Kurzbeschreibung:

Die Erzeu­gung von Ammo­niak aus erneu­er­baren Ener­gien ist eine der Haupt­auf­gaben im CAMPFIRE Bündnis. Ziel in diesem Teil­pro­jekt ist die Erwei­te­rung und Opti­mie­rung eines Reak­tor­kon­zeptes für die Synthese von Ammo­niak. 

In Weiter­ent­wick­lung des bishe­rigen Reak­tor­kon­zeptes auf der Basis von Strö­mungs­leit­ele­menten wird die Leis­tungs­dichte des Haber-Bosch-Reak­tors durch Hybri­di­sie­rung von zwei Betriebs­an­sätzen verbes­sert. Dabei wird der im Rahmen des Verbund­vor­ha­bens CF06_1 entwi­ckelte Reaktor mit Strö­mungs­leit­ele­menten, zu einem hybriden Schütt­bett-Fest­bett-Reaktor, mit inte­grierter aktiver Kühlung, weiter­ent­wi­ckelt und die aktive Kata­ly­sator-Ober­fläche erhöht. Des Weiteren wird die Wärme­inte­gra­tion des Fest­oxid-Elek­tro­ly­seurs durch einen inno­va­tiven Ansatz verbes­sert. Zur Kühlung werden hierbei die Edukte und Ther­moöle verwendet, welche auch in den verfüg­baren Anlagen zur Dampf­erzeu­gung für die Hoch­tem­pe­ratur-Elek­tro­lyse einge­setzt werden. Außerdem wird ein Scree­ning von Kata­ly­sa­toren für das neuar­tige hybride Haber-Bosch-Verfahren durch­ge­führt. 

Durch diese Opti­mie­rungen wird eine dyna­mi­sche Fahr­weise des Haber-Bosch-Reak­tors ermög­licht, welche für den Betrieb mit rege­ne­ra­tiven Ener­gien notwendig ist. Das im COIL umge­setzte Funk­ti­ons­muster der Anlage wird über eine Leis­tung von 200 kWel mit einer Produk­ti­ons­rate von 3–5 kg H2 verfügen. Dafür wird eine Steue­rung und Rege­lung für hybride Prozess­füh­rung erar­beitet. Ziel ist außerdem die Entwick­lung eines Hand­lungs­leit­fa­dens zur Geneh­mi­gung von dezen­tralen Ammo­ni­ak­syn­thesen zur Ener­gie­spei­che­rung und Zerti­fi­zie­rung von dekar­bo­ni­sierten Ener­gie­spei­chern. 

Abbil­dungen: Links — Schema einer Haber-Bosch-Anlage mit Reaktor, Gastren­nung und Kühler; Rechts — Abhän­gig­keit der Ammo­niak-Ausbeute vom Prozess­fenster im Haber-Bosch-Verfahren.