Wodór jest jednym z najbardziej obiecujących nośników czystej energii przyszłości. Podczas jego wykorzystania nie powstają szkodliwe emisje gazowe, a jego wartość opałowa wynosi około 120 MJ/kg, co stanowi wartość niemal trzykrotnie wyższą niż w przypadku benzyny. Pomimo tych zalet, jego szerokie zastosowanie jest ograniczone przez trudności związane z magazynowaniem i transportem. Wodór musi być przechowywany w postaci ciekłej w warunkach kriogenicznych lub jako gaz sprężony pod bardzo wysokim ciśnieniem. Dodatkowo jego niska gęstość energii w przeliczeniu na jednostkę objętości oraz zjawisko kruchości wodorowej materiałów metalicznych zwiększają złożoność i koszty infrastruktury wodorowej.

Amoniak (NH₃) stanowi atrakcyjną alternatywę jako nośnik wodoru. Charakteryzuje się wysoką zawartością wodoru (17,8% mas.), gęstością energii wynoszącą 4,3 kWh/L, może być magazynowany w postaci ciekłej w stosunkowo łagodnych warunkach, a ponadto korzysta z istniejącej, dobrze rozwiniętej globalnej infrastruktury produkcji, magazynowania i transportu. Odzyskiwanie wodoru z amoniaku wymaga jednak jego efektywnego rozkładu do wodoru i azotu z wykorzystaniem wysokoaktywnych katalizatorów. Projekt HydroProCera odpowiada na to wyzwanie poprzez opracowanie nowej generacji katalizatorów opartych na tlenkach wysokiej entropii (High-Entropy Oxides, HEO), osadzonych na porowatych ceramicznych mikrokulkach oraz trójwymiarowych ceramicznych strukturach kratowych wytwarzanych metodami przyrostowymi.

Celem projektu jest opracowanie wydajnej i energooszczędnej technologii wytwarzania wodoru z amoniaku, niewiążącej się z emisją CO₂. Projekt łączy innowacyjne materiały katalityczne z zaawansowanymi ceramicznymi nośnikami, aby zwiększyć aktywność katalityczną, trwałość oraz ogólną efektywność procesu.. W dłuższej perspektywie opracowana technologia może przyczynić się do szerszego wykorzystania wodoru jako czystego nośnika energii, wspierając globalną dekarbonizację, zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego oraz transformację w kierunku zrównoważonej gospodarki energetycznej. Ponadto skuteczna implementacja rezultatów projektu może wzmocnić konkurencyjność europejskich technologii wodorowych, stymulować innowacje w sektorze odnawialnych źródeł energii oraz stworzyć nowe możliwości rozwoju przemysłu i wysokokwalifikowanych miejsc pracy.

Ceramiczne nośniki katalizatorów zostaną wytworzone z wykorzystaniem metod Drop Casting oraz Direct Ink Writing (DIW), umożliwiających precyzyjne kształtowanie geometrii i kontrolę porowatości. W porównaniu z konwencjonalnymi nośnikami, opracowane struktury mogą zapewnić bardziej efektywny transport ciepła i masy, większą stabilność mechaniczną oraz ograniczenie zużycia kosztownych materiałów katalitycznych.

Dążąc do realizacji założeń projektu, konsorcjum łączy kompetencje w zakresie syntezy katalizatorów, zaawansowanych materiałów ceramicznych, technologii przyrostowych, inżynierii materiałowej, modelowania numerycznego oraz badań katalitycznych. Opracowane układy katalityczne będą oceniane zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i w większej skali, co pozwoli zweryfikować ich potencjał do wdrożenia przemysłowego. Główne zadania projektu obejmują:

• opracowanie innowacyjnych katalizatorów opartych na tlenkach wysokiej entropii (High-Entropy Oxides, HEO) przeznaczonych do wysokowydajnego rozkładu amoniaku;
• wytwarzanie porowatych ceramicznych nośników katalizatorów w postaci mikrokulek oraz złożonych trójwymiarowych struktur kratowych z wykorzystaniem zaawansowanych technologii formowania, w tym metod przyrostowych;
• integrację aktywnych materiałów katalitycznych z ceramicznymi nośnikami poprzez optymalizację metod osadzania i trwałego zakotwiczenia fazy aktywnej;
• kompleksową charakterystykę opracowanych materiałów, obejmującą analizę ich struktury, właściwości mechanicznych oraz aktywności katalitycznej;
• ocenę właściwości katalitycznych opracowanych układów w procesie produkcji wodoru z amoniaku w warunkach laboratoryjnych oraz w skali pilotażowej;
• optymalizację oraz skalowanie procesu wytwarzania ceramicznych nośników w celu wykazania możliwości przyszłego wdrożenia przemysłowego;
• wymianę wiedzy oraz rozwój współpracy międzynarodowej pomiędzy partnerami akademickimi i przemysłowymi, wspierające transfer technologii oraz przyszłą komercjalizację opracowanych rozwiązań.

Rezultaty projektu mogą zostać wdrożone, rozwijane lub wykorzystane we współpracy z następującymi grupami odbiorców:

• Sektor przemysłowy – przedsiębiorstwa rozwijające technologie produkcji wodoru, katalizatory, nośniki katalityczne, zaawansowane materiały ceramiczne oraz rozwiązania dla odnawialnych źródeł energii.
• Sektor energetyczny – podmioty zajmujące się produkcją, magazynowaniem i dystrybucją wodoru oraz rozwojem systemów czystej energii.
• Dostawcy technologii – producenci reaktorów katalitycznych, instalacji do przetwarzania wodoru oraz urządzeń do zaawansowanego wytwarzania materiałów.
• Środowisko naukowe – naukowcy i jednostki badawcze prowadzące badania w obszarze technologii wodorowych, katalizy heterogenicznej, zaawansowanych materiałów ceramicznych, technologii przyrostowych oraz zrównoważonych systemów energetycznych.
• Instytucje publiczne i organizacje finansujące badania – podmioty wspierające transformację energetyczną, dekarbonizację gospodarki oraz rozwój zrównoważonych technologii.
• Studenci i młodzi naukowcy – poprzez działania edukacyjne, szkoleniowe oraz transfer wiedzy, przyczyniające się do kształcenia przyszłych specjalistów w dziedzinie technologii wodorowych i zaawansowanych materiałów.

„HydroProCera: Enhanced Hydrogen Production from Ammonia using Advanced Catalysts Anchored on Ceramic 3D Printed Lattices and Microbeads” (SPPW/HydroProCera/0078/2024-00) was supported by the Swiss Contribution to reducing economic and social disparities in the EU and from the state budget through the National Centre for Research and Development, within the Research and Innovation Programme, Applied Research of The Swiss-Polish Cooperation Programme, SPPW Call 2024.

Całkowity koszt projektu: 4 542 010 PLN

Całkowite finansowanie projektu: 4 477 750 PLN

Data podpisania umowy: 29.10.2025