Projekt Nr. 103

Prof. Dr. Marcus Rose
Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Chemie, Technische Chemie II

 

Eine globale Wasserstoffwirtschaft auf der Basis von erneuerbaren Energien und Rohstoffen spielt eine entscheidende Rolle auf dem Weg zu einer nachhaltigen, defossilisierten Wirtschaft. Die chemische Speicherung von Wasserstoff in Form von Ammoniak ermöglicht höchste Speicherdichten, da er bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur verflüssigt werden kann. Zudem steht überall Stickstoff aus der Luft für die Speicherung zur Verfügung und kann leicht wieder freigesetzt werden. Der Wasserstoff wird über die thermokatalytische Zersetzung von Ammoniak gewonnen. Trotz der Verfügbarkeit geeigneter Crack-Katalysatoren besteht ein großer Innovationsbedarf hinsichtlich der Effizienz der Katalysatoren und der Reaktionstechnik.

 

In diesem Projekt soll das Potenzial eines neuartigen Katalysatorkonzepts für das Ammoniak-Cracken aufgegriffen, systematisch untersucht und weiterentwickelt werden. Das Konzept basiert auf der Maximierung der Aktivität von reichlich vorhandenen und kostengünstigen Basis-Übergangsmetallen, insbesondere Nickel, indem über ein innovatives Synthesekonzept eine sehr große Dispersion realisiert und zusätzlich synergistische Effekte mit dem Trägermaterial erzeugt werden. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Generation von Katalysatoren für das Ammoniak-Cracken auf der Grundlage eines systematischen, wissensbasierten Ansatzes. Die folgenden zentralen Forschungsfragen werden in diesem Projekt behandelt:

1) Welche Trägermaterialien oder sogar Mischungen sind bei der Ammoniakspaltung mit Ni als metallischer Komponente besonders aktiv?
2) Welche Rolle spielen saure und basische Zentren oder deren Koexistenz für die Aktivität?
3) Gibt es Trends in Bezug auf die Stärke und die Anzahl der verschiedenen aktiven Zentren?
4) Wie dispergiert und stabil sind die über die alternative Route hergestellten Nickel-Trägerkatalysatoren?

Zur Beantwortung dieser Fragen kombiniert das Projekt Untersuchungen zur Synthese und Charakterisierung innovativer Katalysatorsysteme mit katalytischen Tests, um neben dem wissenschaftlichen Verständnis der Wechselwirkung zwischen Metall und Träger auch die industrielle Machbarkeit dieser neuen Katalysatorgeneration zu demonstrieren.