Ein Forschungsteam der Universitätsallianz Ruhr hat einen Katalysator gefunden, mit dem sich Ammoniak in den Energieträger Wasserstoff und in Nitrit umwandeln lässt, das leicht zu Düngemittel weiterverarbeitet werden kann. Bislang separate chemische Prozesse.
Ein neuer Katalysator von Forschern der Ruhr-Universität Bochum (RUB) wandelt Ammoniak in den Energieträger Wasserstoff und Nitrit um. Das wiederum lässt sich leicht zu Düngemittel weiterverarbeiten. Details stellen die Experten in "Angewandte Chemie International Edition" vor.
Haber Bosch umgekehrt
"Wir hatten daher die Idee, die umgekehrte Haber-Bosch-Reaktion mit einer zweiten Elektrolyse von Wasser zu verknüpfen und dabei statt Stickstoff ein Produkt zu erzeugen, das man leicht für die Produktion von Dünger verwenden kann, wie Nitrit oder Nitrat", verdeutlicht RUB-Wissenschaftlerin Ieva Cechanaviciute die Herangehensweise.
In dieser Reaktion werden also Ammoniak und Wasser verbraucht, um Nitrit und Wasserstoff zu erzeugen. Anders als in der umgekehrten Haber-Bosch-Reaktion wird der Wasserstoff-Output verdoppelt, und es entsteht zudem statt nicht verwertbarem Stickstoff überwiegend Nitrit, das zu Dünger weiterverarbeitet werden kann.
Ein energetisches Gefälle
Für die Reaktion wurden Gasdiffusionselektroden genutzt, in die Ammoniak als Gas eingespeist wird. Eine Herausforderung für die Forscher war es, einen geeigneten Katalysator zu finden, mit dem ihre Idee umsetzbar war. Denn das energetische Gefälle bedingt, dass die Ausgangsstoffe dazu neigen, sich in Stickstoff umzuwandeln und nicht in Nitrit.
In früheren Arbeiten hatten die RUB-Wissenschaftler bereits mit Multimetallkatalysatoren experimentiert, die sich für diesen Zweck als geeignet erwiesen. Mit ihnen ließ sich der gasförmige Ammoniak zu 87 Prozent in Nitrit umsetzen. Zudem schaffte es das Team, Sauerstoff als unerwünschtes Nebenprodukt der Wasser-Elektrolyse zu vermeiden.