Innovativer Katalysator verspricht künftigen Flüssigwasserstoff-Kraftstoff

von Hiroshi Tanaka
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Hydrogen Fuel Technology

In den Labors der Universität Lund in Schweden entsteht eine bahnbrechende Entwicklung im Bereich des nachhaltigen Transports. Dort entwickeln Forscher ein innovatives Kraftstoffsystem für Autos, das die Treibhausgasemissionen erheblich reduzieren soll. Bei diesem innovativen Ansatz geht es um eine einzigartige flüssige Substanz, die in Kombination mit einem festen Katalysator in Wasserstoffkraftstoff für Automobile umgewandelt wird. Der Hauptunterschied dieses Systems liegt in seinem geschlossenen Kreislaufbetrieb, bei dem die verbrauchte Flüssigkeit aus dem Tank des Fahrzeugs entnommen und anschließend mit Wasserstoff aufgeladen wird, wodurch sie für die Wiederverwendung vorbereitet wird. Dieser neuartige Ansatz verspricht, die Art und Weise, wie wir über umweltfreundliche Energiespeicherung denken, zu revolutionieren.

Die Effizienz des Katalysators

Im Mittelpunkt dieses bahnbrechenden Systems steht der im Umwandlungsprozess eingesetzte Katalysator. Der Katalysator zählt, wie Professor Ola Wendt vom Fachbereich Chemie der Universität Lund erklärt, zu den effizientesten bekannten Katalysatoren, zumindest basierend auf öffentlich zugänglichen Forschungsergebnissen. Dieser Katalysator spielt eine entscheidende Rolle bei der Freisetzung von Wasserstoff aus dem flüssigen Medium und ermöglicht seinen Einsatz in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung. Bemerkenswert ist, dass die einzige bei diesem Prozess entstehende Emission Wasser ist, was perfekt mit den Zielen der Reduzierung der Treibhausgasemissionen übereinstimmt.

Umgang mit Umweltauswirkungen

Im heutigen drängenden Klimaszenario ist es unerlässlich, alternative Methoden zur Erzeugung, Speicherung und Nutzung von Energie zu finden, um die schädlichen Auswirkungen der Kohlendioxidemissionen aus fossilen Brennstoffen abzumildern. Wasserstoffgas hat sich aufgrund seiner bemerkenswerten Energiedichte als vielversprechende Lösung erwiesen. Der Umgang mit gasförmigem Wasserstoff bringt jedoch seine eigenen Herausforderungen mit sich. Das Team der Universität Lund leistet Pionierarbeit bei der Verwendung flüssiger organischer Wasserstoffträger (LOHC) als praktikable Alternative. Die größte Herausforderung besteht darin, die Effizienz des Katalysators bei der Extraktion von Wasserstoff aus der Flüssigkeit zu optimieren.

Das Closed-Loop-System

Das geplante System basiert auf einem mit Wasserstoff beladenen flüssigen Medium, das dann durch einen festen Katalysator geleitet wird, um den Wasserstoff zu extrahieren. Dieser Wasserstoff kann in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung genutzt werden und bietet so eine saubere Energiequelle für Fahrzeuge. Die „verbrauchte“ Flüssigkeit, die nun keinen Wasserstoff mehr enthält, kann an Tankstellen problemlos gegen eine frische, aufgeladene Flüssigkeit ausgetauscht werden. Dieser Ansatz erfordert möglicherweise eine groß angelegte Produktion des flüssigen Mediums, ähnlich wie bei heutigen Ölraffinerien.

Herausforderungen und Zukunftsaussichten

Obwohl diese Innovation vielversprechend ist, bleiben einige Herausforderungen bestehen. Die Haltbarkeit des Katalysators und die Abhängigkeit von Iridium, einem Edelmetall, stellen Hürden dar, die angegangen werden müssen. Dennoch wird der Einsatz von Iridium pro Auto als relativ gering eingeschätzt, vergleichbar mit den Edelmetallen, die in aktuellen Abgasreinigungskatalysatoren enthalten sind.

Hinsichtlich der Umsetzung geht Professor Wendt davon aus, dass dieses Konzept innerhalb eines Jahrzehnts Wirklichkeit werden könnte, sofern es sich als wirtschaftlich tragfähig erweist und auf gesellschaftliches Interesse stößt. Ein weiterer kritischer Aspekt ist die Umweltfreundlichkeit der Wasserstoffproduktion. Derzeit ist der Großteil der Wasserstoffproduktion nicht umweltfreundlich, da sie hauptsächlich auf fossilen Brennstoffen basiert. Derzeit wird an der Herstellung von „grünem Wasserstoff“ durch Elektrolyse von Wasser mithilfe erneuerbarer Energiequellen geforscht.

Die Rolle politischer Entscheidungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Erfolg innovativer Lösungen wie dieser nicht nur vom technischen Fortschritt, sondern auch vom politischen Willen abhängt. Damit erneuerbare und klimafreundliche Alternativen an Bedeutung gewinnen, müssen sie kostenmäßig mit konventionellen fossilen Brennstoffen konkurrenzfähig werden. Politische Entscheidungen tragen maßgeblich dazu bei, diesen Übergang voranzutreiben, da erneuerbare Energien vor der Herausforderung stehen, mit leicht verfügbaren fossilen Brennstoffressourcen zu konkurrieren. Der Weg nach vorne erfordert nicht nur bahnbrechende Forschung, sondern auch eine konzertierte Anstrengung, um nachhaltige Alternativen wirtschaftlich rentabel zu machen.

Verweise:

  • Chakrabarti, K., Spangenberg, A., Subramaniyan, V., Hederstedt, A., Abdelaziz, OY, Polukeev, AV, … & Wendt, OF (2023). Akzeptorlose Dehydrierung von 4-Methylpiperidin durch trägergebundene Iridiumkatalysatoren mit Pinzettenliganden im kontinuierlichen Fluss. Katalysewissenschaft und -technologie, 10.1039/D3CY00881A.

  • Polukeev, AV, Wallenberg, R., Uhlig, J., Hulteberg, CP, & Wendt, OF (2022). Iridiumkatalysierte Dehydrierung in einem Durchflussreaktor für die praktische Wasserstofferzeugung an Bord aus flüssigen organischen Wasserstoffträgern. ChemSusChem, 10.1002/cssc.202200085.

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