Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um Wasserstoff aus Wasser unter Verwendung von Sonnenenergie und landwirtschaftlichen Abfällen herzustellen. Diese Technologie wird als weltweit bahnbrechende Technologie beschrieben.
Wasserstoff ist eine der vielversprechendsten Quellen für saubere Energie, aber die Herstellung von reinem Wasserstoffgas ist ein energieintensiver Prozess, der oft Kohle oder Erdgas und große Mengen Strom erfordert.
Laut einer Erklärung der Specialized Energy Platform (mit Sitz in Washington) erklärten Forscher der University of Illinois Chicago (UIC), dass diese Methode die zur Herstellung von Wasserstoffbrennstoff benötigte Strommenge um 600 % senkt, was neue Möglichkeiten für eine nachhaltige, klimafreundliche Produktion schafft.
In einem Forschungspapier stellte das Team um Minish Singh, außerordentlicher Professor am Department of Chemical Engineering der University of Illinois at Chicago, das neue Verfahren zur Herstellung von grünem Wasserstoff vor.
- Schwierigkeiten bei der Wasserstoffproduktion:
Nach Informationen, die der Specialized Energy Platform vorliegen, verwendet die neue Methode, die die Forscher entdeckt haben, ein kohlenstoffreiches Material namens Biokohle, um die zur Umwandlung von Wasser in Wasserstoff benötigte Strommenge zu reduzieren.
Durch die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Sonnen- oder Windenergie und die Gewinnung der Nebenprodukte für andere Zwecke kann dieser Prozess die Treibhausgasemissionen auf null reduzieren.
Elektrolyse (der Prozess der Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff) erfordert ebenfalls elektrischen Strom, und im industriellen Maßstab werden zur Erzeugung dieses Stroms normalerweise fossile Brennstoffe benötigt.
Elektrolyse stellt den teuersten Schritt im Lebenszyklus von Wasserstoff dar und macht etwa 80 % der Kosten aus.
Jüngste Entwicklungen in der Wasserstoffproduktion haben den Aufwand für die Wasserspaltung durch die Einführung einer Kohlenstoffquelle in die Reaktion reduziert, heißt es in der Erklärung der University of Illinois Chicago.
Dieser Prozess verwendet jedoch häufig teure Kohle oder raffinierte Chemikalien und setzt Kohlenstoffemissionen als Nebenprodukt frei.
- Innovative Methode:
Stattdessen modifizierten Singh und seine Kollegen den Prozess, um Biomasse aus üblichen Abfallprodukten als Kohlenstoffquelle zu verwenden.
Durch das Mischen von Schwefelsäure mit landwirtschaftlichen Abfällen, tierischen Abfällen und Abwasser produzierten sie eine Substanz namens Biokohle zur Verwendung in der Reaktion.
Das Team probierte mehrere verschiedene Inputs für Biokohle aus, darunter Zuckerrohrschalen, Hanfabfälle, Papierabfälle und Kuhdung.
Den Beobachtungen der spezialisierten Energieplattform zufolge reduzierten alle fünf Inputs den für die Elektrolyse erforderlichen Energiebedarf, aber der Input mit der besten Leistung – Kuhdung – reduzierte den Strombedarf um 600 % auf etwa ein Fünftel eines Volts.
Mit dem geringeren Spannungsbedarf konnten die Forscher der University of Illinois Chicago die Elektrolysereaktion mithilfe einer Silizium-Solarzelle erzeugen, die bei 0,5 Volt etwa 15 Milliampere Strom erzeugt, also weniger als die Energiemenge, die eine AA-Batterie erzeugt.
- Bahnbrechende Technologie:
„Wir sind die erste Gruppe, die gezeigt hat, dass man mit Biomasse bei einem Bruchteil eines Volts Wasserstoff produzieren kann“, sagte der Leiter des Forschungsteams, Minesh Singh. „Das ist eine bahnbrechende Technologie.“
Der Co-Autor des Berichts, Rohit Chauhan, lobte seinerseits die Wirksamkeit der neuen Methode und sagte: „Biokohle und Solarenergie werden mit einer Rate von etwa 35 % in Wasserstoff umgewandelt … Das sind Weltrekorde, das höchste Niveau, das jemals jemand demonstriert hat.“
Um den Prozess CO2-neutral zu machen, muss das bei der Reaktion entstehende Kohlendioxid aufgefangen werden. Singh sagte jedoch, dass auch dies ökologische und wirtschaftliche Vorteile haben könnte, wie etwa die Produktion von reinem Kohlendioxid zur Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken oder die Umwandlung in Ethylen und andere Chemikalien, die bei der Kunststoffherstellung verwendet werden.
„Es diversifiziert nicht nur die Verwendung von Bioabfällen, sondern ermöglicht auch die saubere Produktion anderer Chemikalien als Wasserstoff“, kommentierte der Co-Leitautor des Papiers, Nishithan Kani.
„Diese billige Art der Wasserstoffproduktion könnte es Landwirten ermöglichen, ihren Energiebedarf selbst zu decken oder neue Einkommensquellen zu schaffen“, fügte er hinzu.