Ausgehend von dem Prinzip der Brennstoffzelle und der daraus resultieren Nachfrage von molekularem Wasserstoff ist das Elektrolyseverfahren eine sehr gute Lösung. Die Wasserelektrolyse wird in ihrer konventionellen Form, der alkalischen Elektrolyse, seit über 80 Jahren kommerziell eingesetzt.
Bei Optimierung in großtechnischen Elektrolyse-Anlagen kann ein Wirkungsgrad zwischen 60 % und 80 % erreicht werden. Aufgrund des hohen Energiebedarfs des Elektroleseverfahrens wäre jedoch nur dann eine unter Umweltaspekten betrachtet nachhaltige Möglichkeit der Wasserstoffbereitstellung zu sehen, wenn die dafür benötigte Energie durch regenerativ erzeugten Strom aus Wasser-, Solar- oder Windkraftwerken gedeckt würde.
Allerdings würde auch hier, wie bei der Brennstoffzelle, der Umweg über ein Trägermedium entfallen, da die Elektronen (der Strom) aus den Solarzellen direkt zur Energiespeicherung (Aufspaltung von Wasser in Wasser, und Sauerstoff) genutzt werden könnte, es wären keine Turbinen und Generatoren nötig
Und genau hier ergeben sich für viele Länder am Äquator neue Möglichkeiten. Die am Äquator physikalisch bedingte hohe Sonneneinstrahlung und damit hohe Energiedichte pro Fläche wäre mithilfe der Solartechnik der ideale Lieferant für Strom zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff. Weitere Vorteile wären:
– Bestehende Infrastruktur kann genutzt werden (Gastanker, Pipelines, Wasserstofftankstellen etc)
– die überwiegend armen Länder hätten eine Existenzgrundlage und würden am Wirtschaftssystem direkt teilhaben
– Brach liegende Flächen wie Wüsten könnten genutzt werden
Aktuell beläuft sich der aus fossilen Quellen gewonnene Wasserstoff, gemessen an der weltweiten Gesamtproduktion, derzeit auf knapp 40 %. Hierbei ist Wasserstoff allerdings zumeist ein Nebenprodukt der chemischen Industrie bei der PVC-Herstellung und der Rohölraffinerie.
Als wichtiges regeneratives Verfahren der Wasserstoffherstellung wird derzeit die Vergasung und Pyrolyse von Biomasse mit anschließender Shiftreaktion (Konvertierung von Kohlenmonoxid und Wasserdampf in Kohlendioxid und Wasserstoff) angesehen. Zurzeit ist jedoch noch kein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Biomasse auf dem Markt erhältlich. Beim Verfahren der Wasserdampfvergasung von Biomasse fallen im ersten Schritt Koks, Methanol und Faulgase an, welche im zweiten Schritt mit Sauerstoff und Wasserdampf zu einem wasserstoffreichen Mischgas reagieren. Allerdings sind bei diesem Verfahren wieder mehrere Schritte zur Gewinnung von reinem Wasserstoff nötig. Sofern sich die Verfahren der Wasserstoffherstellung aus Biomasse als praxistauglich bewähren sollten und mit geringen Adaptionen auch die Vergasung von organischen Abfallstoffen bis hin zu Restmüll problemlos gelingen sollte, kann hier mittelfristig für die kommenden 5 bis 20 Jahre ein großes Erzeugungspotential gesehen werden, das prinzipiell zur Treibstoffversorgung eines wesentlichen Prozentsatzes von Straßenfahrzeugen ausreichend wäre.
Das sich in der Pilotphase befindende Kvaerner-Verfahren im Plasmabogen bietet hier eine sauberere Lösung. Kohlenwasserstoffe werden bei 1600 °C unter Zugabe von Energie in Reinstkohle und Wasserstoff getrennt. Dieses Verfahren hat unter Berücksichtigung aller verwertbaren Produkte einen Wirkungsgrad von nahezu 100 % und es treten beim Prozess an sich keine nennenswerten Emissionen auf. Jedoch hätte auch dieses Verfahren einen sehr hohen Energiebedarf.
Mit pulverförmigem Kupferoxid als Katalysator gelang es japanischen und spanischen Wissenschaftlern angeblich 1998, bei Zimmertemperatur und normalem Licht Wasserstoff vom Sauerstoff zu trennen. Hierbei handelt es sich jedoch ebenfalls noch um Grundlagenforschung. Das Katalyseverfahren wäre für eine zukünftige Bereitstellung größerer Mengen von Wasserstoff für den Transportsektor äußerst interessant, da hierbei neben solarer Energie keine zusätzliche Energieeinbringung wie bspw. bei der Elektrolyse von Wasser notwendig wäre.
by Speefak
