasser umgewandelt. Dies nennt man eine katalytische Reaktion. Die Herausforderung dabei ist, dass nur die gewünschte Reaktion in einer gewissen Reaktionszeit stattfindet damit die Nachreinigung in einem Cracker integriert werden kann.
Welche Gefahrenstoffe entstehen und wie wird mit diesem umgegangen?
Mahr: Außer dem Ammoniak an sich sind keine weiteren Gefahrenstoffe in dem CO2-freien Prozess. In der Prozessführung ist aber von großer Bedeutung, dass keine Treibhausgase, in diesem Fall schädliche Stickoxide, emittiert werden.
Inwieweit wird die Brennstoffzelle negativ beeinflusst?
Mahr: Durch Ammoniak, selbst wenige ppm, wird die Zellleistung der PEM-Brennstoffzelle negativ beeinflusst und führt in den meisten Fällen zu irreparablen Schädigung z.B. im Elektrolyt oder der Brennstoffzellenmembran. Dies gilt es zu verhindern damit die Brennstoffzelle eine hohe Lebensdauer hat.
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