{"id":69786,"date":"2019-12-18T06:41:09","date_gmt":"2019-12-18T05:41:09","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=https%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1164076%2Fgruener-wasserstoff-forschung-fuer-mehr-effizienz.html%3FWT.mc_id%3Dca0065%26pk_campaign%3Dca0065"},"modified":"2021-09-09T21:23:55","modified_gmt":"2021-09-09T19:23:55","slug":"gruener-wasserstoff-forschung-fuer-mehr-effizienz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/gruener-wasserstoff-forschung-fuer-mehr-effizienz\/","title":{"rendered":"Gr\u00fcner Wasserstoff: Forschung f\u00fcr mehr Effizienz"},"content":{"rendered":"

Mit Experimenten im Labor und w\u00e4hrend einer Parabelflug-Kampagne hat ein internationales Forscherteam des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) neue Einsichten zur Wasserelektrolyse erzielt, bei der Wasserstoff aus Wasser durch elektrische Energie erzeugt wird. F\u00fcr die Energiewende k\u00f6nnte die Wasserelektrolyse eine Schl\u00fcsseltechnologie sein, allerdings muss sie daf\u00fcr noch effizienter werden. Die k\u00fcrzlich in der Fachzeitschrift \u201ePhysical Review Letters<\/a>\u201c ver\u00f6ffentlichten Ergebnisse bieten einen m\u00f6glichen Ausgangspunkt, um die \u00d6kobilanz wasserstoffbasierter Technologien zu verbessern.<\/strong><\/p>\n

\"Der
Der Hauptautor der Studie, Aleksandr Bashkatov vom HZDR-Institut f\u00fcr Fluiddynamik. Foto: HZDR \/ Stephan Floss<\/figcaption><\/figure>\n

Damit \u00fcbersch\u00fcssiger Strom aus Spitzenausbeuten von Solar- und Windkraftanlagen nicht ungenutzt bleibt, sind praktikable L\u00f6sungen notwendig, um die Energie zwischenzuspeichern. Eine attraktive M\u00f6glichkeit bietet die Produktion von Wasserstoff, aus dem dann auch andere chemische Energietr\u00e4ger hergestellt werden k\u00f6nnen. Wichtig ist, dass dies m\u00f6glichst effizient und damit kosteng\u00fcnstig geschieht.<\/p>\n

Das Forscherteam am HZDR unter Leitung von Prof. Kerstin Eckert hat sich speziell mit der Wasserelektrolyse besch\u00e4ftigt. Diese Methode nutzt elektrische Energie, um Wassermolek\u00fcle in ihre Bestandteile \u2013 Wasserstoff und Sauerstoff \u2013 zu zerlegen. Daf\u00fcr wird in einem mit Wasser und etwas Lauge oder S\u00e4ure gef\u00fcllten Gef\u00e4\u00df Strom \u00fcber zwei Elektroden angelegt. W\u00e4hrend sich an der einen Elektrode gasf\u00f6rmiger Wasserstoff bildet, entsteht an der anderen Elektrode Sauerstoff. Die Energieumwandlung ist jedoch nicht verlustfrei. Praktisch werden je nach Elektrolyseverfahren heute erst Wirkungsgrade von rund 65 bis 85 Prozent erreicht. Ziel der Elektrolyseforschung ist es, die Werte durch bessere Verfahren auf rund 90 Prozent zu steigern.<\/p>\n

Schwingende Gasblasen aus Wasserstoff verhelfen zu neuem Verst\u00e4ndnis<\/h3>\n

Um den Elektrolyseprozess zu optimieren, ist ein besseres Verst\u00e4ndnis der grundlegenden chemischen und physikalischen Abl\u00e4ufe essenziell. Die an der Elektrode wachsenden Gasblasen erfahren eine Auftriebskraft, die zum Aufstieg der Blasen f\u00fchrt. Ein den Wissenschaftlern lang bekanntes Problem ist die genaue Vorhersage des Abl\u00f6sezeitpunkts der Gasblasen von den Elektroden. Bekannt ist ebenfalls, dass durch das Verharren der Blasen an der Elektrode W\u00e4rmeverluste entstehen. Mit Laborexperimenten sowie theoretischen Berechnungen konnten die Wissenschaftler jetzt ein besseres Verst\u00e4ndnis der auf die Blase wirkenden Kr\u00e4fte erzielen. \u201eUnsere Forschung l\u00f6st ein altes Paradoxon der Forschung an Wasserstoffblasen auf\u201c, sch\u00e4tzt Eckert ein.<\/p>\n

