Liste der Wasserstofftechnologien

In der Liste der Wasserstofftechnologien sind Verfahren zur Gewinnung, Speicherung und Nutzung von Wasserstoff aufgeführt.

Technologien der Wasserstoffgewinnung

Siehe auch Farbeinteilung zur Markierung des Wasserstoff-Herstellungsverfahrens

TechnologieKurzbeschreibung
DampfreformierungBei der Dampfreformierung werden Kohlenwasserstoffe durch allotherme oder autotherme Reaktion in Wasserstoff umgewandelt. Beispielsweise Wasserstoffproduktion aus Methan oder Methanol (siehe Methanol-Reformer).
Partielle OxidationBei der partiellen Oxidation wird Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen wie Erdgas oder Heizöl unter Sauerstoffmangel in einem exothermen Prozess umgesetzt.
Autotherme ReformierungDie autotherme Reformierung ist eine Kombination aus Dampfreformierung und partieller Oxidation, um den Wirkungsgrad zu optimieren.
Kværner-VerfahrenDas vom norwegischen Unternehmen Kværner entwickelte Verfahren trennt Kohlenwasserstoffe in einem Plasmabrenner bei 1600 °C vollständig in Aktivkohle (reinen Kohlenstoff) und Wasserstoff.
Pyrolyse und BiomassevergasungBei der Pyrolyse wird Wasserstoff durch eine thermo-chemische Spaltung organischer Verbindungen erzeugt. Im Gegensatz zur Vergasung und zur Verbrennung geschieht dies ausschließlich unter der Einwirkung von Wärme und ohne zusätzlich zugeführten Sauerstoff.
FermentationBei der Fermentation wird Wasserstoff durch anaerobe Mikroorganismen direkt aus Biomasse gewonnen.
Wasser-ElektrolyseBei der Wasser-Elektrolyse wird Wasserstoff mit einem Elektrolyseur durch elektrischen Strom erzeugt, der an zwei sich in Wasser befindende Elektroden angelegt wird.
Hochtemperatur-ElektrolyseWasser-Elektrolyse, bei der durch hohe Temperaturen (bis 900 °C) der Wirkungsgrad verbessert wird
Chloralkali-ElektrolyseBei der Chloralkali-Elektrolyse entstehen Wasserstoff und Chlor als Nebenprodukte der Herstellung von Natron- und Kalilauge in der Chemischen Industrie
Thermochemische HerstellungOberhalb einer Temperatur von 1.700 °C vollzieht sich die direkte Spaltung von Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieses Verfahren ist interessant in Verbindung mit Solarturmkraftwerken.
Photobiologische HerstellungBei der photobiologischen Herstellung von Wasserstoff nehmen Algen Sonnenlicht auf. Durch die Beeinflussung der von ihnen betriebenen Photosynthese wird die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff erreicht.
BiowasserstoffherstellungAls Biowasserstoff wird Wasserstoff (H2) bezeichnet, der aus Biomasse oder mittels lebender Biomasse hergestellt wird.

Technologien der Wasserstoffspeicherung

TechnologieKurzbeschreibung
DruckspeicherWasserstoff wird unter hohem Druck (bis zu 800 bar) in Kunststoffbehältern gelagert. Geringes Gewicht, gut geeignet für kleine Mengen. Verwendung z. B. für Fahrzeugtanks
FlüssigspeicherWasserstoff wird verflüssigt (LH2) und unter Umgebungsdruck bei tiefen Temperaturen (Siedepunkt −252,8 °C, 20,4 K) gelagert. Gut geeignet für große Mengen. Verwendung z. B. für Wasserstofftankstellen
MetallhydridspeicherDer Wasserstoff wird in den Lücken eines (kalten) Metallgitters eingelagert und bei Erwärmung des Speichers wieder abgegeben. Hohes Gewicht. Verwendung z. B. in U-Booten
Speicherung durch AdsorptionAnlagerung von Wasserstoffmolekülen an die Oberflächen von Stoffen mit hoher innerer Oberfläche wie z. B. Zeolithe, Metal Organic Frameworks oder Carbon Nanotubes.
Reversibel chemisch gebundener WasserstoffSpeicherung beispielsweise in Form von Flüssigen Organischen Wasserstoffspeichern (LOHC) (z. B. Dibenzyltoluol), Methanol (Methanol-Herstellung aus Wasserstoff, Methanol-Reformierung) oder Ameisensäure.
Irreversibel chemisch gebundener WasserstoffSpeicherung beispielsweise in Form von Methanol oder Methan.

