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WISSENSDURST/055: Energiegewinn - neue Technik, neue Fragen ... (SB)



Ben und Stefan - Buntstiftzeichnung: © by Schattenblick

Grafik: © by Schattenblick

An einem verregneten Nachmittag hockte Stefan vor seinem Computer auf der Suche nach Artikeln, die sich mit dem Recycling von Plastikflaschen befassten. Als besonders umweltfreundlich wurde ein bestimmtes Plastik angepriesen, aus dem nach dem Recyclingprozess wieder andere Gegenstände hergestellt werden könnten. Stefan hatte sich am nächsten Tag mit Ben nach der Schule verabredet und wollte schon einmal einige Informationen zusammentragen, damit sie gut vorbereitet mit ihrer Forschungsarbeit loslegen konnten. Doch da meldete sich sein Handy.

Ben: "Hallo Stefan, ich falle mal gleich mit der Tür ins Haus. Mein Onkel war auf Kurzbesuch bei uns und hat mal wieder alles besser gewusst. Selbst meinem Vater hat es die Sprache verschlagen, als er so begeistert über die Wasserstofftechnologie gesprochen hat. Das sei die Energiequelle der Zukunft, sie sei umweltfreundlich und sauber und überhaupt, ihr größter Vorteil wäre ihre Speicherfähigkeit. Außerdem würde diese Technologie von der Bundesregierung als besonders geeignet angepriesen, die angestrebten niedrigen CO2-Emmissionen zu erreichen. Mann, ich kann dir gar nicht sagen, was er alles an Argumenten aufgefahren hat. Aber wenn nur ein Teil davon stimmt, dann wäre das vielleicht tatsächlich eine Energieform, mit der man allmählich die Verbrennungsmotoren abschaffen könnte, ohne auf Elektroautos umzusteigen zu müssen."

Stefan: "Und du meinst, wir sollten uns erst damit beschäftigen und das Recyclingverfahren von Plastik später angehen? Okay, aber ich sag` dir gleich, ich habe nicht besonders viel Ahnung von Chemie, wie dir ja bekannt sein dürfte."

Ben: "Meinst du etwa ich, aber irgendwie glaube ich, dass das mit dem Wasserstoff wichtig ist, ich meine, wir sollten darüber Bescheid wissen."

Stefan: "Gut, soviel wie ich vom Chemie-Unterricht behalten habe, ist Wasserstoff zwar auf unserem Planeten eigentlich unbegrenzt vorhanden, aber eben nicht in reiner Form, sondern immer nur in Verbindungen. Liege ich da richtig?"

Ben: "Genau, und das ist auch schon der erste springende Punkt, denn bei Wasserstoff handelt es sich nicht um eine Energiequelle, sondern um einen Energieträger."

Stefan: "Und das bedeutet?"

Ben: "Na, wie du schon sagtest, Wasserstoff kommt nur in Verbindungen vor. Um ihn zu gewinnen, muss man ihn daraus lösen."

Stefan: "Ah, ja, warte ich kombiniere, und dieses Herauslösen erfordert Energie, stimmt`s?"

Ben: "Treffer!"

Stefan: "In welchen Verbindungen kommt denn Wasserstoff vor? Lach nicht, ich finde Chemie nicht so spannend, ich habe es wirklich nicht mehr im Kopf."

Ben: "Na, es kommt in Wasser, in Säuren, in allen Kohlenwasserstoffen und vielen organischen Verbindungen vor. Überall findest du mindestens ein H2. Aber so wie ich meinen Onkel verstanden habe, soll genau das Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten werden, was durch ein Elektrolyse-Verfahren ermöglicht wird."

Stefan: "Weißt du noch, wie eine Elektrolyse genau funktioniert. Ich weiß nur, dass man dazu elektrische Energie einsetzen muss, also Strom und noch so etwas wie ein Elektrolyt, damit die Spaltung überhaupt in Gang kommt."

Ben: "Ja, das könnte sein. Leider erinnere ich mich nicht mehr genau, welcher Stoff dazu verwendet wird, ich glaube es war verdünnte Salzsäure. Wasser allein leitet ja nicht, aber mit der Salzsäure funktioniert es. Eins weiß ich genau, bei der Zerlegung des Wassers bilden sich pro Wassermolekül 1 Molekül Wasserstoff (H2) und 0,5 Moleküle Sauerstoff (02), oder kurz gefasst im Verhältnis 2 zu 1 erhält man Wasserstoff und Sauerstoff. Soweit zur Theorie."



Schematische Darstellung: Kathode-Anode Elektronenfluss, angetrieben durch elektrischen Strom - Grafik: © 2021 by Schattenblick

Wasserstoff-Elekrolyse
Grafik: © 2021 by Schattenblick


Stefan: "Es sieht mal wieder ganz so aus, als ob wir unsere Bücher zu Rate ziehen müssen, oder das Netz. Aber eines kann ich dir schon mal sagen, ich vermute, dass sich die Wasserstofftechnologie nicht wesentlich von anderen alternativen Energiequellen, die wir bereits untersucht haben, unterscheiden wird. So auf den ersten Blick nehme ich an, dass die Energiemenge zum Aufspalten von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff größer ist, als die Menge die dadurch `gewonnen` werden kann."

Ben: "Genau das gilt es ja zu untersuchen. Könnte doch sein, dass es sich hier ausnahmsweise etwas anders verhält. Mich erinnert diese Wasseraufspaltung an das, was wir über die Photosynthese gelernt haben."

Stefan: "Wie kommst du denn darauf?"

Ben: "Überleg' doch mal. Ein Blatt gibt doch Sauerstoff und Wasserstoff ab, hat aber nur Wasser zur Verfügung und das Sonnenlicht. Irgendwie bewerkstelligt es vermutlich die Wasseraufspaltung ohne große Mühe. Könnte doch sein, dass man sich diese Erkenntnis zunutze machen kann."

Stefan: "Ah, ich verstehe, du meinst die Forschung am `künstlichen Blatt' könnte so vielversprechend sein, dass die Wasserstoffgewinnung tatsächlich mit wenig Aufwand zu bewerkstelligen wäre. Ich sehe schon Ben, so kurz am Telefon können wir das nicht besprechen, aber wir haben ja schon eine Menge Fragen, denen wir nachgehen können. Zum Beispiel, wie viel Strom wird bei der Elektrolyse benötigt? Stammt er aus erneuerbaren Energien? Wie funktioniert die Speicherung und vieles mehr. Wir sollten uns also zunächst mit den Grundlagen beschäftigen, bevor wir so spezielle Verfahren untersuchen. Treffen wir uns also morgen bei dir? Ich sehe mich schon mal ein wenig im Netz nach brauchbaren Daten um."

Ben: "Guter Vorschlag, ich werd` auch gleich noch mit meinem Vater sprechen, vielleicht hat er noch ein paar Ratschläge zur Vorgehensweise, der hat sich mindestens genauso darüber geärgert, dass er nur wenig Ahnung von der Materie hat wie ich. Also dann, bis morgen."

Fortsetzung folgt ...


Diesem Artikel liegen folgende Quellen zugrunde:

https://www.tuvsud.com/de-de/indust-re/wasserstoff-brennstoffzellen-info/wasserstoff/herstellung-von-wasserstoff

https://www.bdew.de/energie/wasserstoff/flexible-herstellung-was-ist-wasserstoff-und-wie-wird-er-erzeugt/


18. Mai 2021


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