Wasserstofffreies Water2Ammonia - Elektrochemischer Doppelreaktor zur direkten NH3-Synthese aus Wasser
Ref.-Nr. 7263
Keywords: Elektrochemische Ammoniaksynthese, Lithium-vermittelte Stickstoffreduktion (LiNRR), Palladiummembran, Nachhaltige Wasserstoffnutzung, Gekoppelte elektrochemische Prozesse, Alternative zum Haber-Bosch-Verfahren, Wasserstoffdurchlässige Membran, Effizienzsteigerung in der NH₃-Produktion, CO₂-Reduktion, Modulare & skalierbare Technologie
Die steigende Nachfrage nach nachhaltiger „grüner Chemie“ erfordert neue Technologien zur Energieumwandlung und -synthese. Wissenschaftler der Universität Bonn entwickelten eine innovative Methode und einen elektrochemischen Dual-Faradaic Palladium Membrane Reactor (F2PMR), um Ammoniak aus Wasser und Stickstoff ohne Zwischenschritt der (gasförmigen) Wasserstoffbildung zu erzeugen. Im Vergleich zum energieintensiven Haber-Bosch-Verfahren verwendet das neue System Wasser als direkte Quelle für atomaren Wasserstoff und bietet eine nachhaltige Alternative. Aufgrund der neuen Zwillingsgeometrie der elektrochemischen Zelle fungiert eine feste Metallfolie als gemeinsame Elektrode und gleichzeitig als selektive Wasserstoffmembran. Eine direkte Kopplung von Wasserstoffquelle und elektrochemischer Stickstoffhydrierung führt zur Ammoniakbildung im selben Reaktor. Die Elektroerzeugung von atomarem Wasserstoff findet an der gemeinsamen Elektrode in einer Kammer statt, während die lithiumvermittelte Stickstoffreduktionsreaktion (LiNRR) auf der anderen Seite der Elektrode in der zweiten Zellkammer stattfindet. Diese Kopplung erhöht die Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Einkammersystemen um 200 %.
Vorteile
- Effizienzsteigerung
- Nachhaltige NH3- Synthese
- Modulare Anwendung
- CO2 Reduktion
Kommerzielle Anwendung
Die Technologie bietet großes Potenzial für Energiespeicherung und -transport. Im Vergleich zu Wasserstoff ist Ammoniak leicht komprimierbar und kann durch Brennstoffzellen in elektrische Energie umgewandelt werden. Zusätzlich ergeben sich Vorteile für die chemische Industrie, da sie eine nachhaltige Ammoniakproduktion aufbauen und wasserstoffbasierte Prozesse vermeiden kann. Aufgrund ihrer Skalierbarkeit kann sie sowohl in großindustriellen Anlagen als auch in modularen, dezentralen Systemen eingesetzt werden. Insbesondere in Märkten mit hohen Energiekosten oder strengen Umweltauflagen ermöglicht die Technologie eine ökonomisch und ökologisch vorteilhafte Alternative zu konventionellen Verfahren. Als potenzielle Anwedungsgebiete können folgende Branchen adressiert werden:
- Energiespeicherung & -umwandlung (chemische Energieträger)
- Nachhaltige Chemie (Stickstoff- & CO2-Reduktion)
- Wasserstoffwirtschaft (effiziente H2-Bereitstellung)
Aktueller Stand
Es wurde erste Tests im Labormaßstab umgesetzt. Eine Anmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt ist erfolgt, weitere internationale Nachanmeldungen sind im Prioritätsjahr möglich. Wir bieten interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizenzierung sowie die Weiterentwicklung dieser Technologie in Zusammenarbeit mit der Universität Bonn an.
Technologie-Reifegrad
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Versuchsaufbau in Einsatzumgebung
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Eine Erfindung der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