Technologien der Wasserstoffverteilung und Infrastruktur

TechnologieKurzbeschreibung
Ionischer VerdichterVerdichtung von Wasserstoff auf bis zu 900 bar (GH2)
KolbenverdichterVerdichtung von Wasserstoff auf bis zu 850 bar (GH2)
WasserstoffverflüssigerVerflüssigung von Wasserstoff (LH2)
WasserstofftankfahrzeugeTankfahrzeuge für Flüssig- oder Druckwasserstoff
WasserstoffpipelinesTransport und Speicherung von Wasserstoff in Rohrleitungen
WasserstofftankstellenÖffentliche Wasserstofftankstellen sind meist den Tankstellen fossiler Treibstoffe angegliedert. Je nach regionalem Bedarf verkaufen sie Flüssigwasserstoff (LH2) oder Druckwasserstoff (GH2 350 bar oder 700 bar). Das Netz der Wasserstofftankstellen in Deutschland befindet sich im Ausbau.[1]
Hydrogen highwayAnordnung von Wasserstofftankstellen innerhalb der Fahrzeugreichweiten, die es ermöglicht, mit Wasserstofffahrzeugen größere Strecken zurückzulegen.
ErdgasnetzBeimischung im Erdgasnetz mit Abtrennung vor Ort

Technologien der Wasserstoffnutzung

Blockheizkraftwerke, Stromaggregate

TechnologieKurzbeschreibung
Brennstoffzellen-BlockheizkraftwerkBrennstoffzellen, die Strom und Wärme erzeugen. Der Wirkungsgrad beträgt dabei bis zu 90 %
InselenergieversorgungAutarke Energieversorgung für Inseln, z. B. Utsira
Notstromversorgung (USV)Unterbrechungsfreie Stromversorgung, z. B. für Rechenzentren
Stromversorgung für VerkehrsflugzeugeStromversorgung durch Brennstoffzellen inklusive der Herstellung von Gebrauchswasser und sauerstoffarmer Luft zum Fluten von Kerosintanks.

Brennstoffzellen

TechnologieKurzbeschreibung
Alkalische Brennstoffzelle (AFC)Alkalischer Elektrolyt. Verwendung in der Raumfahrt und als U-Boot-Antrieb
Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (NT-PEMFC)Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeugen (Wirkungsgrad elektrisch bis 60 %)
Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (HT-PEMFC)Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeugen und in stationären Anwendungen (Wirkungsgrad elektrisch bis 60 %)
Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC)Verwendung für die Stromversorgung von Laptops und anderen mobilen Geräten
Reformer-Methanol-Brennstoffzelle (RMFC)Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeugen und in stationären Anwendungen (Wirkungsgrad elektrisch bis 55 %)
Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC)Verwendung als Blockheizkraftwerk
Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC)Kann neben Wasserstoff auch direkt mit Erdgas oder Biogas betrieben werden. Verwendung in größeren Blockheizkraftwerken
Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC)Kann neben Wasserstoff auch direkt mit Erdgas, Biogas oder Propangas betrieben werden. Verwendung zur Stromerzeugung und in Blockheizkraftwerken. Kann wegen der hohen Ausgangstemperaturen in Heizkraftwerken auch mit nachgeschalteter Turbine betrieben werden.

Fahrzeugantriebe

TechnologieKurzbeschreibung
Brennstoffzellen-PKWElektrofahrzeug, dessen Energie durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird.
Brennstoffzellen-BusseVerwendung in einigen Großstädten, z. B. Hamburg
Brennstoffzellen-SchienenfahrzeugeSchienenfahrzeuge, die mit Brennstoffzellen angetrieben werden
Brennstoffzellen-ZweiräderFahrräder und Motorroller, die mit Brennstoffzellen angetrieben werden
WasserstoffverbrennungsmotorModifizierter Otto-Motor, der mit Wasserstoff betrieben wird

Sonstige Antriebe

TechnologieKurzbeschreibung
RaketenantriebeRaketentriebwerke, die Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoff verwenden
Antriebe für ÜberwasserschiffeSchiffe, die mit Brennstoffzellen oder wasserstoffmotor angetrieben werden
Antriebe für U-BooteU-Boote, die im Tauchbetrieb mit Brennstoffzellen angetrieben werden, um damit bis zu zwei Wochen unter Wasser bleiben zu können.
FlugzeugantriebeBemannte und unbemannte Flugzeuge, die mit Brennstoffzellen oder Wasserstoffmotor angetrieben werden

Sonstiges

TechnologieKurzbeschreibung
WasserstoffabtrennungAbtrennung von hochreinem Wasserstoff aus verdünnten oder verunreinigten wasserstoffhaltigen Gasen (beispielsweise elektrochemische Wasserstoffabtrennung durch die Membran-Elektroden-Einheit, welche auch für die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle verwendet wird)[2]
WasserstoffdetektorErmitteln von Wasserstoffkonzentrationen in der Luft
WasserstoffmikrosensorAufspüren von Lecks in Wasserstoffanlagen

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ Liste der Wasserstofftankstellen (Quelle: H2Stations.org Stand: wird laufend aktualisiert).
  2. ↑ Protonenleitende Membran. BASF, abgerufen am 11. Juli 2021 (deutsch).

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