Herstellung von Wasserstoff für die Brennstoffzelle

Wasserstoff ist überall auf der Erde vorhanden und wird von vielen Experten als Kraftstoff der Zukunft gewertet. Er kann zum Beispiel zum Betrieb einer Brennstoffzellenheizung genutzt werden und versorgt Ein- und Mehrfamilienhäuser dabei mit Strom und Wärme. Was den Rohstoff auszeichnet und wie die Herstellung von Wasserstoff im eigenen Zuhause funktioniert, erklären wir in den folgenden Abschnitten.

Herstellung von Wasserstoff

Wasserstoff ist Basis für Brennstoffzellenheizung

Mit einem Anteil von etwa 75 Prozent, besteht ein Großteil der Masse unseres Sonnsystems aus Wasserstoff. Das chemische Element ist Bestandteil fast jeder organischen Verbindung der Erde und wird von vielen Experten als Rohstoff der Zukunft gehandelt. Denn als Energiespeicher kann er zum Beispiel aus regenerativen Energien gewonnen und in fast allen Energie verbrauchenden Bereichen – also Mobilität, Wärme und Strom – eingesetzt werden. Mit einer Brennstoffzelle – einer stromerzeugenden Heizung – kann der Rohstoff auch das eigene Zuhause mit Strom und Wärme versorgen. Voraussetzung dafür ist jedoch die lokale Herstellung von Wasserstoff.

So funktioniert die Herstellung von Wasserstoff zu Hause

Da der zukunftsträchtige Rohstoff heute nicht wie Erdgas aus der Leitung kommt, muss er selbst gewonnen werden. Möglich ist die Herstellung von Wasserstoff in Ein- und Mehrfamilienhäusern dabei zum Beispiel mit Wasserdampf aus Erdgas oder mit überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien und Wasser.

Die Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas

Die Herstellung von Wasserstoff für die Brennstoffzellenheizung im Einfamilienhaus funktioniert zum Beispiel mit einem Reformer. Dieser wird in die stromerzeugenden Heizgeräte integriert und versetzt Erdgas mit heißem Wasserdampf. Er basiert auf einer zweistufigen Reaktion, bei der das enthaltene Methan zuerst zu einem Gasgemisch aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff und dann zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Um neben dem CO2 auch andere unerwünschte Bestandteile aus dem Gas zu entfernen, muss es außerdem gereinigt werden.

Dampfreformer benötigen eine externe Wärmequelle, erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 80 Prozent und haben auch bei industriellen Anlagen den größten Anteil an der Herstellung von Wasserstoff.

Eine Sonderform ist der autotherme Reformer. Er kombiniert die Dampfreformierung mit einer partiellen Oxidation und kann die benötigte Reaktionswärme selbst bereitstellen. Die besonders genaue Regelung des Reaktionsprozesses sorgt dabei zu einer höheren energetischen Ausbeute und einer hohen Dynamik. Der Prozess führt zur Bildung von mehr Stickstoff-Oxiden und ist daher mit einer aufwendigeren Reinigung verbunden.

Elektrolyse durch überschüssigen Solarstrom

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Wasserstoff bietet die Elektrolyse. Dabei wird überschüssiger Strom aus Solar- oder Windkraftanlagen genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Auf diese Weise kann der Strom effektiv und für lange Zeit gespeichert und bei Bedarf über die Brennstoffzellenheizung in Strom und Wärme gewandelt werden.

Heute nutzen bereits einig Musteranlagen diese Technologie in ganzheitlichen Gebäudekonzepten zur autarken Energieversorgung. Ein Beispiel dafür ist ein Mehrfamilienhaus im schweizerischen Brütten, in dem eine Solaranlage überschüssigen Strom mit einem sogenannten Elektrolyseur in Form von Wasserstoff speichert.

Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Wasserstoff ist in vielen Verbindungen auf der Erde vorhanden. Er kann zur Stromerzeugung, zur Mobilität und mit einer stromerzeugenden Heizung auch zur Energieversorgung von Ein- und Mehrfamilienhäusern genutzt werden. Mit einem Reformer oder einem Elektrolyseur funktioniert die Herstellung von Wasserstoff auch im eigenen Zuhause.

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