Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen
1 Einleitung: Rettet Wasserstoff das Klima?
2 Energieversorgung von der Steinzeit bis heute
- 2 Energieversorgung von der Steinzeit bis heute
- 2.1 Der Energiebedarf wächst
- 2.2 Heutige Energiequellen
- 2.3 Grenzen der heutigen Energieversorgung
- 2.4 Ausweg Atomenergie?
- 2.5 Das richtige Timing: Speicher und Lastmanagement
- 2.6 Zukunftsszenarien für die Energiewende
- 2.7 Der Beginn der solaren Wasserstoffwirtschaft
- 2.8 Die Nationale Wasserstoffstrategie
3 Wasserstoff und seine Eigenschaften
4 Gewinnung von Wasserstoff
- 4 Gewinnung von Wasserstoff
- 4.1 Zukünftiger Wasserstoffbedarf
- 4.2 Herstellungsprozesse im Überblick
- 4.2.1 Die Elektrolyse: Hoffnungsträger für grünen Wasserstoff
- 4.2.1.1 Die Elektrolyse: Hoffnungsträger für grünen Wasserstoff
- 4.2.2 Reformierung von Kohlenwasserstoffen
- 4.2.2.1 Dampfreformer
- 4.2.2.2 Partielle Oxidation
- 4.2.2.3 Autothermer Reformer
- 4.2.3 Pyrolytische Prozesse auf Basis fester Kohlenwasserstoffe
- 4.2.4 Methanpyrolyse: Ein Traum in türkis
- 4.2.5 Kværner-Verfahren
- 4.2.6 Mikrobiologische Herstellung: Von Natur aus grün
- 4.2.7 Dissoziation: Wasserstoff aus dem Solarturm
- 4.2.8 Methanhydrat: Wasserstoff aus der Tiefsee?
- 4.3 Reinigung
- 4.4 Herstellungskosten
5 Speicherung von Wasserstoff
6 Transporte
7 Tankstellen-Infrastruktur
9 Brennstoffzelle
10 Einsatzgebiete
11 Wasserstoffmotor
12 Wasserstoff für die Industrie
13 Katalytischer Brenner
14 Kosten der Wasserstofftechnologien
15 Fazit und Ausblick
16 Anhang
17 Literatur
Teil 4.2.7 | Dissoziation: Wasserstoff aus dem Solarturm
Die Teilung von Molekülen in ihre einzelnen Atome durch Wärmeeinwirkung 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 Wassermoleküle so in mehreren Reaktionsschritten gespalten werden. Die nötigen Temperaturen liegen je nach Verfahren in der Größenordnung von 1.000 bis 1.500 °C.
Mit konzentrierender Solartechnik sind solche Temperaturen gut erreichbar. Hunderte kleiner Spiegel reflektieren dafür 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 während 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 gegenüber der Elektrolyse ist, dass die Umwandlung in elektrische Energie entfällt und somit höhere Wirkungsgrade erzielbar sind. Die in diesen Solaröfen entstehenden Gase können mit keramischen Membranen voneinander getrennt werden. Diese Membranen sind für Wasserstoff durchlässig, nicht aber für Sauerstoff.
Wirklich marktreif ist die Technologie allerdings noch nicht. Aktuelle Forschungsprojekte sind zum Beispiel SUN-to-LIQUID und HYDROSOL. Grundsätzlich ist dieses Verfahren für einen großtechnischen Einsatz geeignet. Allerdings erfordert die konzentrierende Solartechnik einen hohen Anteil direkter Solarstrahlung.
Abb. 19: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erprobt verschiedene Verfahren, um Wasserstoff bei hohen Temperaturen mit stark konzentrierter Solarstrahlung herzustellen.
19- 19_28112017_Hydrosol_01
Quelle: DLR/Ernsting
