Budoucnost lodní dopravy – amoniak
Výzkum v oblasti udržitelné energie a ekologické dopravy je primárně zaměřen na vodík, Fraunhoferův institut však pracuje na další zajímavé možnosti.
V rámci projektu ShipFC vyvíjí Fraunhoferův institut pro mikro inženýrství a mikrosystémy (IMM) s partnery vysokoteplotní palivový článek založený na amoniaku. Výzkumníci mají na starosti vývoj katalyzátoru, který zabraňuje produkci emisí poškozujících klima, jejichž podstatnou část vytváří námořní doprava (celosvětově až 2,6 %).
Amoniak (neboli čpavek) je primárně používán jako hnojivo v zemědělském sektoru, může však fungovat i jako vysoce kvalitní nosič energie. Oproti vodíku má značné výhody, např. vodík musí být skladován při -253 °C jako kapalina nebo při tlacích kolem 700 barů jako plyn. Kapalný amoniak lze skladovat při teplotě -33 °C, jako plyn při tlaku 9 bar. Díky tomu je skladování i přeprava tohoto nosiče energie podstatně snazší. Pokud se bude používat jako palivo pro lodě s elektromotory, je stejně ekologický jako vodík, ale manipulace s ním je bezpečnější.
Projekt ShipFC má dokázat, že nová bezemisní pohonná technologie bude fungovat bezpečně, spolehlivě a hladce, a to i na velkých lodích při dlouhých plavbách.
Proces výroby elektřiny z amoniaku funguje podobně jako u vodíkového principu. Nejprve se čpavek (NH3) přivádí do štěpného reaktoru, kde se rozloží na dusík (N2) a vodík (H2), přičemž 75 % plynu tvoří vodík a jen malé množství zbytkového čpavku (NH3). Tento plyn se přivede do palivového článku spolu se vzduchem, který umožňuje vodíku hořet – a generovat elektřinu. Vodík však není v palivovém článku plně přeměněn, jeho asi 12 % a zbytkový čpavek ho opouští nespálený. Tento zbytek poté přichází do nově vyvinutého katalyzátoru. Zde se zavedeným vzduchem přijde do kontaktu s vlnitou kovovou fólií potaženou vrstvou katalytických částic obsahujících platinu, což spouští chemickou reakci. Jedinými konečnými produkty jsou nakonec voda a dusík.
Výzkumný tým vyvíjí i reaktor obsahující katalyzátor, který bude fungovat pasivně. Reaktor řídí teplotu a průtok plynu a předehřívá katalyzátor kvůli jeho účinnosti. Za studena je totiž méně účinný. Teplota plynů, které protékají katalyzátorem, by měla být asi 500 °C, aby byl proces čištění odpadních plynů co nejúčinnější.
Vědci plánují dokončit malý prototyp do konce letošního roku, poté bude následovat zařízení ve skutečné velikosti a ve druhém pololetí 2023 by měla na moře vyplout s čpavkovým palivovým článkem první loď.
Petr Sedlický
139
.gif)
