Projektbeschreibung
Dank umweltfreundlicher Produktion Ammoniak als erneuerbaren Brennstoff nutzen
Für die Produktion von Düngemitteln für die Landwirtschaft ist Ammoniak grundlegend wichtig. Außerdem kommt es als Kältemittel und bei der Herstellung von Kunststoffen, Sprengstoffen, Pestiziden und anderen kommerziell wichtigen Chemikalien zum Einsatz. Ein bislang eher wenig beachteter Verwendungszweck von Ammoniak ist der als Energieträger. Ammoniak hat einen hohen Wasserstoffanteil und eine hohe volumetrische Energiedichte. Zudem lässt es sich im Gegensatz zu Wasserstoff leicht komprimieren und zwecks Speicherung verflüssigen. Bei seiner Erzeugung sind jedoch gegenwärtig energieintensive Prozesse bei hoher Temperatur und hohem Druck erforderlich, die erhöhte Emissionen nach sich ziehen. Das EU-finanzierte Projekt TELEGRAM entwickelt nun umweltfreundliche elektrochemische Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, um ein Energieproblem zu lösen, ohne ein anderes zu verschärfen.
Ziel
Ammonia is one of the most important chemicals, but its production requires an energy intensive process, responsible for about 1-2% of total CO2 emissions worldwide. Ammonia is also potentially a formidable energy vector, with large hydrogen content, high energy volumetric density and, unlike H2, ease of liquefaction for storage. The main objective of TELEGRAM is to demonstrate, at the laboratory scale level, a complete green ammonia carbon–neutral energy cycle, based on electrochemical processes, enabling the use of ammonia as a green fuel.
Achievement of this target requires the development of two key enabling technologies. The first is the electrochemical ammonia synthesis. This will be developed by adopting a multi-stage membrane reactor which, starting from air, water and renewable sources (sunlight or wind), will produce ammonia at temperature <100°C. Novel energy materials, such as high entropy alloys and nanostructured catalysts will be studied and implemented in the reactor. The objective is to reach performance values able to make the process effective for industrial exploitation, i.e. faradaic efficiency >50% and production rate of at least 10^-7 mol/s /cm².
The second technology is the direct ammonia fuel cell (DAFC). For DAFC the best catalyst choice is platinum group metals (PGMs). Specific solutions will be developed in order to minimize or eliminate the PGMs achieving, operating below 100°C, a power density of at least 100 mW/cm² and chemical to electricity efficiency > 25%, with PGM loading < 0.05 mg/cm².
The developed ammonia reactor, powered by renewables, and the DAFC will be coupled together to demonstrate the complete ammonia energy cycle at a laboratory scale. The objective is to achieve 95% of the combined efficiencies of ammonia generation and fuel cell. These results will contribute to establish an European innovation base on the two key enabling technologies and on novel catalysts, and to build a sustainable renewable energy system.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-LC-SC3-2020-RES-RIA
Finanzierungsplan
RIA - Research and Innovation actionKoordinator
00185 Roma
Italien