Bereits vor 150 Jahren schrieb Jules Verne in seinem Roman „Die geheimnisvolle Insel“ Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischen Strom zerlegt worden ist. Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff, werden auf unabsehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern.

Bislang war der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger zu aufwändig und zu teuer. Möchte Deutschland allerdings bis zum Jahr 2045 klimaneutral werden, ist sein Einsatz unerlässlich. So soll Wasserstoff helfen, Industrien wie die Stahl- und Zementerzeugung CO2-neutral zu machen, er soll dem LKW- und Schiffsverkehr sauberen Treibstoff liefern, in der Chemieindustrie als Rohstoff dienen und Gebäude klimaschonend heizen.

Überall, aber nie allein:

Obwohl Wasserstoff das leichteste chemische Element ist, macht es etwa 75 % der Masse des gesamten Universums aus und steckt in allen lebendigen Organismen. Wasserstoff tritt in der Regel gebunden, als Wasser und als Bestandteil größerer organischer Verbindungen auf. Damit man ihn als Energieträger nutzen kann, muss er zuerst durch energieintensive chemische Verfahren gelöst werden.

Woraus wird heute der größte Teil des in der Industrie eingesetzten Wasserstoffs hergestellt?

Weshalb wollen wir Wasserstoff heute über Elektrolyse von Wasser herstellen?

Kleine Wasserstoff Farbenlehre

Wasserstoff ist eigentlich ein farbloses, geruchloses Gas. Jedoch wird ihm je nach Herstellung eine Farbe zugeordnet. Die Art seiner Erzeugung ist ein Kennzeichen dafür, ob der Wasserstoff als klimaneutral gelten kann oder nicht.

Ordne die richtige Farbe zu: Blauer Wasserstoff, Grauer Wasserstoff, Grüner Wasserstoff, Türkiser Wasserstoff

Bei der Herstellung des Wasserstoffs aus fossilem Erdgas wird das erzeugte CO2 abgeschieden und gespeichert (Carbon Capture and Storage, kurz CCS). Maximal 90 % können abgeschieden und gespeichert werden.

Wasserstoff wird meist aus fossilem Erdgas hergestellt. Dabei entstehen rund 10 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff. Das CO2 wird in die Atmosphäre abgegeben.

Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Dafür wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet.

Wasserstoff wird über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff.

Wasserstoff soll künftig ohne die Emission von klimaschädlichem CO2 hergestellt werden. Welche der folgenden Herstellungsarten sind bilanziell CO2-neutral?

Vervollständige den Lückentext mit den angegebenen Wörtern.

Wasser – Kohlenwasserstoffen – Wasserstoffverbindung – Anode – Kathode – großtechnischen – fossile – katalytischen – Oxidation – Elektroden

Als Ausgangsstoff zur Wasserstoffgewinnung eignet sich praktisch jede 

Die Darstellung von Wasserstoff erfolgt jedoch zweckmäßig aus 

die in Form der Brennstoffe Kohle, Erdgas, und Erdöl zur Verfügung stehen. Zur 

Darstellung von Wasserstoff dienen als Rohstoffquellen zu über 90 % 

Stoffe, die mit dem Dampfreformierungs-Verfahren oder der partiellen Oxidation gecrackt werden. Eine weitere Darstellungsform ist die Elektrolyse von

Über 

die aus einem 

Material bestehen, wird das Wassermolekül gespalten. An der

entsteht dabei Sauerstoff und an der 

Die Wege des Wasserstoffs

In den nächsten Jahren wird der Bedarf an (grünem) Wasserstoff rasant steigen. Der prognostizierte Bedarf bis 2030 liegt bei bis zu 3 Millionen Tonnen!

Deutschland plant, bis zu 420.000 Tonnen durch Elektrolyse selbst herzustellen. Aber woher kommt der große Rest? Zum Beispiel aus Australien. Falls ihr jetzt ungläubig schaut, weil unser Wasserstoff buchstäblich vom anderen Ende der Welt kommen soll: Das ist völlig ernst gemeint, denn Australien hat Platz und Sonne, um viel grünen Strom zu erzeugen, mit dem man dann grünen Wasserstoff herstellen kann – in großen Mengen.

Die Herausforderung liegt also im Transport des wertvollen Gutes. Nicht nur der Weg von Australien bis Europa muss ermöglicht werden. Auch in Europa und innerhalb von Deutschland muss der Wasserstoff sein Ziel finden.

Im folgenden Text wird beschrieben, welche Möglichkeiten man erwägt, Wasserstoff in Zukunft zu transportieren.
Dabei haben sich leider vier Fehler eingeschlichen. Welche sind das?

Von Australien bis Europa kann man Wasserstoff nicht als Gas durch eine Pipeline transportieren. Der Wasserstoff muss also aufs Schiff. Und dazu muss er gut “verpackt” werden. Dazu eignen sich unter anderem flüssige organische Wasserstoffträger, sogenannte LOHCs. Wasserstoff wird dabei über einen Katalysator chemisch an flüssige, organische Wasserstoffträger unter Wärmefreigabe in einer endothermen Reaktion (Hydrierung) gebunden. Bei dem Trägermedium handelt es sich um eine Kohlenstoffverbindung auf Erdölbasis wie Dibenzyltoluol. Der Wasserstoff wird mit dem LOHC-Trägermedium unter Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck in entsprechenden Tanks gelagert. Mithilfe von Wärme kann der gebundene Wasserstoff in der umgekehrten Reaktion (Dehydrierung) wieder freigesetzt werden.

Man kann den Wasserstoff aber auch in Ammoniak umwandeln. Dieser lässt sich einfacher transportieren als Wasserstoff. Ammoniak lässt sich mit der Haber-Bosch-Synthese aus Wasserstoff und Phosphor herstellen. Besonders bei der Rückgewinnung des Wasserstoffs aus Ammoniak gibt es allerdings noch Forschungsbedarf.

Neuartige Speicherbehälter:
Vakuum-Kugelspeicher sind ebenfalls in der Entwicklung. Hier wird vor allem geeignetes Material für die Behälter getestet. Im Moment werden die Kugeln allerdings noch häufiger als Speicher und weniger als Transportmittel eingesetzt. Der Transport per Schiff wird getestet.

Erdgaspipelines für den Wasserstofftransport:
Ist das Gas erst einmal in Europa, ist es prinzipiell möglich, die Infrastruktur des bestehenden Erdgasnetzes zu nutzen. Ein paar Dinge müssen allerdings noch beachtet werden. So ist nicht jedes Material, aus dem die Rohre sind, für den Transport von Wasserstoff geeignet. Wasserstoff ist ein sehr kleines Molekül und diffundiert leichter durch andere Materialien als Erdgas. Außerdem muss das Gas verdichtet werden, bevor es “in die Leitung” kommt. Wasserstoff hat eine deutlich größere Dichte als Erdgas und benötigt somit andere Verdichter.

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