Wie kann man Wasserstoff transportieren?

Dezentrale Wasserstoff-Logistik – Speicherung und Verteilung über flüssige Wasserstoffträger (LOHC)

Wichtigste bisherige Ergebnisse

Eine Möglichkeit zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff ist die chemische Bindung des Gases an flüssige organische Substanzen. Diese LOHC-Technik (LOHC steht für engl. liquid organic hydrogen carrier) ist vor allem dann wirtschaftlicher als andere Optionen, wenn relativ geringe Mengen Wasserstoff – bis zu 30 Tonnen pro Tag – über vergleichsweise weite Entfernungen zu transportieren sind. Für die Belieferung von Wasserstofftankstellen sind die flüssigen LOHC besonders interessant, weil sowohl ihr Transport als auch die Lagerung vor Ort in vorhandenen Tankbehältern erfolgen kann. Das vermeidet zusätzliche Kosten. Auch Abdampfverluste – ein gängiges Problem bei der Anlieferung von tiefkalt verflüssigtem Wasserstoff – treten nicht mehr auf. Die LOHC-Technik erleichtert somit den Wandel von einer erdölbasierten zu einer wasserstoffbasierten Energiewirtschaft. Gerade in der Übergangsphase, in der es erst wenige Wasserstofftankstellen und -fahrzeuge gibt, lässt sich so eine hohe Versorgungssicherheit mit geringem Aufwand sicherstellen.

Der Forschungscluster B1 erzielte wesentliche Fortschritte in der Entwicklung der für den LOHC-Prozess erforderlichen Apparate und Katalysatoren. Auch die Reinheit des aus den LOHC zurückgewonnenen Wasserstoffs konnte gesteigert werden. Die Aktivität des Katalysators, der für die Freisetzung des Wasserstoffs aus der Trägersubstanz erforderlich ist, wurde um bis zu 30 Prozent gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Trotz der erhöhten Aktivität produziert der neue Katalysator deutlich weniger Nebenprodukte. Es wurde außerdem gezeigt, dass die Verunreinigungen im Wasserstoff vor allem aus den flüssigen organischen Trägersubstanzen stammen, die ursprünglich als Wärmeträgeröl konzipiert waren. Mit jedem Zyklus des LOHC-Prozesses reduziert sich der Gehalt an unerwünschten Nebenprodukten im Gasstrom. Am Karlsruher Institut für Technologie wurde eine Trenneinheit mit einer Palladium-Membran entwickelt, die hochreinen Wasserstoff aus dem LOHC-Prozess isoliert. Diese Membrantrenneinheit soll jetzt an Anlagen der Friedrich-Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg getestet werden.

Geplante Arbeiten

Die Anlage, die den Wasserstoff an die flüssige Trägersubstanz bindet, und die Membrantrenneinheit, die ihn wieder isoliert, gehen demnächst in Betrieb. Es werden wesentliche Erkenntnisse zu den neuen Katalysatoren sowie eine deutliche Steigerung der bereits hohen Gasreinheit erwartet. Ein Modell des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, das Wasserstofftankstellen beschreibt, soll um die Anlage zur Rückgewinnung des Wasserstoffs aus der Trägerflüssigkeit erweitert werden. Die Abschätzungen des Clusterpartners AREVA H2Gen, einem Hersteller von Anlagen für die Wasserstoffwirtschaft, zur Auslegung von LOHC-Wasserstofftankstellen lassen sich mit diesem Modell validieren. Auch für den Einsatz von LOHC in der chemischen Produktion wurden neue Katalysatoren synthetisiert, die nun getestet werden sollen.

Leitung: Professor Dr. Peter Wasserscheid (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg)

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