Nitrierbeständigkeit von Werkstoffen zur Ermöglichung von NH₃-Cracking-Technologien oberhalb von 550 °C (AmmoMat)

Aufgrund der Volatilität erneuerbarer Energiequellen wird die großtechnische Speicherung und Verteilung immer wichtiger. Wasserstoff ist ein vielversprechendes chemisches Speichermedium ohne Kohlenstoffemissionen, aber seine geringe volumetrische Energiedichte und die Schwierigkeiten bei der Verflüssigung schränken seine Einsatzmöglichkeiten ein. NH₃ hat sich als flüssiger organischer Wasserstoffträger etabliert, da dieser eine hohe gravimetrische Wasserstoffkapazität (18 Massen-%) aufweist und die Möglichkeit bietet, bereits bestehende Infrastrukturen zu nutzen. Beim anschließenden NH₃-Cracken sind jedoch hohe Drücke und Temperaturen von über 750 °C erforderlich, um eine ausreichend schnelle Reaktionskinetik und einen ausreichend hohen Umsatz zu erreichen. Diese Bedingungen führen zu einer Anreicherung des Stickstoffs in der Werkstoffoberfläche, welche mikrostrukturelle Änderungen und damit Werkstoffschäden induziert. Diese Nitrierung wurde für das Haber-Bosch-Verfahren bei niedrigen Temperaturen (bis 550 °C) eingehend untersucht, jedoch nicht für das Ammoniak-Cracken bei höheren Temperaturen. Um Cracker-Entwicklungen voranzutreiben besteht dringender Bedarf, geeignete Werkstoffe mit ausreichend hoher Lebensdauer zu identifizieren bzw. zu entwickeln und schließlich deren Zertifizierung zu realisieren. Mit diesem Projekt sollen hierfür die Grundlagen geschaffen und der Zusammenhang zwischen Werkstoffschädigung und den Prozessparametern identifiziert und ein Lebensdauermodell entwickelt werden.