Neues Wasser

Australische Wissenschaftler behaupten, sie hätten einen viel günstigeren und effizienteren Weg zur Abspaltung von Wasserstoff aus Wasser gefunden, indem sie leicht zu beschaffende Eisen- und Nickelkatalysatoren anstelle der teuren, seltenen Ruthenium-, Platin- und Iridiumkatalysatoren verwenden, die von den derzeitigen großen Wasserstoffproduzenten bevorzugt werden sind buchstäblich tausendmal teurer.

Es wird viel Wert auf die sich entwickelnde Idee der „Wasserstoffwirtschaft“ gelegt, bei der komprimierter Wasserstoff zu einer ebenso verbreiteten Energiequelle wie Benzin werden wird und Brennstoffzellenautos neben Verbrennungsmotoren und Elektrofahrzeugen im Transportmix Platz finden werden.

Gestern haben wir über das weltweit erste Transportschiff für flüssigen Wasserstoff geschrieben, das in Australien produzierten Wasserstoff über das Wasser transportieren soll, um ihn in Japan als saubere Energie zu nutzen. Derzeit produziert Australien jedoch Wasserstoff auf eine der schmutzigsten Arten überhaupt: mit Braunkohle, einem Verfahren, bei dem 160 Tonnen Kohle benötigt werden, um drei Tonnen komprimierten flüssigen Wasserstoff zu produzieren, wobei als Nebenprodukt ungeheure 100 Tonnen Kohlendioxid anfallen. Produkt.

Es wird geschätzt, dass der Wasserstoffkuchen „sauberer Energie“, insbesondere in Japan und Korea, in den kommenden Jahrzehnten Billionen von Dollar wert sein wird, sodass viele Prospektoren enorme Möglichkeiten für den Energieexport wittern, aber realistisch gesehen, bis sich die Rechnung auf „grüner“ zu summieren beginnt Obwohl es keine Möglichkeiten gibt, Wasserstoff zu produzieren, könnten die Umweltkosten für die Produktion dieses Stoffes in großen Mengen überwältigend sein.

Der „grüne“ Weg, Wasserstoff herzustellen, besteht darin, ihn mittels Elektrolyse aus Wasser abzuspalten. Sie geben Wasser in einen Behälter mit einem Paar Elektroden darin und legen Strom an. Sauerstoff sammelt sich an der Anode, Wasserstoff an der Kathode, und wenn der Strom, den Sie in diesen Prozess stecken, nachhaltig erzeugt wurde, dann herzlichen Glückwunsch, Sie haben richtig grünen Wasserstoff – solange Sie ihn nicht in Diesel-Lkw herumschleppen und Schiffe, und die Energie, die Sie zum Komprimieren und Unterkühlen verwenden, ist ebenfalls grün.

Das Problem bestand bisher darin, dass die Aufspaltung von Wasser teuer und ineffizient ist, was es grünem Wasserstoff schwer macht, mit braunem Wasserstoff oder sogar Benzin zu konkurrieren. All dies macht diese jüngste Entwicklung eines Forschungsteams, das auf drei große australische Universitäten – UNSW, Griffith und Swinburne – verteilt ist, interessant und bedeutsam.

In einem in Nature Communications veröffentlichten Artikel sagte das Team, es sei gelungen, das teure Platin auf dem Kohlenstoffkatalysator durch einen „Janus-Nanopartikelkatalysator mit einer Nickel-Eisenoxid-Grenzfläche“ zu ersetzen – und dass der resultierende Kreislauf in der Lage gewesen sei, Wasser zu spalten „Nach unserem besten Wissen die höchste bisher gemeldete Energieeffizienz (83,7 Prozent).“

„Wir beschichten die Elektroden mit unserem Katalysator, um den Energieverbrauch zu senken“, sagt Professor Chuan Zhao von der UNSW School of Chemistry. „Auf diesem Katalysator gibt es eine winzige nanoskalige Grenzfläche, an der sich Eisen und Nickel auf atomarer Ebene treffen und die zu einem aktiven Zentrum für die Spaltung von Wasser wird. Hier kann Wasserstoff vom Sauerstoff abgespalten und als Brennstoff eingefangen werden, und der Sauerstoff kann.“ als umweltfreundlicher Abfall entsorgt werden.“

„Die nanoskalige Grenzfläche verändert die Eigenschaften dieser Materialien grundlegend“, fährt er fort. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Nickel-Eisen-Katalysator bei der Wasserstofferzeugung genauso aktiv sein kann wie der Platinkatalysator. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass unsere Nickel-Eisen-Elektrode sowohl die Wasserstoff- als auch die Sauerstofferzeugung katalysieren kann, sodass wir nicht nur die Produktionskosten senken konnten.“ unter Verwendung von auf der Erde vorkommenden Elementen, aber auch die Kosten für die Herstellung eines Katalysators anstelle von zwei.

Es bleibt abzuwarten, wie sich diese Entwicklung auf die Kosten der großtechnischen Wasserstoffproduktion auswirken könnte, doch Zhao ist sehr optimistisch: „Wir reden schon seit Ewigkeiten über die Wasserstoffwirtschaft, aber dieses Mal sieht es so aus, als würde sie wirklich kommen.“

Es bleibt auch abzuwarten, ob Länder wie Australien genügend Solar- oder Windkraftgeneratoren bauen können, um wirklich „grünen“ Wasserstoff in einem Ausmaß zu exportieren, das die Smogwerte in Tokio oder Seoul deutlich senken könnte. Oder ob solche exporthungrigen Länder es bereuen werden, große Mengen ihres Wassers in Form von Treibstoff ins Ausland verschifft zu haben. Bis der Gummi in einer internationalen Wasserstoffversorgungskette auf die Straße kommt, scheint ein gesundes Maß an Skepsis angebracht zu sein.

Quelle: University of New South Wales