Neue Technik bringt sauberen Wasserstoff
Spezielle Elektrode des Idaho National Laboratory sorgt für umweltfreundliche Produktion
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INL-Forscher Dong Ding bei der Arbeit mit der neuen Elektrode (Foto: inl.gov) |
Idaho Falls (pte031/06.09.2018/13:30) US-Forscher haben den Energiebedarf für die Hochtemperatur-Elektrolyse drastisch gesenkt. Während beispielsweise das Dresdner Unternehmen Sunfire mit einer Betriebstemperatur von 800 Grad Celsius arbeitet, kommen die Wissenschaftler des Idaho National Laboratory (INL) http://inl.gov in Idaho Falls mit 600 Grad aus. Das Kunststück gelang mit einer speziellen Elektrode aus leitfähiger Keramik. Der Wirkungsgrad soll deutlich über den 70 Prozent liegen, die mit der bisher effektivsten Technik erreicht wird.
Sonne, Wind und Kernkraft
Bei der Elektrolyse wird Wasserdampf mithilfe von Strom in Wasser- und Sauerstoff aufgespalten. Wenn ausschließlich emissionsfreier Strom etwa aus Windgeneratoren, Photovoltaikanlagen und Kernkraftwerken - diese zählen die INL-Forscher ausdrücklich dazu - genutzt wird, ist dieser Wasserstoff ein absolut umweltverträglicher Energieträger, weil bei der Verbrennung lediglich Wasserdampf entsteht. Wasserstoff gilt als Treibstoff der Zukunft für Fahrzeuge. Er wird in großem Stil auch in der chemischen und petrochemischen Industrie eingesetzt.
Die Elektrode basiert auf einer gewebten Matte aus brennbarem Material. Sie wird in eine Suspension eingetaucht, in der sich die Ausgangsstoffe für Keramik befinden. Wie von Zauberhand bläht sich die Matte jetzt zu einem 3D-Gebilde auf. Wie das funktioniert, ist das Geheimnis der Forscher. Jetzt wird die ursprüngliche Matte verbrannt. Übrig bleibt die äußerst poröse Elektrode. "Wir haben eine dreidimensionale Elektrode erfunden, die aus einer zweidimensionale Matte entsteht", freut sich Dong Ding, der an der Entwicklung maßgeblich beteiligt war. Die Anlage lief in Tests mehrere Tage lang und produzierte kontinuierlich Wasserstoff.
Wasserstoff aus fossilen Quellen
Allein die USA haben eine Wasserstoff-Produktionskapazität von elf Mio. Tonnen pro Jahr. Nur vier Prozent davon werden per Elektrolyse gewonnen, der Rest aus Erdgas, Öl und Kohle. Bei der Herstellung fallen sehr große Mengen an Schadstoffe an, ebenso der Klimakiller Kohlendioxid. Mit der neuen kostengünstigeren INL-Elektrolysetechnik könnte die Herstellung wirtschaftlicher werden.
Die Keramik-Elektrode wird von einem Elektrolyten umhüllt, der wiederum mit der zweiten Elektrode beschichtet ist. Liegt zwischen den Elektroden eine elektrische Spannung, so wird der Dampf, der in die Keramik-Elektrode strömt, in Wasser- und Sauerstoff zerlegt. Der Sauerstoff diffundiert durch den Elektrolyten zur zweiten Elektrode, der Wasserstoff wird eingefangen und in Drucktanks gelagert, beispielsweise, um Elektrofahrzeuge, die den benötigten Strom in einer Brennstoffzelle an Bord herstellen.
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