TU Berlin: Wasserstoff aus dem Meer hat Zukunftspotenzial

Die Elektrolyse von Meerwasser könnte einen neuen Schub für Wasserstoff als Energieträger liefern, erwartet Prof. Peter Strasser, der Leiter des Fachgebiets Technische Chemie an der TU Berlin.. Er sieht somit ein großes Potenzial für Wasserstoff aus dem Meer.

Wasserstoff als Energieträger könne allerdings ein wesentlicher Eckpfeiler einer neuen, CO2-neutralen Energieversorgung werden, so Strasser. Idealerweise sollten erneuerbare Energiequellen wie Sonne, Wasser, Geothermie oder Wind die dafür notwendige Elektrolyse von Wasser antreiben. Der heutige Stand der Technik erfordert für diese Art der Elektrolyse jedoch Wasser in Trinkwasserqualität. Dies sei ein global immer teureres Gut.

Solarbetrieben Elektrolyse

Solarbetriebene Elektrolyse von Wasser bietet sich nach Aussage von Strasser gerade für aride, wasserarme Gegenden der Welt an. Doch besonders dort sei das für die Elektrolyse benötigte Wasser in Trinkwasserqualität kaum vorhanden. Gerade aride Gegenden, die potenziell über ausreichend Solarenergie verfügen, liegen oft in der Nähe von Ozeanen. Sie leiden aber in der Regel unter einem eklatanten Mangel an Frischwasser. Die Entsalzung und Reinigung von Salzwasser wiederum ist ein kosten- und CO2-intensiver Prozess. Das mache das Verfahren unwirtschaftlich und vor allem auch nicht mehr klimaneutral. Daher wäre es ideal, Wasserstoff aus dem Meer gewinnen zu können.

„Um den Einsatz von Solar- und Wasserstofftechnologie gerade in diesen Regionen zu ermöglichen, versuchen Forscher*innen weltweit eine Elektrolyse-Technologie zu entwickeln, die in der Lage ist, Salzwasser unmittelbar in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten, ohne einen vorherigen Entsalzungsschritt“, sagt Peter Strasser. Auch sein eigenes Forschungsteam an der TU Berlin beschäftigt sich intensiv mit unterschiedlichen Verfahren und Katalysatoren für die Wasserstoff-Elektrolyse.

Studie zu Lösungsmöglichkeiten

Peter Strasser und seinen Kolleg*innen der National University of Ireland Galway und der University of Liverpool analysierten sämtliche internationale Veröffentlichungen zur Elektrolyse von Salzwasser. Damit gelang es ihnen, die wichtigsten Herausforderungen aufzudecken. Sie wissen nun, was zu bewältigen ist, um diese zukünftige Form der Elektrolyse konkurrenzfähig zu machen. „Nach unserer Analyse müsste sich künftige Forschung zum einen auf die Verwendung von neuartigen Katalysatormaterialien, aber auch geeigneter Membrane konzentrieren. Die üblicherweise in der Elektrolyse verwendeten Membrane sind häufig nicht in der Lage, die Salzverunreinigungen des Wassers zu blockieren.“

Strasser sieht einen potenziell interessanten Ansatz unter anderem in neuen Membranen. Diese seien Membranen in bestimmten Pflanzen wie Mangrovenwurzeln nachempfunden. Diese Pflanzenmembrane können Meerwasser filtern. Der Einsatz ähnlicher Membrane in der technischen Elektrolyse ermögliche es somit, die Salzkonzentration auf der Oberfläche der katalytischen Elektroden zu verringern.

„Im Rahmen unserer Studie haben wir gezeigt, dass die Entwicklung neuer selektiver Katalysatoren und spezieller Membrantechnologie wichtige Schritte hin zu einer Hochleistungs-Salzwasser-Elektrolyse sind und zukünftig stärker beforscht werden sollten“, so Strasser. „Die Verwendung von Frischwasser zur Erzeugung von Wasserstoff in großen Mengen wird nach unserer Ansicht auf Dauer keine praktikable Option bleiben, vor allem nicht in den ariden Gebieten, in denen der größte Teil des billigen Solarstroms erzeugt wird“, summiert der Wissenschaftler.

Gemeinsam mit internationalen Kolleg*innen hat Peter Strasser seine Studie über die Möglichkeiten und technischen Herausforderungen der Elektrolyse von Salzwasser in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht.

8.5.2020 | Quelle: TU Berlin, Prof. Peter Strasser | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH