Das System des MIT besteht aus zwei Reaktorstr\u00e4ngen, die separate Str\u00f6me von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugen. Bild: MIT<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\nAblauf der thermochemischen Wasserstoffproduktion<\/h3>\n\n\n\n
\u00c4hnlich wie bei anderen vorgeschlagenen Entw\u00fcrfen w\u00fcrde das MIT-System mit einer vorhandenen Solarw\u00e4rmequelle gekoppelt werden, beispielsweise einer konzentrierten Solaranlage (CSP). Dabei handelt es sich um eine kreisf\u00f6rmige Anordnung von hunderten Spiegeln, die Sonnenlicht sammeln und zu einem zentralen Empfangsturm reflektieren. Ein STCH-System nimmt dann die W\u00e4rme des Empf\u00e4ngers auf und leitet sie zur Spaltung von Wasser und zur Erzeugung von Wasserstoff weiter. Dieser Prozess unterscheidet sich stark von der Elektrolyse, bei der Strom statt W\u00e4rme zur Wasserspaltung verwendet wird.<\/p>\n\n\n\n
Das Herzst\u00fcck eines STCH-Systems bildet eine zweistufige thermochemische Reaktion. Im ersten Schritt wird Wasser in Form von Dampf mit einem Metall in Kontakt gebracht. Dadurch nimmt das Metall den Sauerstoff aus dem Dampf auf und l\u00e4sst Wasserstoff zur\u00fcck. Diese \u201eOxidation\u201c des Metalls ist vergleichbar mit dem Rosten von Eisen, l\u00e4uft aber viel schneller ab.<\/p>\n\n\n\n
Sobald der Wasserstoff abgetrennt ist, wird das oxidierte Metall in einem Vakuum wieder erhitzt, wodurch der Rostprozess umgekehrt und das Metall regeneriert wird. Nachdem der Sauerstoff entfernt wurde, kann das Metall abgek\u00fchlt und erneut dem Dampf ausgesetzt werden, um weiteren Wasserstoff zu erzeugen. Dieser Prozess kann hunderte Male wiederholt werden.<\/p>\n\n\n\n
W\u00e4rme und Vakuum als Hindernisse<\/h3>\n\n\n\n
Das System des MIT ist darauf ausgelegt, diesen Prozess zu optimieren. Es \u00e4hnelt einer Reihe kastenf\u00f6rmiger Reaktoren, die auf einem kreisf\u00f6rmigen Gleis laufen. In der Praxis w\u00fcrde diese Bahn um eine solarthermische Quelle, zum Beispiel einen CSP-Turm, verlaufen. Jeder Reaktor im Zug w\u00fcrde das Metall aufnehmen, das den Redox- oder reversiblen Rostprozess durchl\u00e4uft.<\/p>\n\n\n\n
Jeder Reaktor w\u00fcrde zun\u00e4chst eine hei\u00dfe Station durchlaufen, wo er der Sonnenhitze mit Temperaturen von bis zu 1.500 \u00b0C ausgesetzt w\u00e4re. Diese extreme Hitze w\u00fcrde dem Metall des Reaktors den Sauerstoff entziehen \u2013 es bef\u00e4nde sich dann in einem \u201ereduzierten\u201c Zustand, bereit, Sauerstoff aus Dampf aufzunehmen. Dazu m\u00fcsste der Reaktor in eine k\u00fchlere Station mit Temperaturen um 1.000 \u00b0C gebracht werden, wo er mit Wasserdampf beaufschlagt w\u00fcrde, um Wasserstoff zu erzeugen.<\/p>\n\n\n\n
Andere STCH-Konzepte sind auf ein gemeinsames Hindernis gesto\u00dfen: Was soll mit der W\u00e4rme geschehen, die der reduzierte Reaktor bei seiner Abk\u00fchlung abgibt? Ohne R\u00fcckgewinnung und Wiederverwendung dieser W\u00e4rme ist der Wirkungsgrad des Systems zu gering, um praktikabel zu sein. Eine zweite Herausforderung besteht darin, ein energieeffizientes Vakuum zu erzeugen, in dem Metall entrosten kann. Einige Prototypen erzeugen ein Vakuum mittels mechanischer Pumpen, die jedoch f\u00fcr eine gro\u00df angelegte Wasserstoffproduktion zu energie- und kostenintensiv sind.<\/p>\n\n\n\n
L\u00f6sung der Probleme<\/h3>\n\n\n\n
Um diese Herausforderungen zu bew\u00e4ltigen, sieht der MIT-Entwurf mehrere energiesparende L\u00f6sungen vor. Um einen Gro\u00dfteil der W\u00e4rme zur\u00fcckzugewinnen, die andernfalls aus dem System entweichen w\u00fcrde, k\u00f6nnen Reaktoren auf gegen\u00fcberliegenden Seiten der Kreisbahn durch W\u00e4rmestrahlung W\u00e4rme austauschen. Hei\u00dfe Reaktoren werden gek\u00fchlt, w\u00e4hrend k\u00fchle Reaktoren geheizt werden. Auf diese Weise bleibt die W\u00e4rme im System.<\/p>\n\n\n\n
Die Forscher erg\u00e4nzten zudem eine zweite Reihe von Reaktoren, die sich in entgegengesetzter Richtung um den ersten Zug herum bewegen. Dieser \u00e4u\u00dfere Reaktorstrang w\u00fcrde bei allgemein k\u00fchleren Temperaturen arbeiten und dazu dienen, Sauerstoff aus dem hei\u00dferen inneren Strang abzuleiten, ohne dass energieaufwendige mechanische Pumpen erforderlich w\u00e4ren.<\/p>\n\n\n\n
