Kurzbeschreibung:

Ammo­niak wird als eine der meist­pro­du­zierten Chemi­ka­lien der Welt heute haupt­säch­lich aus fossilen Ener­gie­trä­gern nach dem Haber-Bosch-Verfahren herge­stellt. Dieser Prozess ist für 1.5 % der welt­weiten Kohlen­stoff­di­oxid-Emis­sionen verant­wort­lich.  Ange­sichts der Notwen­dig­keit, die damit verbun­denen Auswir­kungen auf das Klima zu redu­zieren, kann Ammo­niak jedoch auch auf elek­tro­che­mi­schem Weg aus Stick­stoff, Wasser und Strom aus erneu­er­baren Ener­gien herge­stellt werden. Inner­halb des CF04_2 Projektes werden Zellen in Form eines einseitig geschlos­senen Hohl­zy­lin­ders aus Hoch­leis­tungs­ke­ra­miken herge­stellt. Jede dieser Zellen besteht aus zwei Elek­troden, welche die chemi­sche Reak­tion an der jewei­ligen Ober­fläche unter­stützen und einem Elek­tro­lyten, der bei Tempe­ra­turen von 450 °C leit­fähig für Protonen werden. An der Innen­seite der Zelle wird so Wasser­stoff oder Wasser­dampf oxidiert und die dabei frei­wer­denden Protonen können durch den Elek­tro­lyten zur gegen­über­lie­genden Elek­trode diffun­dieren, wo der Stick­stoff zu Ammo­niak redu­ziert wird. Der Elek­trolyt wird als Dünn­schicht imple­men­tiert, um die Effi­zienz des Systems zu steigern.

Wich­tige Pfeiler des Projektes sind die Mate­ri­al­syn­these und ihre Ferti­gungs­pro­zesse sowie die Gestal­tung der Zell­in­te­gra­tion.  Abschlie­ßend werden drei Zellen elek­trisch zu einem tubu­laren Stack­modul zusam­men­ge­schaltet und hinsicht­lich ihrer Ammo­niak-Produk­ti­ons­raten bei Drücken bis zu 80 bar getestet. Das Ziel ist die Demons­tra­tion der Fest­kör­per­am­mo­ni­ak­syn­these auf kleiner Skala mit dem Ausblick die entwi­ckelten Stack­mo­dule zu größeren Modulen zusam­men­schalten zu können. Somit wird in Zukunft die Ammo­ni­ak­syn­these nicht nur umwelt­freund­lich, sondern auch beliebig skalierbar und damit dezentral.