{"id":358413,"date":"2022-03-02T10:52:35","date_gmt":"2022-03-02T09:52:35","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?post_type=selected&p=358413"},"modified":"2022-03-02T10:52:35","modified_gmt":"2022-03-02T09:52:35","slug":"umwandlung-von-wasserstoff-in-methanol-macht-transportieren-einfacher","status":"publish","type":"selected","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/selected\/umwandlung-von-wasserstoff-in-methanol-macht-transportieren-einfacher\/","title":{"rendered":"Umwandlung von Wasserstoff in Methanol macht transportieren einfacher"},"content":{"rendered":"\n

Wasserstoff ist der Hoffnungstr\u00e4ger der Energiewende. Er soll sowohl die Mobilit\u00e4t als auch industrielle Prozesse nachhaltig gestalten. Doch hapert es derzeit noch an der Verf\u00fcgbarkeit, da der Transport von Wasserstoff aufw\u00e4ndig ist. Abhilfe schaffen kann die Umwandlung von Wasserstoff in Methanol. Denn Methanol l\u00e4sst sich nicht nur deutlich leichter transportieren als Wasserstoff, sondern auch nahezu unbegrenzt aufbewahren, so Fraunhofer Gesellschaft in einer Pressemeldung<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Dadurch k\u00f6nnte beispielsweise gr\u00fcner Wasserstoff in sonnenreichen Gegenden hergestellt, in Methanol umgewandelt und transportiert werden. Das Kohlenstoffdioxid, das f\u00fcr die Methanolproduktion ben\u00f6tigt wird, k\u00f6nnte entweder aus der Atmosph\u00e4re entnommen werden oder aber aus Industrieprozessen stammen, etwa aus der Zementproduktion. Zudem bietet Methanol mit etwa 4,8 Kilowattstunden Energie pro Liter eine sehr hohe Energiedichte \u2013 eine Gr\u00f6\u00dfenordnung h\u00f6her als die von komprimiertem Wasserstoff. Die International Energy Agency prognostiziert f\u00fcr Methanol mit etwa sechs Cent pro Kilowattstunde dar\u00fcber hinaus sehr attraktive Kosten.<\/p>\n\n\n\n

Um die im Methanol gespeicherte Energie zu nutzen, wird es mithilfe eines Methanol-Reformers unter Zugabe von Wasserdampf wieder in Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid r\u00fcckverwandeln \u2013 und zwar dort, wo der Wasserstoff ben\u00f6tigt wird, etwa im Auto. Die Kohlenstoffdioxid-Bilanz insgesamt ist also neutral. Doch bestehen bei \u00fcblichen Reformern derzeit noch einige Probleme. Etwa bei den Katalysatoren, die f\u00fcr die Reaktionen n\u00f6tig sind. Sie bestehen aus Kupfer-Zink-Oxid-Pulver, das \u2013 zu Pellets gepresst \u2013 in den Reaktor gesch\u00fcttet wird. <\/p>\n\n\n\n

Allerdings entsteht dabei Katalysatorabrieb, der die Brennstoffzelle verschmutzt. Zudem wird das Katalysatormaterial nicht vollst\u00e4ndig ausgenutzt und die Reaktion l\u00e4uft bei vergleichsweise tiefen Temperaturen recht langsam ab. Eine weitere Herausforderung liegt im W\u00e4rmemanagement: Dem Reaktor muss W\u00e4rme zugef\u00fchrt werden, um die Dampfreformierungsreaktion anzutreiben \u2013 dabei geht jedoch viel Effizienz verloren. Auch die W\u00e4rme aus dem Brennstoffzellen-Abgas kann nicht effizient genutzt werden.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4rmemanagement<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IMM entwickeln daher in mehreren \u00f6ffentlich gef\u00f6rderten und Industrieprojekten Methanol-Reformer, die diese Herausforderungen \u00fcberwinden. So bietet zum Beispiel der Reformer, den sie f\u00fcr mobile Anwendungen entwickeln, verschiedene Vorteile. Zum einen braucht er nur ein Sechstel, also rund 17 Prozent, des Platzes, den handels\u00fcbliche Reformer in der vergleichbaren Leistungsklasse einnehmen \u2013 f\u00fcr mobile Anwendungen durchaus ein wichtiger Punkt. Auch die Katalysatortechnologie haben die Forschenden optimiert.<\/p>\n\n\n\n

“Wir setzen auf edelmetallhaltige Katalysatorbeschichtungen, bei denen keinerlei Abrieb entsteht \u2013 \u00e4hnlich wie beim Autokatalysator”, sagt Dr. Gunther Kolb, stellvertretender Institutsleiter und Bereichsleiter am Fraunhofer IMM. “Es wird daher weniger Katalysatormaterial ben\u00f6tigt. Da unsere Katalysatormaterialien zudem eine h\u00f6here Aktivit\u00e4t aufweisen, sinkt die ben\u00f6tigte Katalysatormasse abermals, ebenso wie die Kosten.”<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4hrend bei herk\u00f6mmlichen Katalysatoren bei Teillastbetrieb \u2013 also dann, wenn der Reformer nicht ausgelastet ist \u2013 zunehmend Nebenprodukte wie Kohlenstoffmonoxid entstehen, ist dies beim Katalysator aus dem Fraunhofer IMM nicht der Fall.<\/p>\n\n\n\n

Prototyp<\/h3>\n\n\n\n

Auch das W\u00e4rmemanagement \u2013 und somit die Energieeffizienz des Reformers \u2013 hat das Forscherteam optimiert: Es beschichtet Plattenw\u00e4rmetauscher mit dem Katalysatormaterial und fasst diese zu Stapeln von bis zu 200 Platten zusammen. Str\u00f6mt das Gas dar\u00fcber, kommt es nicht nur mit dem Katalysator in Kontakt, sondern wird in den kleinen Kan\u00e4len auch sehr effizient erhitzt. <\/p>\n\n\n\n

“Durch Nutzung der Abw\u00e4rme erzielen wir eine sehr gute W\u00e4rmeintegration und eine hohe Systemeffizienz\u00ab, erl\u00e4utert Kolb. Eine m\u00f6gliche Serienfertigung haben die Forscherinnen und Forscher dabei gleich mit im Blick: Die Reaktoren lassen sich \u00e4hnlich herstellen wie Hochdruckw\u00e4rmetauscher f\u00fcr Kraftfahrzeuge, es k\u00f6nnen also etablierte und massentaugliche Prozesse genutzt werden.<\/p>\n\n\n\n

Derzeit erstellen die Forschenden einen Prototyp mit einer Leistung von 35 Kilowatt, Mitte 2022 soll er fertig sein. “Das Projekt ist l\u00e4ngerfristig angelegt, testweise werden verschiedene Prototypen in Landfahrzeuge integriert”, sagt Kolb. F\u00fcr die maritime Anwendung entwickeln die Forschenden beispielsweise einen Reformer mit einer Leistung von 100 Kilowatt. Langfristig ist zudem denkbar, die Reformer, die derzeit aus Stahl gefertigt werden, aus Leichtbaumaterialien wie Titan zu produzieren \u2013 f\u00fcr Anwendungen in Auto und Co. durchaus ein wichtiger Ansatz, um Gewicht und damit den Energieverbrauch gering zu halten.<\/p>\n\n\n\n

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