Wasserstoff gilt als zukunftsträchtiger Energieträger. Durch Stromerzeugung mit dem Gas entstehen keine klimaschädlichen Emissionen, doch ihn zu speichern und zu transportieren, ist anspruchsvoll. Fraunhofer-Forschende wollen daher auf Ammoniak setzen. Bei hohen Temperaturen kann dieser zerlegt werden, und mit dem entstehenden Wasserstoff kann Strom erzeugt werden. Die Abwärme bei der Aufspaltung soll beispielsweise zum Heizen genutzt werden.

Ein Team von Wissenschaftlern um Laura Nousch vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden hat Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Stapel entwickelt, die Ammoniak direkt und mit hohem Wirkungsgrad in elektrische Energie umwandeln können. In der Anlage entstehen Strom und Wärme gemeinsam und das ohne CO2-Emissionen.

Durch den langjährigen und flächendeckenden Einsatz von Ammoniak in der chemischen Industrie sei der Umgang mit dem Stoff etabliert, erklärt Nousch. Und sagt weiter: "Für die klimafreundliche Herstellung von Strom und Heizenergie ist Ammoniak ein ideales Ausgangsmaterial." Im Prozess der Energiegewinnung wird die Stickstoff-Wasserstoff-Verbindung auf 300 Grad Celsius und mehr erhitzt und zerfällt in seine Bestandteile. Stickstoff und Wasserdampf werden als Abluft abgeführt, der Wasserstoff in eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle geleitet. Dort wird das Gas gespaltet, die freiwerdenden Elektronen fließen und erzeugen Strom. Die elektrochemische Reaktion produziert auch Wärme. Nousch erklärt: "Diese wird zum einen verwendet, um die hohe Temperatur im Cracker zu halten, und zum anderen als Abwärme entkoppelt. Dann kann sie beispielsweise für eine Gebäudeheizung eingesetzt werden."

Beim Bau der neuen Anlage nutzte das Fraunhofer IKTS die jahrzehntelange Forschung bei keramischen Brennstoffzellen-Stapeln. Der Wirkungsgrad der jetzt gebauten Anlage liegt bei 60 Prozent und sei vergleichbar mit dem von Erdgas-basierten Verfahren. Das System könne für kleinere Industrieunternehmen, Kommunen oder Stadtwerke nützlich sein. Die Erprobung und Optimierung stehe noch am Anfang. Nousch ist zuversichtlich: "Durch die gezielte Auslegung und ein intelligentes thermisches Management sowie anderen Modifikationen, etwa an Leistung und Größe der Brennstoffzellen-Stapel, sind wir in der Lage, gerade auch für kleine und mittlere Unternehmen maßgeschneiderte Lösungen zur klimafreundlichen Strom- und Wärmeerzeugung zu entwickeln."

idw/jar