PLEKTRON
Plasmaunterstützte Elektrodenprozesse an elektrochemischen Zellen für die Energieumwandlung
Motivation
Ammoniak (NH3) ist einer der wichtigsten Grundstoffe für die Industrie, die Landwirtschaft und die Lebensmittelproduktion und spielt als Energieträger eine zunehmende Rolle. Die industrielle Erzeugung erfolgt mit Hilfe des Haber-Bosch- Verfahrens, das aufgrund hoher Temperaturen und Drücke mit einem enormen technischen Aufwand verbunden ist. Dieses Forschungsvorhaben hat die Entwicklung eines neuen dezentralen Ansatzes zur Synthese von Ammoniak aus Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) zum Ziel, bei der die Elektrokatalyse mit einem Niedertemperaturplasma kombiniert wird.
Mit diesem Konzept wird eine wissenschaftliche Fragestellung aus dem Bereich der Photonik hinsichtlich zukünftiger industrieller Anwendungen zur Synthese von Ammoniak untersucht.
Ziele und Vorgehen
Bislang sind alternativ zum Haber-Bosch-Verfahren untersuchte elektrochemische Synthesen von NH3 durch geringe Ausbeuten und schlechte Selektivitäten gekennzeichnet, weil die meisten bisher untersuchten Elektrokatalysatoren die Bildung von Wasserstoff (H2) gegenüber NH3 bevorzugen. Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist die Kombination der Elektrokatalyse mit einem Niedertemperaturplasma, bei dem die sehr stabilen N2-Moleküle angeregt, dissoziiert und damit mit H2 zur Reaktion gebracht werden können.
Innovation und Perspektiven
Die Innovation des Vorhabens ist die Integration von Plasmen in die Elektrokatalyse. Die damit vorgeschlagene Entwicklung zielt unmittelbar auf einen Ersatz des Haber-Bosch-Verfahrens für dezentrale Anwendungen. Neben der Düngemittelproduktion wird der Ansatz auch zur H2-Speicherung in NH3 verfolgt. Darüber hinaus ist das Prinzip aber auch für weitere Syntheseverfahren anderer Substanzen von Bedeutung. Dies könnte beispielsweise auch für die Brennstoffzellenentwicklung an Bedeutung gewinnen.
