Das Projekt "NHtry: Mikroreaktoren zur elektrochemischen Synthese von Ammoniak als Energieträger und Wasserstoffspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Vorarlberg GmbH durchgeführt. Ammoniak ist nicht nur eine essentielle Basischemikalie sondern auch ein interessanter Energieträger und kohlenstofffreier, kovalenter Wasserstoffspeicher. Die Herstellung von Ammoniak, geschieht heute kommerziell ausschließlich basierend auf fossilen Rohstoffen und ist für 1% der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die Entwicklung von alternativen Verfahren zur nachhaltigen Produktion von Ammoniak in geschlossenen Stoffkreisläufen ist eine zentrale technologische Herausforderung des 21. Jahrhunderts.
Ammoniak ist aufgrund seiner hohen Energiedichte, seinem hohen Wasserstoffgehalt und der bestehenden sicheren großtechnischen Infrastruktur ein idealer chemischer Energieträger. Im Gegensatz zu anderen Wasserstoffträgern enthält Ammoniak keinen Kohlenstoff. Stattdessen erfüllt Stickstoff die Rolle des zentralen Trägerelements. Aufgrund seiner hohen Konzentration kann Stickstoff aus der Atmosphäre mit weit geringerem energetischem Aufwand gewonnen werden als Kohlenstoff (via Kohlendioxid). Stickstoff eignet sich folglich besonders gut als Basis eines nachhaltigen Treibstoffsystems mit geschlossenen Stoffkreisläufen.
Im vorliegenden Sondierungsprojekt bündeln die Forschungszentren Mikrotechnik (FZMT) und Energie (FBE) der FH Vorarlberg ihre Ressourcen um die Machbarkeit der Produktion von Ammoniak mittels elektrochemischer Mikroreaktoren als nachhaltige und skalierbare Alternative zu den heute eingesetzten fossil basierten Verfahren zu untersuchen. Die Ziele des Sondierungsprojekts sind: 1) Der Aufbau eines Prüfstands für die Entwicklung und Untersuchung elektrochemischer Mikroreaktoren zur Herstellung von Ammoniak und Wasserstoff, 2) der Bau und die Demonstration eines Reaktorprototypen, 3) die Demonstration der Herstellung mikro- und nanostrukturierter Zellmembranen, 4) die Durchführung einer wirtschaftlichen Analyse der vorgeschlagenen Technologien und 5) die Vorbereitung eines größeren Forschungs- und Innovationsprojekts und die Gründung eines entsprechenden Konsortiums.
Der vorgeschlagene Ansatz ist ausgesprochen innovativ da er im Gegensatz zu den heute eingesetzten industriellen Prozessen 1) völlig CO2 neutral ist, 2) die Möglichkeit bietet fluktuierenden Strom aus erneuerbaren Quellen chemisch bei hohen Energiedichten zu speichern, 3) Verfahren basierend auf elektrochemischen Mikroreaktoren durch Parallelisierung beliebig skalierbar sind und dadurch für Nischen- oder Inselanwendungen den Einsatz von NH3 als chemischen Energiespeicher auf kleiner Skala überhaupt erst möglich machen, 4) Mikroreaktoren aufgrund der geringen Stoffmengen sicher und gut kontrollierbar sind, 5) etablierte mikrotechnologischen Verfahren zur Massenproduktion genutzt werden können und somit eine schnelle Kommerzialisierung ermöglichen. (Text gekürzt)