Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen Teil 4.2.7

Teil 4.2.7 | Dissoziation: Wasserstoff aus dem Solarturm

Die Teilung von MolekĂŒlen in ihre einzelnen Atome durch WĂ€rmeeinwirkung wird als thermische Dissoziation bezeichnet. Oberhalb einer Temperatur von einigen Tausend Grad Celsius vollzieht sich die direkte Spaltung von Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff. Diese Temperatur kann deutlich gesenkt werden, indem man einen Kreisprozess nutzt, in dem entweder ein Metalloxidredoxmaterial oder Schwefel eingesetzt wird. Im Gegensatz zur direkten Wasserspaltung (bei T ≈ 2.300 °C) können die WassermolekĂŒle so in mehreren Reaktionsschritten gespalten werden. Die nötigen Temperaturen liegen je nach Verfahren in der GrĂ¶ĂŸenordnung von 1.000 bis 1.500 °C.

Mit konzentrierender Solartechnik sind solche Temperaturen gut erreichbar. Hunderte kleiner Spiegel reflektieren dafĂŒr das Sonnenlicht auf einen einzelnen Punkt am oberen Ende eines Turmes. Solche Solarturmkraftwerke sind bereits in den USA und Spanien im Einsatz. Entsprechende Verfahren zur Wasserstoffherstellung wurden erstmals wĂ€hrend der Ölkrise in den 1970ern erforscht.

Solche Kreisprozesse benötigen ausschließlich Wasser als Ausgangsmaterial. Das Wasser wird in der Summe aller beteiligten Prozessschritte in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Der Vorteil gegenĂŒber der Elektrolyse ist, dass die Umwandlung in elektrische Energie entfĂ€llt und somit höhere Wirkungsgrade erzielbar sind. Die in diesen Solaröfen entstehenden Gase können mit keramischen Membranen voneinander getrennt werden. Diese Membranen sind fĂŒr Wasserstoff durchlĂ€ssig, nicht aber fĂŒr Sauerstoff.

Wirklich marktreif ist die Technologie allerdings noch nicht. Aktuelle Forschungsprojekte sind zum Beispiel SUN-to-LIQUID und HYDROSOL. GrundsĂ€tzlich ist dieses Verfahren fĂŒr einen großtechnischen Einsatz geeignet. Allerdings erfordert die konzentrierende Solartechnik einen hohen Anteil direkter Solarstrahlung.

Abb. 19: Das Deutsche Zentrum fĂŒr Luft- und Raumfahrt (DLR) erprobt verschiedene Verfahren, um Wasserstoff bei hohen Temperaturen mit stark konzentrierter Solarstrahlung herzustellen.

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Quelle: DLR/Ernsting

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Die Technik von gestern, heute und morgen

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen. Bewusst leicht verstÀndlich gehalten und beschrieben. Es soll technikinteressierten als ein umfangreiches Literaturverzeichnis dienen.

Die grundlegend ĂŒberarbeitete Neuauflage unseres Buches zu diesem Thema ist hier erhĂ€ltlich. Aktuelle Entwicklungen wurden ergĂ€nzt, Überholtes entfernt. Neben den jĂŒngsten Trends vermittelt dieses Buch – wie schon seine VorgĂ€nger – die grundlegenden physikalischen ZusammenhĂ€nge, denn diese gelten ja bei allem Wandel nach wie vor.

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