Bereits in Vorg\u00e4ngerexperimenten beobachteten die Forscher, dass die Wasserstoffblasen in schnelle Schwingungen geraten k\u00f6nnen. Sie verma\u00dfen dieses Ph\u00e4nomen genauer: Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zeichneten sie den Schattenwurf der Blasen auf und analysierten, wie sich einzelne Blasen hundert Mal pro Sekunde von einer Elektrode l\u00f6sen k\u00f6nnen, nur um sofort wieder zu ihr zur\u00fcckzukehren. Sie erkannten: Hier konkurriert eine bisher nicht betrachtete elektrische Kraft mit dem Auftrieb und erm\u00f6glicht so die Schwingungen.<\/p>\n

Das Experiment zeigte auch, dass sich zwischen Gasblasen und Elektrode permanent eine Art Teppich aus Mikroblasen bildet. Erst ab einer gewissen Dicke des Teppichs reicht die elektrische Kraft nicht mehr aus und die Blase kann aufsteigen. Dieses Wissen kann nun genutzt werden, um die Effizienz des Gesamtprozesses zu verbessern.<\/p>\n

Parabelfl\u00fcge best\u00e4tigen Ergebnisse<\/h3>\n

Um ihre Ergebnisse zu untermauern, wiederholten die Forscher das Experiment w\u00e4hrend eines DLR-gef\u00f6rderten Parabelflugs<\/a>. Auf diese Weise konnten sie pr\u00fcfen, wie Ver\u00e4nderungen des Auftriebs die Dynamik der Gasblasen beeinflussen. \u201eDurch die ver\u00e4nderte Schwerkraft w\u00e4hrend einer Parabel konnten wir physikalische Schl\u00fcsselparameter variieren, die wir im Labor nicht beeinflussen k\u00f6nnen\u201c, erl\u00e4utert Aleksandr Bashkatov, Doktorand am HZDR und Erstautor der jetzt ver\u00f6ffentlichten Studie, der mit weiteren Kollegen die Experimente an Bord des Parabelflugs durchgef\u00fchrt hat. In Perioden der ann\u00e4hernden Schwerelosigkeit im freien Fall eines Parabelflugs ist der Auftrieb praktisch nicht vorhanden \u2013 zum Ende der Parabel hin ist er hingegen deutlich erh\u00f6ht. Die Ergebnisse der Fl\u00fcge zeigten auch, dass sich Wasserstofftechnologien nur erschwert auf einen m\u00f6glichen Einsatz im Weltall \u00fcbertragen lassen; ohne Auftrieb ist der Abtransport der Gasblasen von der Elektrode eine noch gr\u00f6\u00dfere Herausforderung als auf der Erde.<\/p>\n

Wasserelektrolyseure in der Anwendung: Regenerative Energien f\u00fcr die Region<\/h3>\n

Auch wenn die Experimente des Forscherteams unter vereinfachten Laborbedingungen stattfinden mussten, werden die neuen Erkenntnisse zuk\u00fcnftig dazu beitragen, den Wirkungsgrad von Elektrolyseuren zu erh\u00f6hen. Aktuell planen die Forscher um Kerstin Eckert im Verbund mit Partnern vom Fraunhofer IFAM Dresden<\/a>, der TU Dresden<\/a>, der Hochschule Zittau-G\u00f6rlitz<\/a> sowie lokalen Industriepartnern ein Projekt zur gr\u00fcnen Wasserstoffproduktion in der Lausitz, das auf verbesserte, alkalische Wasserelektrolyse setzt, um fossile Energietr\u00e4ger abzul\u00f6sen. \u201eAlkalische Elektrolyseure sind deutlich preiswerter und \u00f6kologischer und kommen ohne knappe Ressourcen aus, da sie auf edelmetallbeschichtete Elektroden verzichten. Langfristiges Ziel des Konsortiums ist es, leistungsf\u00e4hige alkalische Elektrolyseure einer neuen Generation zu entwickeln\u201c, fasst Eckert zusammen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mit Experimenten im Labor und w\u00e4hrend einer Parabelflug-Kampagne hat ein internationales Forscherteam des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) neue Einsichten zur Wasserelektrolyse erzielt, bei der Wasserstoff aus Wasser durch elektrische Energie erzeugt wird. F\u00fcr die Energiewende k\u00f6nnte die Wasserelektrolyse eine Schl\u00fcsseltechnologie sein, allerdings muss sie daf\u00fcr noch effizienter werden. Die k\u00fcrzlich in der Fachzeitschrift \u201ePhysical Review Letters\u201c […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5571],"tags":[14051,13255],"supplier":[1879,13907,1336,408],"class_list":["post-69786","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-co2-based","tag-energie","tag-wasserstoff","supplier-fraunhofer-institut-fuer-fertigungstechnik-und-angewandte-materialforschung-ifam","supplier-helmholtz-zentrum-dresden-rossendorf-hzdr","supplier-hochschule-fuer-technik-wirtschaft-und-sozialwesen-zittaugoerlitz-fh","supplier-technische-universitaet-tu-dresden"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69786","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\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=69786"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69786\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=69786"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=69786"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=69786"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=69786"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}