Erneuerbare Energien 03.02.2023, 13:19 Uhr

Forscherteam verwandelt Meerwasser in Wasserstoff

Ein internationales Forscherteam hat eine Methode entwickelt, um aus Meerwasser direkt Wasserstoff zu gewinnen, ohne es dafür zu entsalzen. Der Prozess soll viel günstiger und einfacher als bisherige Verfahren sein. Die Lösung dafür ist eine spezielle Beschichtung für die Elektrode.

Wasserstoff

Aus salzigem Meerwasser Wasserstoff gewinnen?

Foto: PantherMedia / aaw

Grüner Wasserstoff ist eine wichtige Technologie für die Energiewende, da er eine saubere und nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen bietet. Er wird durch Elektrolyse aus Wasser produziert, wobei der Strom für diese Umwandlung aus erneuerbaren Energiequellen wie Solar- oder Windenergie genutzt wird. Bei diesem Prozess sowie bei der Rückverwandlung von Wasserstoff in Strom oder beim Verbrennen von Wasserstoff entsteht kein CO2, deshalb gilt grüner Wasserstoff als ein wichtiger Baustein für den Übergang zu einer klimaneutralen Energieversorgung.

Aus salzigem Meerwasser Wasserstoff gewinnen

Wichtig für die Herstellung des Wasserstoffes ist vor allem Wasser. So kann Wasserstoff z.B. aus Meerwasser durch Elektrolyse gewonnen werden. Diese Technologie ist besonders für die Gewinnung von Wasserstoff in Regionen mit unzureichender Wasserversorgung wichtig, weil Meerwasser weltweit verfügbar ist. Aber es ist ein energieintensives Verfahren. Schließlich benötigt man für die Produktion über die elektrochemische Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff nicht nur Wind- oder Solarstrom, sondern auch sauberes Wasser. Also Meerwasser müsste dafür entsalzt, aufwändig gereinigt und gefiltert werden.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

Bisher war dieses Verfahren wegen des hohen Salzgehaltes im Meerwasser nicht effizient, weil sich die Chlorid-Ionen an der Elektrode anlagerten. Das Salz zerstörte die Elektroden, mit denen der Solarstrom in das Wasser geleitet wurde, sehr schnell.

Deshalb musste das Wasser dafür entsprechend vorbereitet werden, bzw. entsalzen werden. Und das ist der springende Punkt. Eine Elektrolyse direkt aus salzigem Meerwasser wäre viel effektiver und preiswerter.

Ein Forscherteam aus Australien, China und den USA hat sich gerade das ins Visier genommen und entwickelte einen Elektrolyseur, der Wasserstoff aus Meerwasser produziert, ohne dass es dafür vorbehandelt werden muss. So haben Forschende der Universitäten Adelaide, Tianjin, Nankai sowie der Kent State University Meerwasser aufgespaltet, um es in Wasserstoff umzuwandeln.

Lewis-Säure kann Korrosion verhindern

Eine spezielle Elektrolyse mit einer Proton-Austausch-Membran (PEM), die die Forschenden jetzt verwendet haben, zeigte eine höhere Effizienz. Wie Medien berichten, haben sie darauf eine dünne Lewis-Säureschicht (Chromoxid) aufgebracht. Dabei handelt es sich um ein weitverbreitetes Beschichtungsmaterial für Anwendungen wie in der Druck- und Papierindustrie oder der Pumpen- und Textilwirtschaft.

An dieser Lewis-Säure lagern sich Elektronenpaare an. Dadurch gelangen in der Elektrolyse-Zelle Hydroxyl-Gruppen viel einfacher und häufiger zur Elektrode als Chlorid-Ionen. Mit anderen Worten: Diese Elektrolyse funktioniert auch mit einer hohen Chlorid-Konzentration des Wassers, weil sich der hohe Chlorid-Anteil im Meerwasser nicht mehr negativ auf den Spaltungsprozess der Wassermoleküle auswirkt. Diese optimierte Elektrolyse kann mit höherer Effizienz direkt aus salzigem Meerwasser Wasserstoff gewinnen. So könnte der Umweg über Süßwasser künftig überflüssig werden.
„Ein fließfähiger natürlicher Meerwasserelektrolyseur mit Lewis-Säure-modifizierten Elektroden (Cr2O3-CoOx) weist die industriell erforderliche Stromdichte von 1,0 A cm-2 bei 1,87 V und 60 °C auf“, steht in der entsprechenden Veröffentlichung im Nature Magazine, in dem die Forschenden „direkte Meerwasserelektrolyse durch Anpassung der lokalen Reaktionsumgebung eines Katalysators“ beschrieben haben.

„Wir haben mithilfe eines solchen Katalysators in einem kommerziellen Elektrolyseur Meerwasser mit einer Effizienz von fast 100 Prozent in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten“, kommentierte Shizhang Qiao, Chemieingenieur an der University of Adelaide.

Meerwasser-Ressourcen der Erde als Energieträger nutzen

Auch früher gab es Ansätze, eine spezielle Beschichtung, bzw. eine negative Schutzschicht zu entwickeln, um eine Elektrolyse mit Meerwasser durchzuführen, z.B. mit Nickel-Eisen-Hydroxid. „Das gibt uns die Chance, die gewaltigen Meerwasser-Ressourcen der Erde als Energieträger zu nutzen“, kommentierten die Forschenden. Auch bei dieser Methode ging es um einen Prototyp im Labormaßstab.

Jetzt muss auch die neue Methode nicht nur in einem Labor, sondern in der Praxis getestet werden. Wenn sie sich auch im großen Maßstab bewährt, würde diese Lösung eine große Bedeutung für die Wasserstoffwirtschaft spielen. Denn solche Anlagen könnten vor allem in sehr sonnigen Regionen in Einsatz kommen, wo einerseits viel Sonnenenergie gewonnen werden kann, aber andererseits gibt es dort häufig nur knappe Süßwasserressourcen. Das Meerwasser ist hingegen oft in großen Mengen vorhanden.

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Redakteurin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.