Abo
  • Services:
Anzeige
Eine künstliche Sonne aus Xenonlampen
Eine künstliche Sonne aus Xenonlampen (Bild: DLR)

Synlight: Wie der Wasserstoff aus dem Sonnenlicht kommen soll

Eine künstliche Sonne aus Xenonlampen
Eine künstliche Sonne aus Xenonlampen (Bild: DLR)

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat eine künstliche Sonne gebaut und will damit auch effizientere Wege zur Erzeugung von Wasserstoff suchen. Obwohl die Forschung schon ein halbes Jahrhundert läuft, funktioniert noch kein Prozess so gut wie erhofft.
Von Frank Wunderlich-Pfeiffer

Wasserstoff gilt für viele als Energieträger der Zukunft. Was fehlt, sind praxistaugliche und effiziente Wege, ihn zu erzeugen. Synlight ist eine neue Forschungsanlage des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), in der unter anderem nach solchen Wegen gesucht werden soll. 149 Lichtbogenlampen mit jeweils 7 Kilowatt Leistung können jederzeit Sonnenlicht in einer Stärke simulieren, die sonst nur in Sonnentürmen mit Hilfe von großen Spiegelanlagen und der echten Sonne erreicht werden.

Anzeige

Im Betrieb verbraucht die Anlage bis zu ein Megawatt Strom, um zuverlässige und regelmäßige Forschungsarbeit zu gewährleisten. Die direkte Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenlicht gehört dabei zu einem der Schwerpunkte der Forschung. Es gibt längst gut erprobte Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse. Aber der Umweg über die Stromerzeugung macht sie vergleichsweise ineffizient, zumal die Energie des Wasserstoffs im Anschluss zur Nutzung wieder umgewandelt werden muss. Die direkte Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenlicht hat theoretisch das Potenzial, eine Effizienz von etwa 90 Prozent zu erreichen. Aber auch nach über einem halben Jahrhundert Forschung ist die Praxis davon noch weit entfernt.

Einfach Wasser richtig erhitzen

Dabei klingt die Sache zunächst ganz einfach. Bei der Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff entsteht Wasser und Wärme. Der Prozess muss nur umgekehrt werden. Aus Wärme und Wasser entstehen Sauerstoff und Wasserstoff. Das funktioniert auch. Die dafür nötigen Temperaturen liegen jenseits von 2.500 Kelvin, aber eine Anlage die die 10.000-fache Stärke des natürlichen Sonnenlichts erreicht, kann solche Temperaturen problemlos erzeugen. Wenn Wasserdampf derart aufgeheizt wird, zerfällt ein Teil der Wassermoleküle wieder in seine Bestandteile.

Aber hier fangen die Probleme an. Wasserstoff und Sauerstoff müssen auch wieder getrennt werden. Das sollte bei möglichst hohen Temperaturen geschehen, damit sie nicht wieder zu Wasser werden. Das ist auch möglich. Membranen mit Poren im Mikrometerbereich sind für Wasserstoffgas durchlässiger als für Sauerstoff und können die Stoffe so trennen. Experimente zeigen, dass das Prinzip funktioniert. Aber bisher wurde noch keine Membran gefunden, die dauerhaft den hohen Temperaturen standhalten kann.

Ein Umweg soll es leichter machen

Weil nicht sicher ist, ob es überhaupt möglich ist, eine solche Membran herzustellen, untersucht der größte Teil der Forschung mehrstufige Zyklen zur Erzeugung von Wasserstoff. Das Problem an den Zyklen ist die Effizienz. Sie sinkt mit jeder zusätzlichen Reaktion. Ein sehr einfacher Zyklus ist der Metall-Metalloxid-Zyklus. Der Sauerstoffanteil des Wassers oxidiert ein Metall, so dass Wasserstoff frei wird und als einziges Gas getrennt vom Sauerstoff vorliegt.

Anschließend muss der Sauerstoff aber wieder vom Metall getrennt werden, damit es wieder für die Gewinnung von Wasserstoff zur Verfügung steht. Dazu wird das Metalloxid aufgeheizt, bis sich der Sauerstoff vom Metall trennt, wenn das Metalloxid reduziert wird. Es ist dieser Prozess, der bei sehr hohen Temperaturen im Sonnenofen durchgeführt werden soll. Für die Effizienz gilt dabei mathematisch das Gleiche wie in jeder Kraft-Wärme-Maschine. Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Oxidation und der Reduktion, um so höher ist die Effizienz - zumindest in der Theorie.

