GreenNH3-Network - Nachhaltige Ammoniaksynthese unter Verwendung plasma-katalytischer Plattenreaktoren

Zielsetzung

Dieses Kooperationsprojekt zwischen der TUM aus Deutschland und der McGill University aus Kanada hat das langfristige Ziel, einen effizienten und profitablen Weg zur Herstellung von erneuerbarem NH3 aus grünem Wasserstoff und Stickstoff mittels plasmakatalytischer Prozesse zu entwickeln. Kurzfristig soll im Rahmen dieses Initiierungsprojekts ein Forschungsnetzwerk für grünes Ammoniak zwischen der TUM und McGill aufgebaut, erste gemeinsame Forschungsarbeiten zur plasmakatalytischen Ammoniaksynthese durchgeführt und der wissenschaftliche Nachwuchs in den Bereichen Plasmatechnologie, katalytische Verfahren sowie Chemie- und Energietechnik ausgebildet werden.

Forschungsschwerpunkte

Der Forschungsteil dieses Initiierungsprojekts ist der erste Schritt zur Entwicklung eines äußerst energie- und materialeffizienten Syntheseprozesses, der im Vergleich zum etablierten Haber-Bosch-Prozess wesentlich mildere Betriebsbedingungen erfordert (z. B. bei einem Druck von nur etwa 10 atm anstelle von 200-300 atm). Die Forschung konzentriert sich auf die Demonstration und Analyse der grünen Ammoniak-Plasmakatalyse-Technologie im Rahmen von vier Arbeitspaketen:

1. Integration der Plasmaquelle und CFD-Modellierung
2. Katalysatorsynthese und -charakterisierung
3. Plasmakatalytische Synthese von Ammoniak
4. Modellierung des Energiesystems, Prozesssimulation und Scale-up

Mit diesen Aufgaben wollen wir nicht nur den plasmakatalytischen Mechanismus für die Ammoniaksynthese genauer beleuchten, sondern auch die technisch-wirtschaftliche Machbarkeit und Nachhaltigkeit der grünen Ammoniakproduktion für den kanadischen und deutschen Kontext untersuchen.

Vernetzungsaktivitäten

Der Aufbau eines dauerhaften Netzwerks für grüne Ammoniakforschung zwischen der TUM und McGill ist der Kern dieses Projekts. Im Mittelpunkt der Vernetzungsaktivitäten, die zur Verwirklichung dieser Vision erforderlich sind, stehen die an diesem Projekt beteiligten Research Trainees (RT). Sie werden gemeinsam in einem integrierten Forschungsteam für grünes Ammoniak an den Forschungsaufgaben 1-4 (siehe oben) forschen und Schulungen in Plasmatechnologie, Katalyse und Modellierung erhalten. Die täglichen Interaktionen werden durch einen projektweiten Wissensaustausch und regelmäßige Gruppensitzungen ergänzt. Die RTs nehmen an einem Studentenaustausch zwischen der TUM und McGill teil. Darüber hinaus bildet eine Reihe von Veranstaltungen das formale Rückgrat des Projekts, in deren Mittelpunkt wissenschaftliche Diskussionen, die Vernetzung von Forschern und gemeinsame Arbeitssitzungen für Förderanträge stehen.

Ansprechpartner

Sebastian Bastek, Vincent Dieterich, Sebastian Fendt

Projektpartner

Lehrstuhl für Energiesysteme, Technische Universität München, Germany

Lehrstuhl für Technische Chemie I, Technische Universität München, Germany

Catalytic Process Engineering and Plasma Processing Laboratory, McGill University, Kanada

Förderung

Dieses Projekt wurde vom Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) und dem deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der gemeinsamen deutsch-kanadischen Ausschreibung für Projekte zu Wasserstofftechnologien gefördert.