TECHNOLOGIEËN IN EXPERIMENTEEL STADIUM
Onderzoek naar directe ammoniaksynthese en goedkopere waterstof
Binnen het project Power2Ammonia ligt het, in het geval van partner Nuon, voor de hand om in eerste instantie met behulp van duurzame stroom waterstof uit water te produceren, om dat vervolgens via het klassieke Haber-Bosch-proces met stikstof om te zetten in ammoniak. Andere technologieën verkeren nog in het experimentele stadium. In Delft doen ze bijvoorbeeld onderzoek naar het goedkoper maken van waterstof en naar het direct synthetiseren van ammoniak
Fokko Mulder, hoogleraar materialen voor duurzame energiesystemen: "Het direct synthetiseren verloopt met behulp van een elektrolysecel met aan de ene kant water of stoom en aan de andere kant ammoniak. Daartussen zitten twee elektroden en een elektrolyt. Aan de negatieve elektrode gaat stikstof over in ammoniak en ontstaat ook waterstof, en aan de positieve elektrode splitst water en ontstaat er zuurstof. De ammoniak en waterstof kun je weliswaar vlot scheiden, maar het streven is toch om zo weinig mogelijk waterstof te laten ontstaan."
Veel meer wil Mulder op het moment van schrijven niet kwijt over dat onderzoek. Hij wijst erop dat ook elders in de wereld veel onderzoek wordt gedaan naar directe ammoniaksynthese. Ook is er onderzoek naar het activeren van het vrijwel inerte stikstof met behulp van plasma's.
Eenstapsproces verbruikt minder energie
De Amerikaanse firma NHThree werkt al enige jaren aan de zogenoemde solid state ammonia synthesis (SSAS), dat eveneens werkt met een elektrolyt. Zuivere stikstof stroomt in dit geval langs de binnenzijde van een keramisch buisvormig membraan. De buitenzijde is voorzien van een laagje platina of palladium, dat als anode fungeert. Daarlangs stroomt waterdamp, dat zich splitst in protonen en zuurstof. De protonen migreren naar de binnenzijde van de buis (kathode), waar een laagje ijzer met promotoren (K2O, Al2O3) is aangebracht. Daar reageren de protonen met stikstof tot ammoniak.
Het voordeel ten opzichte van het klassieke Haber-Bosch-proces (200 - 300 bar en 400 - 500 °C) is dat dit proces in één stap verloopt - weliswaar bij een temperatuur 550 °C, maar bij een lage druk - dat 20 tot 40 procent minder energie gebruikt. In 2013 kondigde het bedrijf aan de eerste installatie te leveren aan een zilvermijn in Bolivië voor de zuivering van mineralen. Een tweede demo-installatie zou in de buurt van Anchorage in Alaska gaan draaien om duurzame energie te kunnen opslaan. Sindsdien is het echter angstvallig stil gebleven.