Saubere Energie? Forscher gewinnen Wasserstoff aus Meerwasser

Wasserstoff gilt als die saubere Energie der Zukunft. Der Energieträger ist flexibel einsetzbar und lässt sich leicht transportieren. Wenn diese Energiequelle auch noch mit erneuerbaren Energien hergestellt wird, ist er zudem klimafreundlich. So würde sein Einsatz die Industrie sowie den LKW- Schiff und Flugverkehr klimaschonend umgestalten. Ein internationales Forscherteam hat nun eine neue Methode entwickelt, durch die Wasserstoff kostengünstig hergestellt werden kann.

Wasserstoff durch Elektrolyse

Das Forscherteam, bestehend aus Wissenschaftlern der USA, Australien und China entwickelten ein Elektrolyseur, mit welchem sie Wasserstoff aus Meerwasser gewinnen, ohne dieses vorzubehandeln. Grundsätzlich gilt: Um Wasserstoff herstellen zu können, werden erneuerbare Energien sowie Wasser benötigt. Bislang galt die Spaltung des in den Ozeanen reichlich vorhandenen Salzwassers allerdings als ineffizient und kostenintensiv. Durch den hohen Salzgehalt im Wasser lagerten sich die Chlorid-Ionen an der Elektrode an, wodurch die Elektroden, mit denen der Solar-Strom in das Wasser gelangt, zerstört wird – also eher weniger sinnvoll. Das Wasser musste also erst einmal aufwendig und kostspielig entsalzt werden – bis jetzt.

Saubere Energie – Entsalzen von Meerwasser nicht mehr nötig

Das Problem mit dem aufwendigen Entsalzen und Aufbereiten des Meerwassers ist seit der Entdeckung des Forscherteams nicht mehr notwendig. Jetzt wird auf den Elektroden eine dünne Schicht Lewis-Säure (Chromoxid) aufgetragen. Durch diesen kleinen Trick wird die Elektrolyse optimiert und ermöglicht es mit höherer Effizienz den Wasserstoff direkt aus dem salzigen Meerwasser zu gewinnen.

Für Professorin Shizhang Qiao von der Universität Adelaide ist dies durchaus ein Durchbruch in der Forschung nach sauberen Energiequellen. Im Interview mit dem “Nature Magazine” erklärt sie zu dem Thema:

“Wir haben natürliches Meerwasser mit fast 100 Prozent Wirkungsgrad in Sauerstoff und Wasserstoff aufgeteilt, um grünen Wasserstoff durch Elektrolyse zu erzeugen, wobei ein kostengünstiger Katalysator in einem kommerziellen Elektrolyseur verwendet wird.”

Ist Wasserstoff der Energieträger der Zukunft? Die Vor- und Nachteile

Dadurch, dass Wasserstoff beim Verbrennen so gut wie keine Abgase erzeugt, zählt es zur wohl vielversprechendsten und umweltfreundlichsten Alternative zu Kohle, Öl und Erdgas.

Wasserstoff als saubere Energie ist nicht erst ein Trend der heutigen Zeit. Schon der Schriftsteller Jules Verne hatte in seinem Roman “Die geheimnisvolle Insel” im Jahr 1874 Wasser als “Kohle der Zukunft” bezeichnet. Heute hat sich sogar das Europaparlament bereits für den Aufbau einer europäischen Wasserstoffwirtschaft ausgesprochen, um die selbst gesteckten Klimaziele zu erreichen. Aber ist Wasserstoff wirklich so vielversprechend? Wie wir wissen, hat alles immer seine Vor- und Nachteile.

Vorteile von Wasserstoff

• Wasserstoff ist erneuerbar und leicht verfügbar
  Wasserstoff ist ein Energieträger, der erneuerbaren Energien und wird im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen nicht ausgeschöpft. Wasserstoff verbrennt nicht zu Kohlendioxid, sondern zu Wasserdampf, wodurch ein Kreislauf entsteht, welcher die Ressource unerschöpflich macht.
  
  
• Wasserstoff ist eine saubere Energiequelle
  Aktuell gilt Wasserstoff als saubersten Energiequelle, ohne negative Auswirkungen auf die Umwelt. Neben der sauberen Verbrennung benötigt Wasserstoff im Gegensatz zu Biokraftstoff oder Wasserkraft außerdem keine großen Landflächen zur Produktion.
  
  
• Leistungsfähiger und energieeffizienter als fossile Brennstoffe
  Wasserstoff-Brennstoffzellen gelten als leistungsstarke Energiequelle mit enormer Energieeffizienz. Sie sind dreimal leistungsfähiger als fossile Brennstoffe, da weniger Zellen für den Antrieb von Maschinen und Fahrzeugen benötigt werden.
  
  
• Hoher Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Energiequellen
  Die Brennstoff-Effizienz von Wasserstoff ermöglicht die Produktion von mehr Energie pro Pfund Brennstoff. So erzeugt ein konventionelles Verbrennungskraftwerk Strom mit einem Wirkungsgrad von 33 bis 35 %, verglichen mit bis zu 65 % bei Wasserstoff-Brennstoffzellen. Das Gleiche gilt für Fahrzeuge, bei denen Wasserstoff-Brennstoffzellen 40–60 % der Energie des Kraftstoffs nutzen und gleichzeitig eine 50%ige Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bieten.
  
  
• Fast keine Emissionen – saubere Energie
  Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff, ohne verbrannt zu werden, und erzeugt im Gegensatz zu anderen Energiequellen kein Kohlendioxid.
  
  
• Schnelle Ladezeiten
  Anders als bei batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen lässt sich ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug in weniger als fünf Minuten wieder aufladen. Zum Vergleich, ein Elektrofahrzeug benötigt zwischen 30 Minuten und mehreren Stunden zum Aufladen.
  
  
• Lange Nutzungszeiten
  Ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug verfügt über die gleiche Reichweite wie ein Fahrzeug, das mit fossilen Brennstoffen betrieben wird (etwa 300 Meilen, ca. 483 km). Diese ist höher als die von Elektrofahrzeugen.
  
  
• Geringe Wartungskosten
  Nach der Erstinstallation sind Wasserstoff-Brennstoffzellen in der Lage, über einen längeren Zeitraum mit wenig oder gar keiner Wartung zu laufen. Dies reduziert die damit verbundenen Kosten und wird diese Energiequelle mit der Verbesserung der Technologie erschwinglicher machen.
  
  
• Demokratisierung der Energieversorgung
  Wasserstoff-Brennstoffzellen haben das Potenzial, die Abhängigkeit einer Nation von fossilen Brennstoffen zu verringern, was zu einer Demokratisierung der Energieversorgung auf der ganzen Welt beitragen wird.

Saubere Energie? Nachteile von Wasserstoff

• Wasserstoff-Extraktion
  Die Extraktion des Wasserstoffes und die damit verbundenen Kosten waren bisher die wohl größte Herausforderungen. Auch der Energieverbrauch für die Gewinnung des Wasserstoffes war teilweise höher als der tatsächliche Nutzen des Wasserstoffes. Das hat sich durch die neu entwickelte Methode geändert.
  
  
• Investitionen sind erforderlich
  Wasserstoff-Brennstoffzellen benötigen Investitionen, um so weit entwickelt zu werden, dass sie eine brauchbare Energiequelle werden. Das erfordert auch einen politischen Willen, Zeit und Geld in die Entwicklung zu investieren, um die Technologie zu verbessern und auszureifen.
  
  
• Kosten der Rohmaterialien
  Zur Herstellung von Wasserstoff-Brennstoffzellen werden Edelmetalle wie Platin benötigt, was bedeutet, dass die Anschaffungskosten für Brennstoffzellen hoch sein können.
  
  
• Fehlende Verlässlichkeit
  Die Wasserstoffentwicklung befindet sich noch in Kinderschuhen und ist daher noch keine verlässliche Brennstoffquelle, die den gesamten Energiebedarf decken kann. Aber, irgendwann muss man ja mal anfangen.
  
  
• Wasserstoffspeicherung
  Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen ist die Speicherung und der Transport von Wasserstoff nicht einfach. Er kann nicht einfach durch Pipelines gepumpt oder in LKWs verladen werden.
  
  
• Leicht entflammbar
  Wasserstoff ist ein hochentzündlicher Energieträger, was verständliche Sicherheitsbedenken mit sich bringt. Wasserstoffgas verbrennt in Luft in Konzentrationen von 4 bis 75 %.

Diese Beiträge könnten Dich auch interessieren:

PFAS – ewige Chemikalien und wie wir uns damit vergiften!

Power to Change – die Energierebellion

Altkleider Tonne – Gerade mal 10 Prozent landen bei bedürftigen Menschen