Met metaalhydrides kun je stikstof veel energie-efficiënter binden dat met het klassieke Haber-Boschproces. Je kunt zo zelfs gaan denken aan de grootschalige inzet van ammoniak als energiedrager, claimen Chinese onderzoekers in Nature Energy.

Ping Chen, Jianping Guo en collega’s gebruiken er alkali- of aardalkalimetalen voor, uit de twee linkerkolommen van het periodiek systeem. Bariumhydride (BaH₂) lijkt thermodynamisch gezien de beste keus. Met N₂ uit de lucht reageert dit tot BaNH (een metaalimide dus) en H₂. Stop je vervolgens de stikstoftoevoer en voeg je in plaats daarvan extra waterstof toe, dan krijg je je metaalhydride terug. Maar in plaats van N₂ ontstaat NH₃. Naar de exacte werking op moleculaire schaal wordt nog onderzoek gedaan.

Nikkel katalyseert beide stappen, die dan blijken te kunnen verlopen bij atmosferische druk en 265 °C. De auteurs denken dat deze temperatuur nog een stuk omlaag kan, misschien wel tot 100 °C. Ter vergelijking: voor het Haber-Boschproces moet je aan 100 tot 200 bar en 350 tot 450 °C denken.

Voorgesteld wordt beide processen elkaar te laten afwisselen in dezelfde kolom, waarbij je zowel Ni als Ba immobiliseert op aluminiumoxidedeeltjes.

De waterstof genereer je uit elektrolyse van water, met behulp van groene stroom. In feite neemt de geproduceerde ammoniak dan de functie van waterstof als energiedrager over. Het lijkt een omweg maar het transport wordt zo veel makkelijker - anders dan waterstof is ammoniak zonder veel moeite vloeibaar te maken. Wanneer de ammoniakproductie moet verlopen via Haber-Bosch is het twijfelachtig of het overall-energierendement er echt beter op wordt, maar met het nieuwe Chinese proces kan het wellicht wél uit.

En je kunt van die ammoniak natuurlijk ook gewoon kunstmest blijven maken.

Bron: Chinese Academy of Sciences