Professor Malte Behrens und Teilprojektleiter Dr. Shilong Chen vom Institut für Anorganische Chemie der CAU haben einen neuen Katalysator zur Rückgewinnung von Wasserstoff entwickelt (Bildquelle: Julia Siekmann, Uni Kiel)
Wasserstoff aus Regionen zu importieren, in denen Wind- und Solarstrom günstig ist, ist nicht einfach. Eine Alternative ist die chemische Umwandlung von Wasserstoff zu Ammoniak, das selbst bereits relativ viel Wasserstoff enthält. Für den Transport von Ammoniak über weite Strecken existiert bereits eine ausgereifte Infrastruktur. "Ammoniak lässt sich zum Transportieren einfach verflüssigen. Es wird heute schon im Megatonnenmaßstab hergestellt, weltweit verschifft und gehandelt und ist daher für uns interessant", sagt Chemiker Dr. Shilong Chen, Leiter des Kieler Teilprojekts im TransHyDE-Projekt AmmoRef.
Hier arbeiten die beiden Wissenschaftler aus dem CAU-Forschungsschwerpunkt KiNSIS (Kiel Nano, Surface and Interface Science) unter anderem mit Kollegen aus Berlin, Essen, Karlsruhe und Mülheim/Ruhr zusammen. Gemeinsam erforschen sie, wie sich Wasserstoff nach dem Transport wieder aus Ammoniak freisetzen lässt. Ihr neu entwickelter Katalysator könnte die Rückgewinnung von Wasserstoff deutlich beschleunigen.
Metallkombination macht Katalysator besonders aktiv
"Unser Katalysator hat zwei Besonderheiten“, betont Chen. „Zum einen besteht er aus den relativ günstigen Basismetallen Eisen und Cobalt. Zum anderen haben wir eine besondere Herstellungsmethode entwickelt, die eine sehr hohe Metallbeladung des Katalysators erlaubt." So bestehen bis zu 74 % des Materials aus aktiven Metallpartikeln. Diese wechseln sich mit Trägerpartikeln ab, so dass dazwischen Hohlräume im nanoskaligen Bereich entstehen – wie ein poröser, metallischer Nano-Schwamm. "Entscheidend ist außerdem die Kombination der beiden Metalle in einer gemeinsamen Legierung", erläutert Arbeitsgruppenleiter Behrens. Einzeln sind beide Metalle katalytisch weniger aktiv. Durch die Kombination entstehen hochaktive, bi-metallische Oberflächen mit Eigenschaften, die sonst nur von sehr viel teureren Edelmetallen bekannt sind.
Im AmmoRef-Konsortium, an dem auch Industrieunternehmen beteiligt sind, soll dieser Katalysator weiter untersucht und aus der Grundlagenforschung in die Anwendung übertragen werden.