Robert Klatt
Ein neues elektrochemisches System mit einem Cracker und einer Brennstoffzelle produziert aus Ammoniak klimafreundlichen Strom. Dank eines Wärmekreislaufs erreicht das System einen hohen Wirkungsgrad.
Dresden (Deutschland). Wasserstoff ist einer der zentralen Energieträger der kommenden Jahrzehnte und soll schon bald einen Hyperschalljet mit Mach 5 (6.175 km/h) antreiben oder Erdgas in Heizungen ersetzen. Das Gas kann entweder direkt verbrannt werden oder in Brennstoffzellen Strom produzieren. Problematisch ist jedoch, dass Wasserstoff eine sehr geringe Dichte hat und zum Transport und zum Speichern unter hohem Energieaufwand verdichtet werden muss.
Anstatt Wasserstoff direkt zu nutzen, kann Ammoniak als Zwischenspeicher für das Gas dienen. Weil Ammoniak bereits bei einer Temperatur von „nur“ minus 40 Grad Celsius flüssig wird, kann es deutlich einfacher transportiert und gespeichert werden. Um Ammoniak in Wasserstoff umzuwandeln, sind jedoch Temperaturen von über 300 Grad Celsius nötig.
Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS (Fraunhofer IKTS) haben nun ein System entwickelt, das eine Ammoniakspaltung und eine Brennstoffzelle kombiniert, um aus Ammoniak klimafreundlichen Strom produzieren zu können.
Das elektrochemische System spaltet zunächst bei einer Temperatur von mehr als 300 Grad Celsius das Ammoniak in Stickstoff und Wasserstoff. Anschließend spaltet eine Brennstoffzelle den Wasserstoff und produziert dadurch Strom. Der Stickstoff ist unschädlich für die Umwelt und wird deshalb in die Luft freigesetzt.
Innerhalb der Brennstoffzelle entsteht neben der elektrischen Energie auch Wärme, die in dem neuen System ebenfalls verwendet wird. Dank des Wärmekreislaufs erreicht das System einen Wirkungsgrad von 60 Prozent. Die Effizienz liegt also auf dem Niveau von erdgasbasierten Methoden.
„Sie wird zum einen verwendet, um die hohe Temperatur im Cracker zu halten, zum anderen wird sie als Abwärme entkoppelt. Dann kann sie beispielsweise für eine Gebäudeheizung eingesetzt werden.“
Laut den Forscher ist die Anlage besonders gut geeignet für Orte, an denen keine großen Wasserstofftanks platziert werden können und für Unternehmen und Städte, die nicht an das noch kommende Wasserstoffnetz angeschlossen werden. Zudem erlaubt die kompakte Bauform eine mobile Nutzung, etwa auf großen Schiffen.
„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.“
