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Dünnschichten

Die Herzstücke der CAMPFIRE-Energietechnologien sind elektrokeramische Membranen mit Perowskitstrukturen, die dünner als der Millionstel eines Meters sind und besonders kostengünstig und ressourcenschonend hergestellt werden können. Perowskite erweisen sich als äußerst vorteilhaft hinsichtlich der Betriebstemperaturen, ihrer mechanischen Belastbarkeit, der physikalisch-chemischer Eigenschaften und der Temperaturbeständigkeit als Hochtemperatur-Elektrolytmaterialien und können Sauerstoffionen, Protonen und Elektronen leiten.

Grüner Ammoniak

In Zukunft sollen die weltweit etablierten konventionellen Pfade in der Ammoniaksynthese, die auf fossilen Brennstoffen beruhen, abgelöst und dezentralisiert werden. Erstmalig soll dadurch die direkte Ammoniakerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen wirtschaftlich und im Industriemaßstab realisierbar werden. Im Rahmen von CAMPFIRE werden dafür innovative Energietechnologien mit hoher Prozesseffizienz und niedrigen Kosten für die Ammoniaksynthese aus regenerativem Strom entwickelt. Oxidionenleitende Membranen ermöglichen ein effizientes Festkörper-Elektrolyseverfahren (SOEC) für die Wasserstoffsynthese aus Wasserdampf. Gemischtleitende Sauerstoff-Separationsmembranen können für die Bereitstellung von Stickstoff aus überall verfügbarer Umgebungsluft eingesetzt werden. Somit kann grüner Ammoniak besonders effizient mittels Haber-Bosch-Prozess unter Realisierung hoher Volumenströme aus Wind- oder Solarstrom hergestellt werden. Unter Einsatz von Wind- und Solarstrom kann aus Luft und Wasser durch den Einsatz von protonenleitenden Membranen auch direkt Ammoniak erzeugt werden. Dieses neue Verfahren ist eine kostengünstige und energieeffiziente Alternative zum konventionellen Haber-Bosch-Prozess.

Maritime Antriebe

Ammoniak ermöglicht die Dekarbonisierung der maritimen Schifffahrt. Es ist bei Normaltemperatur bereits bei 8 bar verflüssigbar (bei Normaldruck bei -33°C) und kann daher leicht gespeichert und transportiert werden. Ammoniak ist wasserstoffreich und enthält Energiemengen, die mit Methanol vergleichbar sind. Im Forschungsvorhaben CAMPFIRE werden neue Technologien für die Nutzung von Ammoniak als Energieträger für die emissionsfreie Schifffahrt entwickelt und etabliert. Unser Ziel ist der Einsatz von Ammoniak in Verbrennungsmotoren und Gasturbinen in der Binnen- und Seeschifffahrt sowie die Entwicklung von Systemen für die direkte Verstromung von Ammoniak in einer Brennstoffzelle mit keramischen Membranen. Der besondere Clou: Die Endprodukte sind nur Wasser und Stickstoff, welcher gefahrlos an die Luft zurückgegeben werden kann.