Was ist eine Ammoniak-Brennstoffzelle?
Ammoniak-Brennstoffzellen sind eine Art von Brennstoffzellen, die Strom erzeugen, indem sie Ammoniak als Wasserstofflieferant für die Brennstoffzelle verwenden.
Ammoniak ist eine kostengünstige Substanz, die in großen Mengen synthetisiert werden kann, einfacher zu transportieren und zu lagern ist als Wasserstoff und bei der Verbrennung oder Zersetzung kein Kohlendioxid freisetzt, so dass man davon ausgeht, dass sie als Brennstoff verwendet werden kann.
Ammoniak-Brennstoffzellen werden als energieeffizientere Lösung für die mit Brennstoffzellen verbundenen Probleme der Wasserstoffversorgung entwickelt.
Anwendungen von Ammoniak-Brennstoffzellen
Ammoniak-Brennstoffzellen sind eine Technologie, die sich noch in der Entwicklung befindet und derzeit werden nur 1-kW-Einheiten versuchsweise betrieben, doch werden Anwendungen in industriellen und häuslichen Stromerzeugungssystemen erwartet.
Es wird jedoch erwartet, dass Ammoniak-Brennstoffzellen aufgrund ihrer hervorragenden Energieeffizienz und ihrer geringen Umweltauswirkungen, da sie weder Kohlendioxid noch Stickoxide ausstoßen, als Stromerzeugungsquelle genutzt werden.
Funktionsweise der Ammoniak-Brennstoffzellen
Wie andere Brennstoffzellen erzeugen Ammoniak-Brennstoffzellen elektromotorische Kraft, indem sie die chemische Energie, die bei der Oxidation von Wasserstoff zu Wasser entsteht, in Elektrizität umwandeln.
Der Grundaufbau ähnelt dem von Festoxid-Brennstoffzellen und besteht aus einer Brennstoff-, einer Luftelektrode und einem Festelektrolyten wie Keramik, wobei die Oxidationsreaktion von Wasserstoff auf der Seite der Brennstoffelektrode und die Reduktionsreaktion von Sauerstoff auf der Seite der Luftelektrode stattfindet.
In Ammoniak-Brennstoffzellen wird der Wasserstoff jedoch anders bereitgestellt: Statt Wasserstoff aus reformiertem Stadtgas wird Ammoniak direkt in das Gerät eingespeist. Ammoniak wird in Stickstoff und Wasserstoff zerlegt. Da es sich dabei um eine endotherme Reaktion handelt, läuft sie bei der Betriebstemperatur der Festelektrolyt-Brennstoffzelle von 700 °C oder mehr spontan und ohne Katalysator ab, so dass Wasserstoff erzeugt werden kann.
Geforscht wird auch an Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen, die bei relativ niedrigen Temperaturen arbeiten können und bei denen Ammoniak durch Vorwärmung in Wasserstoff und Stickstoff zerlegt und dann in die Batterie eingespeist wird.