Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 4 - nova-Institut ...

Wasserstoffherstellung 244
Ein Verfahrenstyp ist die alkalische Elektrolyse, die wegen der niedrigen Strompreise und der häufigen Kombination
mit Wasserkraftwerken als Energielieferanten vor allem in Norwegen und Island genutzt wird.
Anders als bei der Verwendung von fossilen Energieträgern wird bei diesem Verfahren kein CO 2 freigesetzt. Dies
gilt allerdings nur, wenn der verwendete Strom nicht aus fossilen Energieträgern erzeugt wurde. Jedoch ist auch die
Dampfreformierung mit Biomasse, um Methan oder Wasserstoff zu gewinnen, CO 2 -neutral.
Chloralkali-Elektrolyse
(siehe Hauptartikel Chloralkali-Elektrolyse)
Bei der Chloralkali-Elektrolyse entsteht Wasserstoff sowie Chlor als Nebenprodukt. Vorrangig dient sie aber der
Gewinnung von Natron- und Kalilauge aus Lösungen von Chloriden (z. B. Kochsalz (NaCl)). An den beiden
Elektroden finden diese Reaktionen statt:
• Kathode
• Anode
Das Verfahren wird seit Jahrzehnten großtechnisch angewendet. Es ist dort wirtschaftlich sinnvoll, wo ein Bedarf an
Laugen (und gegebenenfalls Chlor) besteht, lohnt sich aber allein für die Wasserstoffherstellung nicht.
Direkte Verwendung von Sonnenenergie
Bei der Verwendung von Kohlenwasserstoffen und bei der Elektrolyse wird indirekt vor allem Sonnenenergie
verwendet, da diese beispielsweise Voraussetzung zur Entstehung von Kohle, Erdöl und Erdgas ist. Aber auch eine
mehr oder weniger direkte Verwendung der Sonnenenergie ist möglich. Bei thermochemischen Verfahren zur
Spaltung von Wasser in Wasserstoff sind sehr hohe Temperaturen notwendig, die zum Beiapiel durch
Konzentrierung der Sonnenstrahlung möglich sind. Auch biologische Verfahren sind in der Entwicklung, bei denen
die während der Photosynthese stattfindende Wasserspaltung zur Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden kann.
Thermochemische Verfahren
(siehe auch Artikel Hydrosol-Projekt und Solarchemie)
Die thermische Dissoziation bezeichnet den Zerfall von Molekülen in seine einzelnen Atome durch
Wärme-Einwirkung. Oberhalb einer Temperatur von 1.700 °C vollzieht sich die direkte Spaltung von Wasserdampf
in Wasserstoff und Sauerstoff. Dies geschieht zum Beispiel in Solaröfen. Die entstehenden Gase können mit
keramischen Membranen voneinander getrennt werden. Diese Membranen müssen für Wasserstoff, jedoch nicht für
Sauerstoff durchlässig sein. Das Problem dabei ist, dass sehr hohe Temperaturen auftreten und nur teure,
hitzebeständige Materialien dafür in Frage kommen. Aus diesem Grund ist dieses Verfahren nach wie vor nicht
konkurrenzfähig.
Eine Absenkung der Temperatur der thermischen Wasserspaltung auf unter 900 °C kann über gekoppelte chemische
Reaktionen erreicht werden. Bereits in den 1970er Jahren wurden für die Einkopplung der Wärme von
Hochtemperaturreaktoren verschiedene thermochemische Kreisprozesse vorgeschlagen, die zum Teil auch für die
Nutzung konzentrierter Solarstrahlung geeignet sind. Die höchsten Systemwirkungsgrade sowie das größte Potenzial
für Verbesserungen weist aus heutiger Sicht ein verbesserter Schwefelsäure-Iod-Prozess auf: Iod (I) und
Schwefeldioxid (SO 2 ) reagieren bei 120 °C mit Wasser zu Iodwasserstoff (HI) und Schwefelsäure (H 2O 4). Nach der
Separation der Reaktionsprodukte wird Schwefelsäure bei 850 °C in Sauerstoff und Schwefeldioxid gespalten, aus
Iodwasserstoff entsteht bei 300 °C Wasserstoff und das Ausgangsprodukt Iod. Den hohen thermischen
Wirkungsgraden der thermochemischen Kreisprozesse (bis zu 50 %) müssen die heute noch weitgehend ungelösten
material- und verfahrenstechnischen Schwierigkeiten gegenübergestellt werden.
Viele Metalloxide spalten bei sehr hohen Temperaturen Sauerstoff ab, und das entstehende Metall reagiert bei
niedrigeren Temperaturen mit Wasser unter Rückgewinnung des Oxids und Erzeugung von Wasserstoff. Mehr als
300 Varianten dieser thermochemischen Prozesse sind bekannt. Einige davon, zum Beispiel das