Wasserstoff ist ein chemisches Element, das in der Natur vorkommt und sich beispielsweise mit Sauerstoffatomen zu Wasser (H2O) verbindet. Chemische Elemente werden mit dem Buchstaben H abgekürzt und sind bei Raumtemperatur gasförmig.

Dieses Gas wird heutzutage immer wichtiger für unsere moderne Technik, da Wasserstoff in der Zukunft als Antriebsstoff verwendet werden soll. Es ist flexibel einsetzbar und soll in der Zukunft auch die Umwelt schonen. Mit Wasserstoff als Energieträger soll die Energieversorgung in Deutschland auf eine breitere Basis gestellt werden.

Wasserstoff ist in der Natur immer gebunden vorhanden, beispielsweise in Form von Wasser, Säuren oder Kohlenwasserstoffen. Es muss von dieser Bindung befreit werden, bevor es als Energiequelle genutzt werden kann. Derzeit wird ein Großteil des Wasserstoffs aus Erdgas durch Zugabe von Wasserdampf gewonnen (Steam Reforming). Dieser Produktionsprozess stößt jedoch viel Kohlendioxid aus. Wie kann man also nun gut und vor allem klimaneutral reinen Wasserstoff erhalten?

Herstellung von Wasserstoff

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser gewonnen. Elektrizität wird verwendet, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten.

Der für die Elektrolyse benötigte Strom wird ausschließlich aus erneuerbaren Quellen bezogen. Somit sind sowohl der eingesetzte Strom als auch die Produktion von Wasserstoff CO2-frei. Diese Herstellungsmethode ist daher die meistgenutzte, da diese sozusagen keinen direkten ökologischen Fußabdruck hinterlässt.

Grauer Wasserstoff

Beim grauen Wasserstoff sind die Rohstoffe fossile Brennstoffe. Erdgas wird durch Wärme in Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt. Das dabei entstehende Kohlendioxid gelangt in die Atmosphäre und verstärkt so den Treibhauseffekt.

Blauer Wasserstoff

Blauer Wasserstoff ist im Wesentlichen grauer Wasserstoff. Der Unterschied: Bei blauem Wasserstoff wird das entstehende Kohlendioxid gespeichert. Diese Art der Wasserstofferzeugung gilt daher als CO2-neutral.

Türkiser Wasserstoff

Türkisfarbener Wasserstoff wird durch thermisches Aufspalten von Methan hergestellt. Anstelle von Kohlenstoffdioxid entsteht fester Kohlenstoff. Damit diese Art der Produktion CO2-neutral ist, müssen erneuerbare Energiequellen genutzt und Kohlenstoff dauerhaft gebunden werden. Somit ist diese Herstellungsweise nicht sehr gut, da sie einen größeren Energieaufwand braucht.

Wo wird Wasserstoff genutzt?

Wasserstoff ist wichtig, um den CO2-Ausstoß in der Industrie zu reduzieren. In der besonders energieintensiven Stahlproduktion wird Kohle durch Wasserstoff ersetzt. Bestimmte Prozesse in der chemischen Industrie lassen sich nur mit grünem Wasserstoff klimafreundlich gestalten. Künftig werden Gaskraftwerke auch mit klimaneutralen Gasen wie Wasserstoff betrieben.

Konventionelle Gaskraftwerke werden weiterhin benötigt, bis die Versorgungssicherheit mit erneuerbaren Energieträgern gewährleistet ist. Allerdings müssen sie so gebaut sein, dass sie auf klimaneutrale Gase wie Wasserstoff umgestellt werden können.

Wasserstoff bietet auch Lösungen für einen klimafreundlichen Transport, bei denen der Einsatz von Elektroantrieben nicht sinnvoll oder unmöglich ist. Zusammen mit Kohlendioxid lässt es sich zum Beispiel in einen klimafreundlichen Treibstoff für Lkw, Schiffe oder Flugzeuge verwandeln.

Wasserstoffbetriebene Züge können Dieselzüge im Regionalverkehr ersetzen und den CO2-Ausstoß bei der Schiene reduzieren.

Thermische Analysen in der Wasserstofftechnologie

Die thermische Analyse wird zum größten Teil benutzt, um Eigenschaften und Bindungen chemischer Stoffe zu ermitteln. Bei der dynamischen Thermoanalyse wird der zu analysierende Stoff langsam transportiert, das heißt im thermodynamischen Gleichgewicht, sehr stark erhitzt. Gleichzeitig bestimmt das Thermoelement ständig die Temperatur.

Die statische thermische Analyse wird in Bereichen wie der Mineralogie verwendet. Die zu untersuchenden Mineralproben werden über Stunden oder Tage bei konstanter Temperatur gehalten. Während dieser Zeit werden Wasserverluste oder Glühverlust erfasst und dokumentiert. Auf diese Weise können die Übergangspunkte (Schmelz- und Siedepunkte) von fest zu flüssig, zu gasförmig in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt werden.

Wer produziert den Wasserstoff?

Deutschland kann die benötigte Menge an grünem Wasserstoff nicht produzieren, weil es zu wenig Strom aus erneuerbaren Quellen gibt. Deshalb ist die Bundesregierung auf internationale Zusammenarbeit angewiesen. Strategische Partnerschaften mit Südafrika, Westafrika und Australien sind die Eckpfeiler der zukünftigen Wasserstoffversorgung. In diesen Ländern sind die Bedingungen für Wind- und Sonnenenergie zur Wasserstoffproduktion besonders günstig. In Deutschland will die Bundesregierung bis 2030 mindestens 10 GW Elektrolysekapazität schaffen.