29.12.2014

Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

Wasserstoff aus Wasserdampf und Elektrizität

Basierend auf einem Elektrolyseverfahren von Wasserdampf bei sehr hohen Temperaturen hat das Labor LITEN [1] der französischen Behörde für Atomenergie und alternative Energien (CEA) ein neues innovatives Wasserstoffproduktionssystem entwickelt. Diese neue leistungsstarke Methode ermöglicht die Erschließung neuer Märkte für industriell genutzten Wasserstoff und die Förderung neuer umweltfreundlicher Technologien.

Das neue Verfahren senkt erheblich die Investitions- und Betriebskosten und erzielt anders als herkömmliche Methoden einen Wirkungsgrad von 90%.

Wasserstoff wird in vielen Bereichen der Industrie (Chemie, Lebensmittelverarbeitung, Glasverarbeitung, Stahlindustrie, Mikroelektronik) verwendet. Die Elektrolyse ist ein vielversprechendes Verfahren, das zur Umwandlung und Speicherung von intermittierenden erneuerbaren Energiequellen verwendet werden kann. Bisher erfolgte die Produktion von Wasserstoff überwiegend durch Reformierung von Methan/Erdgas. Das von der CEA entwickelte alternative Verfahren produziert Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser mittels Elektrizität. Durch eine kohlenstoffarme Stromquelle ermöglicht dieses Verfahren Treibhausgasemissionen zu begrenzen und fossile Brennstoffe einzusparen.

Die verschiedenen Methoden zur Wasserelektrolyse unterscheiden sich hauptsächlich durch ihre Betriebstemperatur, die wiederum die Strommenge bestimmt, die benötigt wird, um die Wassermoleküle zu trennen. Ein wichtiger Meilenstein wurde durch das CEA-LITEN erreicht: ein Hochtemperatur-Elektrolysesystem (700°C) produziert Wasserstoff aus Wasserdampf bei einer Temperatur von nur 150°C und Elektrizität, bei einem Stromverbrauch von 3,9 kWh/Nm 3 Wasserstoff. Dieser Prototyp beweist, dass es möglich ist, Wasserstoff bei niedrigen Temperaturen und ungleichmäßigen Wirkungsgraden durch maximale Wärmerückgewinnung im Gesamtsystem zu produzieren.

Das von der CEA entwickelte Verfahren umfasst einen kostenoptimierten und leistungsstarken "stack" (Stapel von Zellen, das Herzstück der Wasserstoff-Herstellungskette) sowie die erforderlichen Zusatzkomponenten für eine Flüssigkeits-, Wärme- und elektrische Kontrolle des Systems. Dies ermöglicht eine totale Autonomie. Das System ist kompakt und hat die Größe eines Kühlschranks. Es kann zwischen 1 und 2,5 Nm3/h Wasserstoff produzieren. Die Wärme der Abgase wird wiedergewonnen, um das Einlassgas durch einen leistungsstarken Hochtemperatur-Wärmetauscher vorzuwärmen, wenn das System in einem leicht exothermen Modus arbeitet. Die Leistung dieses Systems wurde gemessen und weist einen Wirkungsgrad von 90% auf, was das außerordentliche Potenzial dieser neuen Technologie bestätigt.

Florence Lambert, Direktorin des Labors LITEN, ist davon überzeugt, dass der Energieträger Wasserstoff eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen wird. Die Hochtemperaturelektrolyse ist eine ernstzunehmende Alternative zur Produktion von wirtschaftlich tragfähigem Wasserstoff, ohne auf fossile Ressourcen zurückgreifen zu müssen.

Weitere Informationen:
[1] Innovationslabor für neue Energietechnologien und Nanomaterialien

Quelle: