"Grüner" Wasserstoff bald mit solarer Wärme

Wissenschaftler der University of Colorado wollen auch umweltfreundliche Kraftstoffe herstellen

Boulder (pte003/18.08.2023/06:05)

Ausschließlich mit Solarstrom und solarer Wärme produzieren Forscher der University of Colorado grünen Wasserstoff und E-Fuels. Das schaffen sie laut Studienleiter Al Weimer mit geringerem Kostenaufwand als andere Forschergruppen, die es unter anderem in Deutschland und Israel gibt.

Solartürme lösen Elektrolyse ab

Traditionell wird "grüner" Wasserstoff durch Elektrolyse erzeugt, bei der Strom aus Wind und Sonne die benötigte Energie liefert. Die Wasserspaltung mit dem Ziel, grünen Wasserstoff zu erzeugen, gelingt auch auf thermochemischem Weg bei einer Temperatur oberhalb von 900 Grad Celsius. Dieses Niveau lässt sich in sogenannten Solartürmen erreichen.

In derartigen Anlagen bündeln Spiegel die Sonnenstrahlen und konzentrieren sie auf einen Receiver auf der Spitze eines Turms. Dort erhitzen sich in der Regel Keramikkügelchen. Luft transportiert die Wärme ab, die schließlich Wasser spaltet und grünen Wasserstoff erzeugt. Dieser lässt sich direkt nutzen, etwa zur Dekarbonisierung von Stahlwerken oder zur Stromerzeugung in Brennstoffzellen, um Stromengpässe zu überwinden.

Ebenfalls thermochemisch lässt sich auch CO2 aus der Luft in Kohlenstoffmonoxid (CO) und Sauerstoff umwandeln. CO wird, wenn es mit Sauerstoff vermischt wird, zum Chemierohstoff Synthesegas, das unter anderem in Kerosin, Benzin und Diesel umgewandelt werden kann, sodass Flugzeuge das Klima weniger belasten. Außerdem wird mit diesen E-Fuels der Straßen-, Bahn- und Schiffsverkehr klimafreundlicher.

Mit viel Druck und Katalysator

Andere Forschergruppen hatten zuvor gezeigt, dass ein solcher Ansatz zur Herstellung von Wasserstoff und CO zwar möglich, aber nicht effizient genug ist, um Synthesegas auf kommerziell tragbare Weise zu erzeugen. Weimer und sein Team führen die thermochemische Spaltung bei erhöhtem Druck und mit einem Eisen-Aluminat-Katalysator durch, der relativ kostengünstig ist. Durch diesen Kniff lässt sich die Wasserstoffproduktion bei gleichem Energieeinsatz mehr als zu verdoppeln.

"Eines Tages werden wir in Tankstellen die Wahl haben zwischen fossilen und solaren Treibstoffen. Wir können uns vorstellen, dass E-Fuels sogar kostengünstiger sind als Treibstoffe auf fossiler Basis", hofft Weimers wissenschaftlicher Mitarbeiter Kent Warren. Das neue Verfahren präsentieren die Forscher in der Fachzeitschrift "Joule".

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