MacGyver

Grüner Wasserstoff und darauf basierende Folgeprodukte spielen eine zentrale Rolle für die Dekarbonisierung des globalen Energiesystems sowie energieintensiven Schlüsselindustrien und bei der Umstellung unseres derzeitigen Energiesystems auf Klimaneutralität bis 2050. Mit diesem Ziel sind grundlegende wissenschaftlich-technische, gesellschaftliche und wirtschaftliche Herausforderungen verbunden, die nur im globalen Kontext bewältigt werden können. Grüner Wasserstoff wird bei diesen Transformationen eine Schlüsselrolle spielen. Um eine globale grüne Wasserstoffwirtschaft zu ermöglichen, müssen zudem effiziente und zuverlässige Logistikoptionen für die Zwischenlagerung, den Transport und die Verteilung von Wasserstoff entwickelt werden. Angesichts der Transporte über interkontinentale Distanzen ist der Einsatz flüssiger Wasserstoffträger, wie beispielsweise Ammoniak, unerlässlich.

Im Hinblick auf die Nutzung von grünem Wasserstoff werden Brennstoffzellen eingesetzt, um gespeicherten Wasserstoff effizient in Strom umzuwandeln. Mit der fortschreitenden Energiewende gewinnen Brennstoffzellen zunehmend an Bedeutung für die Optimierung von Energiesystemen und die Erhöhung ihrer Gesamtflexibilität. Darüber hinaus wird grüner Wasserstoff für die Transformation bestehender Branchen wie der Halbleiter- oder der energieintensiven Stahlindustrie genutzt. Neben der Verwendung von Wasserstoff als Energieträger zur Dekarbonisierung des Energiesystems sind nachhaltig produzierte Chemikalien unerlässlich für die Entfossilisierung wichtiger Industriezweige. In diesem Zusammenhang ist grüner Wasserstoff ein wichtiges Reaktionszwischenprodukt für klimafreundliche chemische Wertschöpfungsketten und ermöglicht nachhaltige Prozessketten im Sinne einer Kreislaufwirtschaft.

Ziel des Projektes MacGyver ist es, grünen Wasserstoff aus Meerwasser zu erzeugen, grünen Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniak als Wasserstoffträger zu nutzen und grünen Wasserstoff zur Dekarbonisierung und De-Fossilisierung am Beispiel der Stahlindustrie einzusetzen. Das Forschungszentrum Jülich übernimmt dabei die Forschungsarbeiten im Bereich der grünen Wasserstoffproduktion aus Meerwasser mit Hilfe von O^2- und H⁺ -SOFC und Anionenaustauschmembranzellen (IET-1). Zudem beschäftigt sich das IET-1 mit der NH₃-Reelektrifizierung mit Hilfe der Technologie der festen sauerstoffionenleitenden Brennstoffzelle sowie der NH₃-Rückverstromung mit Hilfe der Feststoff-Protonenleitungs- Brennstoffzellentechnologie und der Entwicklung von Elektrokatalysatoren sowie Ionenaustauschmembranen für die elektrochemische CO₂-Reduktion. Die Entwicklung eines neuen Katalysators für das NH₃-Cracken unter weniger schwierigen Bedingungen sowie das integrierte Prozessdesign für NH₃-Cracking und Re-Elektrifizierung werden im INW-2 sowie im INW-4 durchgeführt.

Durch einen bilateralen F&E-Ansatz können Synergien genutzt werden, indem Fachwissen von Materialwissenschaft und Elektrochemie über Verfahrenstechnik und Systemtechnik kombiniert wird. Innerhalb des Projektes kooperiert das Forschungszentrum Jülich mit dem Fraunhofer UMSICHT, dem Fritz-Haber Institut sowie diversen Universitäten aus Taiwan. So wird die gesamte Bandbreite relevanter Kompetenzen abgedeckt, die in Einzelansätzen beider Länder nicht zur Verfügung stehen würden.