Wasserstoffproduktion

Es existieren verschiedene Verfahren, um Wasserstoff zu gewinnen. Dabei werden entweder regenerative oder fossile Energieträger eingesetzt, um daraus Wasserstoff zu produzieren. Derzeit werden rund 95 Prozent der weltweiten Wasserstoffproduktion direkt aus fossilen Brennstoffen gewonnen und rund 5 Prozent mittels Elektrolyse von Strom und Wasser. Die insgesamt am häufigsten angewandten Produktionsprozesse sind die partielle Oxidation (45 Prozent), die Dampfreformierung (27 Prozent) und die Benzinreformierung (13 Prozent).

Beschreibung des Konzeptes

Im Folgenden werden verschiedene Produktionsverfahren aufgelistet und kurz beschrieben

Fermentation bezeichnet die enzymatische Umwandlung organischer Stoffe. Wasserstoff kann dabei mit Hilfe von anaeroben Mikroorganismen aus Biomasse gewonnen werden.
Unter einer Vergärung wird heute der mikrobielle Abbau organischer Stoffe verstanden, um damit Energie zu gewinnen. Dabei wird kein Sauerstoff oder Nitrat eingesetzt. Wasserstoff wird so durch den Einsatz vergärender Bakterien aus Biomasse gewonnen.
Bei der Biomassevergasung wird Biomasse durch eine Verschwelung bei hohen Temperaturen in ein Produkt- oder Brenngas umgewandelt. Dabei wird ein Vergasungs- oder Oxidationsmittel (z. B. Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid oder Wasserdampf) eingesetzt. Anschließend kann durch eine Dampfreformierung Biowasserstoff hergestellt werden.
Die Photolyse führt den Zerfall von Molekülen durch Einwirkung von Licht herbei. Bei der Photolyse von Wasser wird Wasser oxidiert und in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten.
Bei der Elektrolyse wird Strom verwendet, um eine Zersetzung des Wassermoleküls in Wasserstoff und Sauerstoff herbeizuführen. Ersteres entsteht an der Kathode, letzteres an der Anode. Ein Separator trennt die beiden Produktgase. Es gibt verschiedene Varianten der Elektrolyse, dazu zählen die alkalische Elektrolyse, die Membranelektrolyse (auch PEM-Elektrolyse für „polymer electrolyte membrane“) und die Hochtemperaturelektrolyse.
Bei einer Dampfreformierung wird aus einem Rohstoff wie z. B. Erdgas oder Biomasse unter Zugabe von Wasserdampf aufgespalten. Das entstandene Methan wird anschließend bei Temperaturen von bis zu 900 °C an einem Katalysator mit Wasser zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff umgesetzt.
Unter der Kohlevergasung versteht man die Verbrennung der Kohle, bei der anschließend über die Glut ein Gemisch aus Wasserdampf und Luft eingeblasen wird, wodurch Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff entstehen.
Bei der Raffinerie wird durch Reinigung, Destillation und Konversion Erdöl in ein höherwertiges Produkt wie Benzin überführt. Wasserstoff entsteht hierbei als Nebenprodukt.

Entwicklungsstand und Ziele

Zukünftig ist von einem steigenden Anteil an Produktionsmethoden mit erneuerbaren Energien auszugehen. Einzelne Studien kommen zu dem Ergebnis, dass auch der Anteil der Kernenergie zur Produktion von Wasserstoff steigen könnte. Beide Energieträger würden zur Stromerzeugung eingesetzt und anschließend für die Elektrolyse verwendet, die den Studien zufolge 2050 mehr als die Hälfte des weltweiten Wasserstoffbedarfs decken könnte.

Englische Übersetzung(en):

hydrogen production