Was ist ein Ammoniakcracker und wie produziert er Wasserstoff?

In verschiedenen industriellen Prozessen ist eine zuverlässige und kostengünstige Wasserstoffquelle unerlässlich, insbesondere dort, wo herkömmliche Methoden zur Wasserstofferzeugung oder -lieferung unpraktisch sind. Hier erweist sich ein Ammoniak-Cracker als geniale Lösung. Aber was genau ist ein Ammoniak-Cracker, und wie erzeugt er effizient Wasserstoff genau dort, wo er benötigt wird?

Ein Ammoniak-Cracker, auch als Ammoniak-Dissoziator oder Ammoniak-Cracking-Einheit bezeichnet, ist ein chemischer Reaktor, der flüssiges Ammoniak (NH₃) in seine Bestandteile zerlegt: Wasserstoff (H₂) und Stickstoff (N₂). Dieser Prozess ist sehr vorteilhaft, da Ammoniak, obwohl brennbar, viel einfacher und sicherer zu transportieren und zu lagern ist als Wasserstoff selbst, da es bei relativ niedrigem Druck verflüssigt werden kann.

Der "Cracking"-Prozess beinhaltet das Erhitzen von Ammoniakgas auf hohe Temperaturen (typischerweise zwischen 850 °C und 950 °C) über einem Katalysator. Die chemische Reaktion ist:

2NH₃ (g) → N₂ (g) + 3H₂ (g)

Diese Reaktion ergibt ein Gasgemisch, das etwa 75 % Wasserstoff und 25 % Stickstoff nach Volumen enthält. Abhängig von den Reinheitsanforderungen kann der Wasserstoff dann mit einer PSA-Einheit (Pressure Swing Adsorption) weiter gereinigt werden, um den Stickstoff zu entfernen, wodurch hochreiner Wasserstoff entsteht.

Warum erzeugt ein Ammoniak-Cracker effizient Wasserstoff?

Sicherer und effizienter Wasserstoffträger: Ammoniak dient als praktischer und energiedichter Träger für Wasserstoff. Die Lagerung und der Transport von Ammoniak sind deutlich praktischer und kostengünstiger als die Lagerung und der Transport von gasförmigem Wasserstoff unter hohem Druck oder als kryogene Flüssigkeit.

Vor-Ort-Produktion: Ein Ammoniak-Cracker ermöglicht die Erzeugung von Wasserstoff direkt am Einsatzort, wodurch die Notwendigkeit von sperrigen Wasserstoffzylinderlieferungen oder komplexer Pipeline-Infrastruktur entfällt. Dies bietet eine größere betriebliche Unabhängigkeit.

Kosteneffizienz: Für viele Anwendungen, insbesondere für solche, die moderate bis große Mengen an Wasserstoff benötigen, kann das Vor-Ort-Cracken von Ammoniak wirtschaftlicher sein als der Kauf und die Verwaltung von geliefertem Wasserstoff.

Hohes Reinheitspotenzial: Während das anfängliche gecrackte Gas ein Gemisch ist, kann die Kopplung des Crackers mit einer PSA-Einheit Wasserstoff mit Reinheiten von bis zu 99,999 % (Reinheit 5.0) ergeben, der für empfindliche Anwendungen geeignet ist.

Zuverlässigkeit: Ammoniak-Cracker sind robuste und bewährte Industrietechnologien, die eine zuverlässige und kontinuierliche Wasserstoffversorgung bieten.

Vielseitige Anwendungen: Der erzeugte Wasserstoff eignet sich für verschiedene Anwendungen, darunter:

Wärmebehandlung: Für das Blankglühen von Metallen, das Hartlöten und Sintern in metallurgischen Industrien.

Chemische Prozesse: Als reduzierende Atmosphäre.

Brennstoffzellen (mit Reinigung): Für bestimmte Brennstoffzellenanwendungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Ammoniak-Cracker eine intelligente und effiziente Lösung für die Wasserstoffproduktion vor Ort ist, die die Praktikabilität von Ammoniak als Wasserstoffträger nutzt. Es bietet eine zuverlässige, kostengünstige und sichere Alternative für Unternehmen, die eine konstante Wasserstoffversorgung für ihre kritischen industriellen Prozesse benötigen.