Wasserstoff kann auf verschiedene Arten hergestellt werden, wobei die drei gängigsten Methoden die Wasserelektrolyse, die Dampfreformierung und die partielle Oxidation sind. Hier ist eine Übersicht über diese Methoden:
- Wasserelektrolyse:
- Wasserelektrolyse ist ein Prozess, bei dem Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufgespalten wird, indem elektrischer Strom durch das Wasser geleitet wird.
- In einem Elektrolyseur werden zwei Elektroden (in der Regel aus Platin oder anderen katalytischen Materialien) in Wasser getaucht, das eine Elektrolytlösung enthält.
- Wenn Strom durch die Elektroden fließt, findet an der Kathode (der negativ geladenen Elektrode) die Reduktion von Wasserstoffionen (H+) zu Wasserstoffgas (H2) statt, während an der Anode (der positiv geladenen Elektrode) die Oxidation von Wasser zu Sauerstoffgas (O2) führt.
- Der erzeugte Wasserstoff kann dann gesammelt und gespeichert werden.
- Dampfreformierung von Erdgas:
- Die Dampfreformierung ist die häufigste Methode zur industriellen Wasserstoffproduktion.
- In diesem Prozess wird Methan (CH4), das aus Erdgas gewonnen wird, mit Wasserdampf (H2O) unter hohen Temperaturen und Drücken unter Einsatz eines Katalysators kombiniert.
- Dies führt zur Zersetzung des Methans in Wasserstoffgas (H2) und Kohlenstoffmonoxid (CO).
- Der erzeugte Wasserstoff muss anschließend gereinigt werden, um Spuren von Kohlenmonoxid und anderen Verunreinigungen zu entfernen.
- Partielle Oxidation:
- Bei der partiellen Oxidation wird ein Kohlenwasserstoffbrennstoff, typischerweise Erdgas oder Flüssiggas, in Gegenwart von Sauerstoff (O2) oder Luft unter kontrollierter Verbrennung verbrannt.
- Dieser Prozess erzeugt Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO).
- Die partielle Oxidation kann mit der Dampfreformierung kombiniert werden, um eine höhere Wasserstoffausbeute zu erzielen.
Es gibt auch andere Methoden zur Wasserstoffproduktion, wie die biologische Wasserstoffproduktion durch Mikroorganismen oder die thermische Spaltung von Wasser bei sehr hohen Temperaturen, aber diese sind weniger verbreitet.
Die Wahl der Methode zur Wasserstoffproduktion hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der verfügbaren Rohstoffe, der Energiequellen, der Wirtschaftlichkeit und der Umweltauswirkungen. In zunehmendem Maße wird Wasserstoff auch mithilfe erneuerbarer Energien wie Wind- und Solarenergie durch Elektrolyse hergestellt, was als grüner Wasserstoff bezeichnet wird und als umweltfreundlichere Option angesehen wird.