Erdgas bildet heute noch die wichtigste Quelle für die Gewinnung des Brennstoffs Wasserstoff. Doch um nicht nur bei der Verwertung in der Brennstoffzelle, sondern auch bei der Produktion keine Treibhausgase freizusetzen, gilt neben Wasser-, Wind- und Sonnenkraft die Ressource Biomasse als sehr vielversprechend. Für die Erzeugung von Wasserstoffgas aus Kompost oder Getreide entwickelten US-Forscher nun einen neuen effektiven Katalysator. Da er ohne das teure Platin auskommt, könnte er zur deutlich günstigeren Biomassen-Verwertung beitragen, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt Science (Vol. 300. S. 2075).
“Platin ist sehr effektiv, doch auch sehr teuer”, betont James Dumesic von der University of Wisconsin-Madison. Eine poröse Struktur aus Nickel, die mit einigen Anteilen des Metalls Zinn angereichert wird, könnte das Edelmetall Platin, das mit rund 15 Euro pro Gramm zu Buche schlägt, beim Katalysatorbau ablösen. Dabei fielen für den Bau solcher Anlagen nur ein Bruchteil der Materialkosten an.
Idealer Ausgangsstoff für diese Wasserstoffgewinnung aus nachwachsenden und damit klimatechnisch unbedenklicher Biomasse ist ein Glukose-Sirup. Gewonnen aus Getreide oder biologisch abbaubaren Kompostabfällen kann aus dieser Zuckerverbindung Wasserstoff in größerer Menge gebildet werden. Brauchten die Forscher für diesen chemischen Prozess in der flüssigen Phase bei höheren Temperaturen und Drücken einen Platin-Katalysator, übernimmt nun die Nickel-Zinn-Legierung diese Aufgabe fast genauso effektiv.
“Dieses Verfahren kann auch im kleinen Maßstab für die Brennstoffgewinnung portabler Geräte wie Autos, Batterien und militärischer Ausrüstung genutzt werden”, so Dumesic. Doch auch größere Anlagen zur industriellen Gewinnung von Wasserstoff aus Biomasse seien möglich. Parallel optimierten die Chemieingenieure diese Glukose-Umwandlung auch dahin, dass deutlich weniger Kohlenmonoxid (CO) entstehen kann. Im Unterschied zur Dampfreformation, einem industriell oft angewandten Prozess zur Wasserstoffgewinnung, gehen die Kohlenmonoxid-Konzentrationen mit 60 Teilen pro Million auf ein Bruchteil zurück.
Um den Wasserstoff in Brennstoffzellen verwerten zu können, muss CO möglichst komplett herausgefiltert werden. Denn es belegt mit der Zeit die Elektroden und mindert so die Leistungsfähigkeit der Stromzelle. Ausgehend von den guten Ergebnisse ihrer Nickel-Zinn-Legierung hoffen Dumesic und Kollegen nun, dass sie auch für diesen CO-Säuberungsprozess einen ähnlich effektiven und günstigen Katalysatior entwickeln können. Damit reduzierten sie einen wesentlichen Kostenfaktor für die Gewinnung von Wasserstoff aus Biomasse und könnten so einen wichtigen Beitrag für die Wirtschaftlichtkeit dieser klimaneutralen Energiequelle der Zukunft liefern.
Jan Oliver Löfken
