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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Energie der Zukunft: Wasserstoff aus Alkohol |
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| | | Die Grundsubstanz ist unerschöpflich verfügbar und die Konsequenzen sind weit umweltverträglicher: Seit Jahren gilt eine auf Wasserstoff basierende Energiewirtschaft als aussichtsreichster Kandidat, um fossile Brennstoffe, Atomkraft etc. abzulösen. Die Herstellung und Speicherung von Wasserstoff - dem am meisten verbreiteten Element im Universum - erwies sich bisher aber als kompliziert und zu teuer. Ein Forscherteam verspricht mit einer neuen Produktionsmethode nun Abhilfe. Ihre Ausgangssubstanz: Alkohol. |
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Lanny Schmidt und sein Team von der University of Minnesota haben einen Reaktor entwickelt, der Alkohol weit günstiger in Wasserstoff verwandeln kann, als dies bei bisherigen Methoden der Fall war. Das Verfahren könnte eines Tages auch für tragbare Brennstoffzellen verwendet werden, schreiben sie in "Science".
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Kompliziert: Der Weg von der Prognose ... |
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Brennstoffzellen sind für die Propheten der Wasserstoff-Wirtschaft - unter ihnen Jeremy Rifkin mit seinem Bestseller "Die H2-Revolution" - so etwas wie ein ökologischer Wunschtraum.
In einem elektrochemischen Prozess wird dabei Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie und Wärme umgesetzt. Die Strom- und Wärmegewinnung läuft unter "kalter Verbrennung" - also ohne Flamme - ab, das einzige Abfallprodukt ist Wasser. Das ganze hat aber einen bekannten Schönheitsfehler.
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... zur Realisierung |
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Während Sauerstoff relativ leicht aus der Luft bezogen werden kann, ist die Herstellung und Speicherung von Wasserstoff weit komplizierter.
Bei der industriellen Produktion von Wasserstoff stehen bisher fossile Quellen im Mittelpunkt, wichtigste Methode ist die so genannte Dampfreformierung von Erdgas bei hohen Temperaturen (800-900 Grad Celsius) und hohem Druck.
Technisch bedeutsam ist auch die Wasserstoffgewinnung durch Einwirkung von Wasserdampf auf Kohle (Wassergas, Synthesegas). Nachteil aller existierenden Methoden: Sie sind weder besonders ökonomisch noch ökologisch - denn als Ausgangssubstanzen wird erst recht wieder auf auf fossile Brennstoffe zurückgegriffen.
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Industrieller Alkohol aus der Landwirtschaft |
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Eine andere potenzielle Quelle zur Gewinnung von Wasserstoff sind Alkohole - wie etwa Ethanol, das von den Forschern um Lanny Schmidt nun in "Science" propagiert wurde. Industrieller Alkohol wird bei Gärungsprozessen in der Landwirtschaft im großen Umfang hergestellt - und etwa Benzin beigemengt, damit es klarer verbrennt.
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Ethanol-Kilowattstunde wäre marktfähig |
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Zwar gibt es mehrere Möglichkeiten, um aus Ethanol Wasserstoff zu gewinnen. Die meisten von ihnen haben sich aber als zu teuer und kompliziert herausgestellt. Das Team aus Minnesota hat den Prozess nun einfacher und billiger gemacht.
Nach Angaben der Forscher kostet die Produktion einer Kilowattstunde mit ihrer Methode nur mehr vier US-Cent - was in etwa dem Wert einer derzeit in der EU gehandelten Kilowattstunde entspricht.
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Wasserstoff: Besonders leichtes und häufiges Element
Wasserstoff ist das leichteste Element im chemischen Periodensystem und zugleich das häufigste des Universums. Das Element bildet für sich genommen ein farb-, geruch- und geschmacklose Gas (Formelzeichen H2). Es tritt auf der Erde jedoch überwiegend gebunden auf, etwa zusammen mit Sauerstoff als Wasser (H2O) und mit Kohlenstoff oder Stickstoff in fossilen Brennstoffen. Das Element ist für alle Organismen der Erde lebensnotwendig. |
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Der neue Converter |
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Bei dem - potenziell tragbaren - neuen Reaktor bzw. Converter wird eine Ethanol-Wasser-Lösung durch eine Einspritzdüse in eine aufgewärmte Kammer gespritzt, wo sie verdampft und sich mit der Luft mischt.
Diese Mischung gelangt zu einem porösen Aluminiumoxid-Pfropfen, der mit Rhodium- und Ceroxid ausgekleidet ist. Durch katalysierende Reaktionen wird ein ständiger Strom von Wasserstoff und Kohlendioxid abgegeben, Temperaturen von mehr als 700 Grad Celsius entstehen.
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Auch Methanol möglich |
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Zwar wird bei dem Prozess wie bei der Verbrennung fossiler Energieträger das Treibhausgas CO2 freigesetzt, aber wegen der im Vergleich größeren Effizienz, sei dies insgesamt betrachtet ökologischer, schreiben die Forscher. Über 95 Prozent des Wasserstoffs im Ethanol konnten sie in Wasserstoffgas verwandeln.
Auch Methanol könnte auf die nun vorgestellte Weise als Ausgangspunkt in Betracht kommen - und zu einer "grüneren" Form der Energiegewinnung führen.
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Mehr zu dem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
