Das primäre Ziel des im SPP vorgeschlagenen Forschungsvorhabens ist der Machbarkeitsnachweis für die direkte thermochemische Umwandlung von Ammoniak in Verbrennungsanwendungen mit hoher Leistungsdichte bei gleichzeitig minimalem NO_X– und NH₃-Schlupf. Die Entwicklung wird durch die Kombination von drei Schlüsseltechnologien ermöglicht: (i) additive Fertigung, die die Konstruktion eines (ii) hocheffizienten In situ NH₃-Reformers für die anschließende Verbrennung von H₂-angereicherten Mischungen in einem (iii) selbstzündungsstabilisierten Verbrennungsprozess realisiert. Die Kombination ist äußerst vielversprechend, da der Reformer und Brenner auf gleichem Temperaturniveau betrieben werden können. Das In situ NH₃ Cracken in NH₃-H₂-N₂ ermöglicht die Nutzung der vorteilhaften H₂ Verbrennungseigenschaften, bietet eine gezielte NO_X-Minimierung und umgeht die transportbezogenen Herausforderungen von H₂. Zu diesem Zweck sollen Multimaterial- und Mikrodosierungs-AM-Prozesse entwickelt werden, um die Herstellung einer Kraftstoffreformer / Verbrennungsluftwärmetauscher Kombination zu ermöglichen. Die große Oberfläche poröser Strukturen mit katalytischer Aktivierung beschleunigt die Reaktionskinetik und realisiert die benötigten Ammoniakzersetzungsraten. Der Zusammenhang der Verbrennungslufttemperatur mit der Reformerleistung führt zu einer breiten Spanne möglicher Zusammensetzungen der entstehenden NH₃-H₂-N₂ Gemische und erfordert einen kraftstoffflexiblen Verbrennungsprozess. Selbstzündungsstabilisierte Verbrennung, FLOX oder MILD sind für diesen Zweck gut geeignet und ermöglichen gleichzeitig geringe thermische NO_X-Werte. Die NO_X-Bildung in NH₃-H₂-N₂-Luft-Flammen mit variabler Zusammensetzung ist aufgrund komplexer Turbulenz-Chemie-Wechselwirkungen stark nichtlinear und erfordert ein verbessertes grundlegendes Verständnis welches hier erweitert werden soll. Um die Vorteile des Verbrennungsprozesses voll auszuschöpfen, ist eine homogene Kraftstoff-Luft-Mischung essenziell um lokale Hotspots zu vermeiden, thermisches NO_X zu reduzieren und den Selbstentzündungs- und Verbrennungsprozess zu steuern. Die “Form-follows-function”-Designfreiheit von AM ermöglicht die Entwicklung von Gasinjektions- und Mikromischkonzepten, welche eine vom Kraftstoffgemisch und Einspritzimpuls unabhängige Homogenität bieten. In diesem Zusammenhang werden AM-Parameter optimiert und Lösungen für funktionsorientierte Bauprozesse poröser Strukturen und trägerfreier Mikrokanäle entwickelt. Im finalen Schritt werden der AM-Kraftstoffreformer, die Gaseinspritzung und die Mikromischkomponenten in den Proof-of-Concept Brenner für eine umfassende Co-Optimierung in Phase II des SPP integriert. Die Ergebnisse ermöglichen die Technologieentwicklung von thermochemischen Ammoniak-Umwandlungssystemen mit niedrigem NO_X-Gehalt für stationäre und Mikrogasturbinen und können somit eine CO₂-neutrale Lösung für Anwendungen in der Wärme- und Stromerzeugung sowie im Transportsektor bieten.