Ein weiter Weg zum Wasserstoff

Ein Treibstoff der Zukunft

Wasserstoff gilt schon seit einiger Zeit als der Energieträger der Zukunft, da bei der Verbrennung nur geringe Emissionen entstehen. Bei einer Nutzung mit Brennstoffzellen kann man sogar von einem Null-Emissionen-Fahrzeug sprechen. Derzeit gibt es aber weltweit keine umweltschonende und kostengünstige Methode zur Wasserstoffherstellung. Diese zu finden erfordert noch enorme Ressourcen an Geld und Zeit.

Woher kommt der Wasserstoff?

Wasserstoff ist auf der Erde in praktisch unbegrenzter Menge vorhanden, allerdings selten in elementarer Form. Er liegt in gebundener Form vor, zum Beispiel in Wasser oder Kohlenwasserstoffen.

Prinzipiell gibt es zwei Herstellungsmöglichkeiten für elementaren Wasserstoff:

• Wasserstoff aus fossilen Energieträgern

Erdöl und Erdgas enthalten Kohlenwasserstoffverbindungen, von denen sich der Wasserstoff in so genannten Dampfreformern abspalten lässt. Dabei wird allerdings Kohlendioxid freigesetzt. Obwohl dieses Verfahren nicht die endgültig perfekte Lösung darstellt, ist es derzeit dennoch die sinnvollste Zwischenlösung.

• Wasserstoff aus Elektrolyse

Die Elektrolyse von Wasser, das immerhin 71 Prozent der Erdoberfläche bedeckt, ist die zweite Möglichkeit. Bei der Elektrolyse zerfällt Wasser in seine beiden Bestandteile, nämlich Sauerstoff und Wasserstoff. Problematisch ist derzeit der hohe Energieaufwand dieser Methode.

Wasserstoffeinsatz in Fahrzeugen

Wasserstoff wird in Fahrzeugen auf zwei Arten eingesetzt:

• Verbrennungsmotor

Es besteht die Möglichkeit, den Wasserstoff in einer Verbrennungskraftmaschine direkt zu verbrennen. Dabei entstehen geringe Schadstoffemissionen, vor allem Stickoxide.

• Brennstoffzelle

Brennstoffzellen funktionieren ähnlich wie Batterien, nur dass ein Treibstoff benötigt wird – eben Wasserstoff. Ein Elektrolyt zwischen zwei Elektroden ermöglicht den Ionenaustausch, das negativ geladene Elektron wandert einen externen Weg und erzeugt dadurch Energie. Um den Betrieb gewährleisten zu können muss an die zweite Elektrode Sauerstoff gelangen, der direkt aus der Luft genommen wird.

Problem Speicherung

Zu den größten Problemen im Zusammenhang mit Wasserstoffantrieben in Fahrzeugen zählt die Speicherung. Wasserstoff ist hochexplosiv und flüchtig. Er muss entweder in Hochdruckgasflaschen gespeichert werden, was sich negativ auf die Reichweite auswirkt. Alternativ kann er verflüssigt werden. Das bedeutet aber einen enormen Energieaufwand, da Wasserstoff erst bei minus 253°C den Aggregatzustand wechselt.