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Holger Jorschick vom Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN)
Holger Jorschick vom Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN) (Bild: Forschungszentrum Jülich / C. Heßelmann)

Die Freisetzung von Wasserstoff braucht Energie

Ein unvermeidbares Problem ist, dass 0,56 Kilowattstunden Energie benötigt werden, um den Wasserstoff freizusetzen. Dafür wird die gleiche Energiemenge umgekehrt bei der Einlagerung des Wasserstoffs wieder frei. Es geht also Energie verloren, wenn die freiwerdende Energie bei der Einlagerung nicht genutzt wird. An diesen Tatsachen kann die Entwicklungsarbeit der Forscher nichts ändern. Sie können nur versuchen, die Nutzung der Energie möglichst einfach zu machen.

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Dafür wurde einiges getan. Im ursprünglichen Verfahren wurde der Wasserstoff in einem Reaktor mit eigenem Katalysator bei etwa 150 Grad Celsius eingelagert und in einem anderen Reaktor mit einem anderen Katalysator bei etwa 250 Grad Celsius freigesetzt. Inzwischen konnte ein Katalysator gefunden werden, der für beide Reaktionen geeignet ist.

Höhere Temperaturen helfen, Abwärme zu nutzen

Viel wichtiger ist aber, dass die Einlagerung des Wasserstoffs jetzt bei höheren Temperaturen von etwa 310 Grad Celsius stattfinden kann. Normalerweise tendieren solche exothermen Reaktionen dazu, nur bei niedrigen Temperaturen vollständig abzulaufen. Um dem entgegenzuwirken, ist höherer Druck notwendig. Bei niedrigem Druck läuft die Reaktion mit dem gleichen Katalysator in die entgegensetzte Richtung ab, es wird Energie aufgenommen und gibt Wasserstoff freigegeben.

Tatsächlich kann die Freisetzung des Wasserstoffs sogar bei niedrigeren Temperaturen stattfinden als die Einlagerung. Das ist nicht ideal für die chemischen Reaktionen, macht es dafür aber zumindest denkbar, die Reaktionswärme aus der Einlagerung in einem Wärmespeicher zu speichern und zum Teil für die Freisetzung wieder zu nutzen. Aber selbst ohne so einen Speicher lassen sich mehr Verwendungsmöglichkeiten finden, wenn die Reaktionsenergie bei 310 Grad Celsius abgegeben wird. Die Temperatur der Abwärme kann jederzeit durch Zugabe von mehr Kühlmittel gesenkt werden, sie zu erhöhen, ist nicht so leicht.

Das Verfahren ist noch nicht ausgereift

Ausgereift ist das Verfahren aber noch immer nicht. Die hohen Temperaturen bedeuten auch, dass es leichter zu ungewollten Nebenreaktionen kommen kann, die das DBT langfristig zersetzen oder den Platinkatalysator beeinträchtigen. Nach vier Zyklen wurden etwa 1,2 Prozent des DBT zersetzt. Außerdem nimmt die chemische Reaktion zur Einlagerung und Freisetzung des Wasserstoffs noch viel Zeit in Anspruch. Die Einlagerung dauert vier Stunden. Die Freisetzung von 80 Prozent des eingelagerten Wasserstoffs dauert sogar 20 Stunden. Eine weitere Optimierung des Verfahrens könnte einen Teil der Speicher- und Transportprobleme von Wasserstoff lösen.

Was sie dagegen nicht lösen kann, sind die inhärenten Effizienzprobleme der Nutzung von Wasserstoff. Je nach verwendetem Verfahren gehen schon bei der Elektrolyse von Wasser etwa 20 bis 40 Prozent der Energie verloren. Wobei flexible Systeme mit PEM-Elektrolyseuren zur Ausnutzung von Leistungsspitzen im Netz deutlich höhere Verluste haben als andere Systeme, die aber mit möglichst konstanter Leistung betrieben werden müssen. Noch mal rund 50 Prozent der verbliebenen Energie gehen in der Praxis beim Betrieb von Brennstoffzellen verloren.

 Energiespeicherung: Wasserstoff soll in Öl gespeichert werden

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quineloe 15. Sep 2017

Wäre mal interessant zu wissen, welcher Anteil der Bevölkerung tatsächlich in derart gro...

Mofef 12. Sep 2017

"Aber dieses Verfahren ist nur so CO2-neutral wie die Quelle, aus der das CO2...

azeu 08. Sep 2017

Dafür hast Du bei Verbrennungsmotoren wieder den schlechtesten Wirkungsgrad, weil a...

Dr.Jean 06. Sep 2017

In welcher Verwirrungsanstalt haben Sie denn diesen Post entworfen? Was möchten Sie damit...

pk_erchner 06. Sep 2017

ich fang mal an Smartphone oh - mehr fällt mir nicht ein wer her noch was?



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