Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist es jetzt erstmals gelungen, mit Hilfe von Sonnenwärme Wassermoleküle zu spalten und dadurch Wasserstoff zu erzeugen. Wasserstoff ist als Energieträger unter anderem die Basis für die CO2-freie Brennstoffzellentechnik. Bisher erfordert seine Gewinnung jedoch den Einsatz von weit mehr Energie, als er hinterher zur Verfügung stellt. Da diese Energie zudem konventionell erzeugt werden muss, gilt bei derzeitigem Stand der Technik die Wasserstoffproduktion als unwirtschaftlich und klimaschädlich.
Das könnte sich sehr bald ändern. Denn in der 100-Kilowatt-Pilotanlage des DLR auf der spanischen Plataforma Solar de Almería wird der Wasserstoff bereits ohne den Umweg über die Stromerzeugung gewonnen, mithin regenerativ und CO2-frei.
Der neuartige Solarreaktor, entwickelt vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik im Rahmen der EU-Projekte HYDROSOL I und II, spaltet das Wasser auf thermo-chemischem Wege, wozu es auf 800 bis 1200 Grad Celsius aufgeheizt werden muss. "Ein Sonnenkollektor bündelt die Strahlung und erhitzt damit eine dunkle keramische Struktur", erläutert, Martin Roeb, einer der beteiligten DLR-Wissenschaftler. Die Struktur ist mit einer Metalloxid beschichtet, das den Sauerstoff binden kann.
Ein Wassermolekül besteht aus je zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. "Wird nun Wasserdampf durch die Struktur geleitet, fängt die erhitzte Oxidschicht die Sauerstoffatome ein - und der Wasserstoff bleibt übrig", so Roeb zu GEO.de.
Wasserstoffgewinnung ohne Umweg
Bei früheren Versuchen, die Energie der Sonne zur Wasserstoffgewinung zu nutzen, wurde mit Hilfe von Fotovoltaik Strom erzeugt und das Wasser auf elektrolytischem Wege gespalten. "Beim thermo-chemischen Verfahren wird dagegen gar nicht erst Strom erzeugt", sagt Roeb, "sondern gleich die zur Wasserspaltung nötige chemische Energie". Ist nach einiger Zeit die Kapazitätsgrenze des Metalloxids für die Aufnahme von Sauerstoff erreicht, genüge eine starke Trocken-Erhitzung, um die Beschichtung wieder zu regenerieren.
Die Wasserstoffausbeute des DLR-Verfahrens ist mit dreißig Prozent schon in der Pilotanlage beachtlich; laut Roeb werden in künftigen Anlagen "bis zu 80 Prozent" Ausbeute möglich sein.
Ein Ausbau dieser thermo-chemischen Solarrekatoren bis in den Bereich von mehreren Megawatt ist nach Angaben des DLR "ohne weiteres möglich." Darüber werde derzeit verstärkt nachgedacht. Damit, so Roeb, ließen sich auch "industriell relevante Größenordnungen" erreichen.
Der Durchbruch für die Wasserstofftechnologie scheint in greifbare Nähe gerückt.
