Aus dem Nichts: neue Solarenergie

Forscher sagen, dass ihr Prototyp Wasserstoff mit einer Reinheit von mehr als 99 % produziert und in Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von bis zu 4 % funktioniert

Forscher haben ein solarbetriebenes Gerät entwickelt, das Wasserstoff direkt aus der Luftfeuchtigkeit erzeugt.

Nach Angaben seiner Erfinder produziert der Prototyp Wasserstoff mit einer Reinheit von mehr als 99 % und kann in Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von bis zu 4 % eingesetzt werden. Das Gerät würde die Produktion von Wasserstoff ohne Kohlenstoffemissionen auch in Regionen ermöglichen, in denen Wasser an Land knapp ist, heißt es.

Wasserstoff ist ein kohlenstofffreier Kraftstoff, der bei der Verwendung in Brennstoffzellen nur Wasser als Nebenprodukt erzeugt. Allerdings kommt reiner Wasserstoff in der Natur nicht in großen Mengen vor und seine Herstellung erfordert einen Energieaufwand. Bei der Produktion in großem Maßstab werden häufig fossile Brennstoffe eingesetzt, die Kohlenstoffemissionen verursachen.

Der Hauptautor der Studie und Dozent für Chemieingenieurwesen an der Universität Melbourne, Dr. Gang Kevin Li, sagte, das wasserstoffproduzierende Gerät könne mit Solar- oder Windenergie betrieben werden.

Ein Prototyp produzierte in einem überwachten Versuch mehr als 12 aufeinanderfolgende Tage lang Wasserstoff. „[Für] einen von ihnen ließen wir ihn acht Monate lang alleine laufen“, sagte Li.

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Das Gerät besteht aus schwammartigem Material mit einer hygroskopischen Flüssigkeit – einer Flüssigkeit, die Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt, ähnlich wie Kieselgelbeutel. Die absorbierten Wassermoleküle werden dann an Elektroden in Wasserstoff- und Sauerstoffgase gespalten, ein Vorgang, der als Elektrolyse bezeichnet wird.

„Wasserstoff ist die ultimative saubere Energie … solange man erneuerbare Energiequellen zur Elektrolyse des Wassers hat“, sagte Li.

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Es wird geschätzt, dass das Gerät bis zu 93 Liter Wasserstoff pro Quadratmeter und Stunde produziert. „Wenn Sie 10 Quadratmeter dieser Einheit haben, können Sie ein ganzes Haus mit Strom versorgen … um den Erdgasverbrauch zu Hause zum Kochen und Heizen zu ersetzen“, sagte Li.

Die Prototypen sind immer noch nur klein und das Team plant, im kommenden Jahr Einheiten mit einer Größe von 1 m² und 10 m² zu erstellen.

Die Forscher gehen davon aus, dass das Gerät ein nützliches Werkzeug in Regionen sein könnte, in denen flüssiges Wasser für die Wasserstoffproduktion nicht ohne weiteres verfügbar ist. „Große Teile der Welt haben Probleme mit der Wasserknappheit“, sagte Li. „Wenn es viel erneuerbare Energie – Wind oder Sonne – gibt, steht [oft] nicht viel Frischwasser für diese Art der Wasserstoffproduktion zur Verfügung.“

Dr. Kim Beasy vom Victorian Hydrogen Hub der Swinburne University, der nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, Wasserstoffbrennstoff sei zwar wichtig, aber kein Allheilmittel für das Erreichen des Netto-Nullpunkts. „Wir verstehen allmählich, dass Wasserstoff ein Teil des Puzzles sein wird“, sagte sie.

„Es wird uns einen Weg weisen, uns von einigen ziemlich schwierigen Branchen wie dem Transportwesen zu lösen. Wir haben im Moment keine Alternative zum Diesel … Wasserstoff ist eine wirklich gute Option.“

Die erforderlichen Skaleneffekte würden „mit sauberem Wasserstoff wahrscheinlich nicht sofort erreicht werden“, sagte Beasy und verwies auf den hohen Preis herkömmlicher Wasserstoffelektrolyseure. „Was wir wirklich brauchen, sind mehr staatliche Unterstützung und Subventionen, um die Kosten für die Einführung dieser Technologie zu senken.“

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde am 14. September 2022 geändert, um klarzustellen, dass Wasserstoff bei der Verwendung in Brennstoffzellen nur Wasser als Nebenprodukt erzeugt. Bei der Verbrennung an der Luft entstehen außerdem Stickoxide.