H2-Herstellung: Likat in Rostock entwickelt effizienteres Verfahren

Rostocker Forscher optimieren Produktion von Wasserstoff aus Ökostrom könnte mit dem Kaskadenverfahren deutlich energieeffizienter werden - und damit auch für die Anwendung in der Mobilität relevanter.

Bisher war die H2-Herstellung so energieintensiv, dass es sich kaum lohnte, ihn für die Mobilität zu verwenden. Das könnte sich jetzt ändern, dank der Forschung der Rostocker Wissenschaftler. Im Bild: H2-Tankstelle in Rostock. | Foto: J. Reichel
Bisher war die H2-Herstellung so energieintensiv, dass es sich kaum lohnte, ihn für die Mobilität zu verwenden. Das könnte sich jetzt ändern, dank der Forschung der Rostocker Wissenschaftler. Im Bild: H2-Tankstelle in Rostock. | Foto: J. Reichel
Johannes Reichel

Die Produktion von Wasserstoff aus Strom über den Umweg der Methanisierung könnte künftig deutlich energieeffizienter vonstatten gehen. Forschern des Leibniz-Institutes für Katalyse (Likat) in Rostock ist laut dem Branchenportal Internationalen Wirtschaftsforum Regenerative Energien IWR ein Durchbruch in der Rückumwandlungstechnologie gelungen gelungen. Die Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt und getestet, mit Hilfe der Methanol schon bei Temperaturen von unter 100 Grad Celsius in Wasserstoff umwandelbar ist. Bei dem sogenannten Kaskaden-Verfahren, das schon 2013 als Möglichkeit der effizienten Rückumwandlung von Likat-Wissenschaftlern erforscht wurde, wie das Internationale Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR) mitteilt. Wann das Verfahren die Labore verlässt, ist noch unklar. Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) zeigte sich optimistisch und investierte bis dato rund 1,8 Millionen Euro in die Forschung.

Hoher Druck und Temperatur, mäßige Energiebilanz

Bisher war es ein Problem, dass hoher Druck und Temperaturen von mehreren hundert Grad benötigt wurde, für die Umwandlung von Methanol in Wasserstoff aus Strom etwa von Windkraftanlagen oder anderen regenerative Erzeugungsanlagen. Mit diesem Strom wird aus Wasser elektrolytisch Wasserstoff erzeugt, der wiederum mit Kohlendioxid in Methanol umgewandelt werden kann. Methanol ist der einfachste Vertreter in der Gruppe der Alkohole und fungiert als praktikabler Speicher für den Wasserstoff, so das IWR.

„Methanol lässt sich im Unterschied zu Wasserstoff gut handhaben und auch über weite Strecken transportieren", erklärt Dr. Henrik Junge, Themenleiter am Likat gegenüber dem IWR.

Bei Bedarf wird Methanol in Wasserstoff rückverwandelt und direkt im Anschluss in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung genutzt. Der bisherige Prozess machte eine allgemeine Anwendung laut IWR "bisher wenig attraktiv", zumal der Wasserstoff in einen gewissen Reinheitsgrad aufweisen müsse.

Das neue Kaskaden-Verfahren ermögliche nun die Rückumwandlung von Methanol in Wasserstoff unter „milden“ Bedingungen. Im Jahr 2013 beschrieben Likat-Forschende im Magazin Nature, wie sie mithilfe eines Ruthenium-Katalysators bei milden Bedingungen unter hundert Grad Celsius aus einer wässrigen Methanollösung Wasserstoff und Kohlendioxid erzeugen konnten. Diese Reaktion galt es nun zu optimieren.

Praxistest in Erlangen positiv

Der erfolgreiche Praxistest in Erlangen In Erlangen an der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) wurde der Bi-Katalysator für einen kontinuierlichen Prozess in der Testanlage fit gemacht, mit der das Forschungskonsortium von Metha-Cycle die Funktionstüchtigkeit des Konzepts letztlich unter Beweis stellte. Die Testanlage der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg hat im Frühjahr 2020 mit knapp 500 Stunden Laufzeit die Funktionstüchtigkeit des Konzepts demonstriert. Die Brennstoffzelle, entwickelt vom Zentrum für Brennstoffzellentechnik (ZBT) Duisburg, produzierte kontinuierlich Strom mit einer Leistung bis zu 39 Watt, so das IWR weiter.

 

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