Die \u00e4u\u00dferen Reaktoren enthalten eine zweite Art von Metall, das ebenfalls leicht oxidieren kann. W\u00e4hrend sie kreisen, absorbieren die \u00e4u\u00dferen Reaktoren Sauerstoff aus den inneren Reaktoren, wodurch das urspr\u00fcngliche Metall effektiv entrostet w\u00fcrde, ohne dass energieintensive Vakuumpumpen eingesetzt werden m\u00fcssten. Beide Reaktorstr\u00e4nge w\u00fcrden kontinuierlich laufen und separate Str\u00f6me von reinem Wasserstoff und Sauerstoff erzeugen.<\/p>\n\n\n\n
Prototyp f\u00fcr 2024 geplant<\/h3>\n\n\n\n
Die Forscher f\u00fchrten detaillierte Simulationen des Konzepts durch und stellten fest, dass es den Wirkungsgrad der solaren thermochemischen Wasserstofferzeugung erheblich steigern w\u00fcrde: von sieben auf 40 Prozent.<\/p>\n\n\n\n
\u201eWir m\u00fcssen an jedes bisschen Energie im System denken und daran, wie wir es nutzen k\u00f6nnen, um die Kosten zu minimieren\u201c, sagt Ghoniem. \u201eUnd bei diesem Entwurf haben wir herausgefunden, dass alles mit der W\u00e4rme der Sonne betrieben werden kann. Es ist in der Lage, 40 Prozent der Sonnenw\u00e4rme zur Erzeugung von Wasserstoff zu nutzen.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Lie\u00dfe sich das realisieren, k\u00f6nnte eine Wasserstoffproduktion rund um die Uhr erfolgen, wie Christopher Muhich, ein Assistenzprofessor f\u00fcr Chemieingenieurwesen an der Arizona State University, erkl\u00e4rt. \u201eDie F\u00e4higkeit, Wasserstoff herzustellen, ist der Dreh- und Angelpunkt f\u00fcr die Erzeugung fl\u00fcssiger Brennstoffe aus Sonnenlicht\u201c, sagt er.<\/p>\n\n\n\n
2024 will das Team einen Prototyp des Systems bauen, den es in Anlagen f\u00fcr konzentrierte Solarenergie in Labors des Energieministeriums testen will, das das Projekt derzeit finanziert. \u201eWenn dieses System vollst\u00e4ndig implementiert ist, w\u00fcrde es in einem kleinen Geb\u00e4ude in der Mitte eines Solarfelds untergebracht\u201c, sagt Co-Autor Aniket Patankar. \u201eInnerhalb des Geb\u00e4udes k\u00f6nnte es einen oder mehrere Z\u00fcge mit jeweils etwa 50 Reaktoren geben. Und wir denken, dass dies ein modulares System sein k\u00f6nnte, bei dem man Reaktoren zu einem F\u00f6rderband hinzuf\u00fcgen kann, um die Wasserstoffproduktion zu steigern.\u201c<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Ingenieure des MIT haben ein Konzept f\u00fcr ein Reaktorsystem vorgelegt, das ausschlie\u00dflich durch die Sonnenw\u00e4rme angetrieben wird. Es produziert thermochemischen Wasserstoff \u2013 einen Treibstoff, der Lkw, Schiffe oder Flugzeuge \u00fcber lange Strecken fortbewegen kann. Im Gegensatz zu bisherigen Konzepten sch\u00f6pft das Design bis zu 40 Prozent der solaren Energie aus. Wasserstoff wird gr\u00f6\u00dftenteils durch Verfahren […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":" Solarer thermochemischer Wasserstoff (STCH) ist eine v\u00f6llig emissionsfreie Alternative, da er ausschlie\u00dflich aus erneuerbarer Sonnenenergie erzeugt wird","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[14071,14051,11841,13384,12367,13255],"supplier":[541,13242,1936,4690],"class_list":["post-134570","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-brennstoffe","tag-energie","tag-kreislaufwirtschaft","tag-sonnenlicht","tag-treibstoffe","tag-wasserstoff","supplier-arizona-state-university","supplier-ewha-womans-university","supplier-massachusetts-institute-of-technology","supplier-university-of-waterloo"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134570","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134570"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134570\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134570"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134570"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134570"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=134570"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
![\"Konzepte](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2023\/11\/Konzepte_Wasserstoff_Energie.jpg\")
![\"Das](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2023\/11\/system-mit-reaktorstraenge.jpg\")