Der Teufel steckt im Detail 

eye home zur Startseite
David64Bit 28. Mär 2017

Ausnahmen bestätigen die Regel ;) Und ja - hab ich. Ist IMHO einfach die beste Variante...

Eheran 27. Mär 2017

Das könnte sein, fällt mir erst jetzt auf. Tipp dazu: Das Vorzeichen kommt vor die...

Eheran 27. Mär 2017

Darf ich dir also nicht widersprechen...? Wo ist denn das Problem damit, dass ich dir...

ahoihoi 27. Mär 2017

Bei 2500 Kelvin wird man im Sonnenstudio dann auch brauner als braun.

Reitgeist 26. Mär 2017

Linde beziffert die Verluste auf 17%. Wikipedia gibt zwar 12% an, allerdings muss man...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Lemgo
  2. Daimler AG, Stuttgart
  3. Dr. August Oetker KG, Bielefeld
  4. ADAC IT Service GmbH, München


Anzeige
Blu-ray-Angebote
  1. (u. a. Reign, Person of Interest, Gossip Girl, The Clone Wars)
  2. Einzelne Folge für 2,99€ oder ganze Staffel für 19,99€ kaufen (Amazon Video)
  3. (u. a. Hobbit Trilogie Blu-ray 43,89€ und Batman Dark Knight Trilogy Blu-ray 17,99€)

Folgen Sie uns
       


  1. Ronny Verhelst

    Tele-Columbus-Chef geht nach Hause

  2. Alphabet

    Google Gewinn geht wegen EU-Strafe zurück

  3. Microsoft

    Nächste Hololens nutzt Deep-Learning-Kerne

  4. Schwerin

    Livestream-Mitschnitt des Stadtrats kostet 250.000 Euro

  5. Linux-Distributionen

    Mehr als 90 Prozent der Debian-Pakete reproduzierbar

  6. Porsche Design

    Huaweis Porsche-Smartwatch kostet 800 Euro

  7. Smartphone

    Neues Huawei Y6 für 150 Euro bei Aldi erhältlich

  8. Nahverkehr

    18 jähriger E-Ticket-Hacker in Ungarn festgenommen

  9. Bundesinnenministerium

    Neues Online-Bürgerportal kostet 500 Millionen Euro

  10. Linux-Kernel

    Android O filtert Apps großzügig mit Seccomp



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Creoqode 2048 im Test: Wir programmieren die größte portable Spielkonsole der Welt
Creoqode 2048 im Test
Wir programmieren die größte portable Spielkonsole der Welt
  1. Arduino 101 Intel stellt auch das letzte Bastler-Board ein
  2. 1Sheeld für Arduino angetestet Sensor-Platine hat keine Sensoren und liefert doch Daten
  3. Calliope Mini im Test Neuland lernt programmieren

Ikea Trådfri im Test: Drahtlos (und sicher) auf Schwedisch
Ikea Trådfri im Test
Drahtlos (und sicher) auf Schwedisch
  1. Die Woche im Video Kündigungen, Kernaussagen und KI-Fahrer
  2. Augmented Reality Ikea will mit iOS 11 Wohnungen virtuell einrichten
  3. Space10 Ikea-Forschungslab untersucht Umgang mit KI

Microsoft Surface Pro im Test: Dieses Tablet kann lange
Microsoft Surface Pro im Test
Dieses Tablet kann lange
  1. Microsoft Neues Surface Pro fährt sich ohne Grund selbst herunter
  2. iFixit-Teardown Surface Laptop ist fast nicht reparabel
  3. Surface Studio Microsofts Grafikerstation kommt nach Deutschland

  1. Re: Steuergelder = Quellcode offenlegen

    piratentölpel | 00:31

  2. Re: Erfahrungsgemäß ist bei den Surface Laptops

    dEEkAy | 00:31

  3. Re: DSLRs?

    Flexy | 00:22

  4. Re: Es ist echt verblüfffend.....

    Patman | 00:12

  5. Re: Reichtum ist parasitär

    piratentölpel | 00:05


  1. 23:54

  2. 22:48

  3. 16:37

  4. 16:20

  5. 15:50

  6. 15:35

  7. 14:30

  8. 14:00


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel