Edelmetallfreie Katalysatoren zur energieeffizienten Rückgewinnung von Wasserstoff aus Ammoniak als Treibhausgasneutralem Wasserstoff- und Energiespeicher

Die Transformation der chemischen Industrie hin zu einer CO2-neutralen H2-Wirtschaft erfordert effiziente und nachhaltige Technologien zur Speicherung und Bereitstellung von Wasserstoff. Ammoniak gilt als besonders vielversprechender H2-vektor, da er kohlenstofffrei ist und sich vergleichsweise einfach speichern und transportieren lässt. Eine zentrale Herausforderung stellt jedoch die energieeffiziente Rückgewinnung von Wasserstoff durch thermische NH3-Spaltung dar. Derzeit werden dafür vor allem Ruthenium- oder Nickel-Katalysatoren untersucht, da sie hohe Umsätze bei moderaten Temperaturen ermöglichen. Diese Systeme sind jedoch kostenintensiv, rohstoffkritisch oder toxikologisch bedenklich. Vor dem Hintergrund steigender Anforderungen an Ressourceneffizienz und strategische Unabhängigkeit im Rahmen der nationalen und europäischen Wasserstoffstrategie gewinnt die Entwicklung EM-freier Alternativen zunehmend an Bedeutung.
Das Forschungsvorhaben zielt daher auf die systematische Entwicklung EM-freier Katalysatorsysteme für die NH3-Spaltung ab. Im Mittelpunkt steht dabei das rationale Design von Materialien auf Basis nicht-edelmetallischer Komponenten, deren physiko-chemischen Eigenschaften gezielt variiert werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung von Desaktivierungseffekten sowie der Entwicklung geeigneter Stabilisierungsstrategien für den industriellen Einsatz. Ergänzend erfolgt eine reaktionstechnische und techno-ökonomische Bewertung der entwickelten Systeme, um ihre Übertragbarkeit in praxisnahe Anwendungen sicherzustellen.
Die Ergebnisse schaffen die wissenschaftliche Grundlage für eine neue Generation kostengünstiger, toxikologisch unbedenklicher Katalysatoren und stärken insbesondere KMU im Anlagen- und Maschinenbau. Damit trägt das Vorhaben zur technologischen Souveränität Deutschlands, zur Etablierung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette und zur langfristigen Wettbewerbsfähigkeit im Bereich NH3-basierter H2-Systeme bei.

Es wird ein Forschungsvorhaben im Rahmen der IGF angestrebt. Der Antrag wurde zur Begutachtung eingereicht.