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Wasserstoff

Neues Verfahren gewinnt Wasserstoff aus Methan

Wissenschaftler haben ein neuartiges Verfahren entwickelt, um Methan zu cracken und damit Wasserstoff aus Erdgas ohne CO2-Emissionen zu gewinnen.

Lesezeit: 2 Minuten

Wasserstoff ist ein Energieträger, der sauber verbrennt und eine hohe Energiedichte hat. Mit ihm kann Strom in Brennstoffzellen erzeugt oder wasserstoffgetriebene Fahrzeuge betrieben werden. Auch heute schon ist Wasserstoff ein wichtiger industrieller Rohstoff, der beispielsweise in großen Mengen zur Produktion von Ammoniak in der Düngemittelindustrie eingesetzt wird.


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Allerdings wird Wasserstoff weltweit vor allem mit Hilfe der Dampf-Methan-Reformierung aus fossilem Erdgas gewonnen. Dabei werden erhebliche Mengen an Kohlendioxid freigesetzt.


Wissenschaftler des Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) in Potsdam und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben jetzt ein neues Verfahren entwickelt. Dabei wird Methan (CH4) nicht mehr direkt verbrannt, sondern mithilfe des sogenannten Crackens in die Bestandteile Wasserstoff (H2) und Kohlenstoff (C) zerlegt.

Diese Reaktion erfolgt bei Temperaturen deutlich über 750 Grad Celsius, schädliche Emissionen sollen dabei nach Aussage der Wissenschaftler nicht entstehen.


Neben Wasserstoff als Hauptprodukt des Methan-Crackens entsteht als Nebenprodukt fester elementarer Kohlenstoff, der zunehmend als industrieller Rohstoff gefragt ist. So wird er beispielsweise in großen Mengen in der Produktion von Stahl, Kohlenstofffasern und vielen kohlenstoffbasierten Strukturen und Materialien eingesetzt. Der durch den neuartigen Cracking-Prozess entstehende Kohlenstoff ist hochwertig, sehr rein und pulverförmig. Auch lässt sich dieser Kohlenstoff leichter speichern als das Gas Kohlendioxid.


Das Cracken von Methan ist keine neue Idee. Doch bei den bisherigen Versuchen kam es immer wieder zu Verstopfungen der Anlagen, die Umwandlungsrate blieb entsprechend gering. Bei dem aktuellen Verfahren arbeiten die Wissenschaftler mit einem auf Flü̈ssigmetalltechnologie basierenden Reaktor. Bei diesem werden kleine Methanbläschen von unten in eine mit geschmolzenem Zinn gefüllte Säule zugeführt. Beim Aufsteigen im flüssigen Metall findet die Cracking-Reaktion statt. Der Kohlenstoff wird an der Bläschenoberfläche abgeschieden und beim Zerfallen der Bläschen am oberen Ende des Reaktors als Pulver abgesetzt.


Das Cracken von Methan ist in Bezug auf die CO2-Emissionen mit der Wasserelektrolyse vergleichbar und über 50 Prozent sauberer als die herkömmliche Dampf-Methan-Reformierung. Die Kosten schwanken allerdings noch sehr, da das Verfahren noch nicht ausgereift ist. Vorläufige Berechnungen zeigen, dass bei den gegenwärtigen Erdgaspreisen in Deutschland Kosten in Höhe von 1,9 bis 3,3 Euro pro Kilogramm Wasserstoffentstehen würden, wobei der mögliche Marktwert des Kohlenstoffs noch nicht berücksichtigt wird. Das Fazit der Wissenschaftler: Das Cracken von Methan eine ist eine vielversprechende Brückentechnologie für den Umbau des Energiesystems.

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