Wasserstoff als Energieträger Gliederung:

Transkript

1 Wasserstoff als Energieträger Gliederung: Wasserstoff: Energie speichern und verteilen Die Brennstoffzelle Wasserstoff aus der Ptm6 Alge

2 Wasserstoff als Energiespeicher Der umweltfreundliche Akku: Um Wasserstoff als Energiespeicher zu verwenden, muss man diesen erst einmal gewinnen, und zwar durch Elektrolyse. Bei der Elektrolyse wird Wasser (H 2 O) in Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) getrennt. Dies geschieht nach dem unten in der Grafik dargestelltem Prinzip.

3 Wasserstoff als Energiespeicher Um Wasser in seine Bestandteile zu zersetzen, benötigt man also zusätzliche Elektronen in Form von elektrischem Gleichstrom. Diese Energie, die benötigt wird, kann hinterher wieder aus der Brennstoffzelle entnommen werden. Eine Brennstoffzelle ist im Prinzip das Gegenteil einer Elektrolysezelle. Mit einer Brennstoffzelle kann man aus Wasserstoff und Sauerstoff wieder Energie in Form von elektrischem Strom gewinnen. Eine Brennstoffzelle besteht im Wesentlichem aus einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyt. Der Elektrolyt trennt die Anode von der Kathode. An der Anode werden Wasserstoff-Atome in positiv geladene Wasserstoff-Ionen und negativ geladene Elektronen getrennt. Die Elektronen fließen durch die Anode zur Kathode, so entsteht ein Stromfluss. An der Kathode befinden sich Sauerstoff-Atome, die durch den Überfluss an Elektronen zu negativ geladenen Sauerstoff-Ionen werden, welche durch den Elektrolyt dringen und mit den Wasserstoff-Ionen wieder zu Wasser reagieren.

4 Prinzip der Brennstoffzelle Hier noch einmal das Prinzip einer Brennstoffzelle als Zeichnung:

5 Wasserstoff als Energiespeicher Bei diesen Prozessen entstehen keine Schadstoffe! Der Wasserstoff kann in Drucktanks gespeichert werden und jeder Zeit wieder mit Hilfe einer Brennstoffzelle in Energie umgewandelt werden. Somit ist unser umweltfreundlicher Akku fertiggestellt. Natürlich müssen wir den gewonnenen Wasserstoff auch in verschiedene Regionen eines Landes, vielleicht auch der Welt sicher und ohne Verluste an Energie transportieren können. Mit genau diesem Thema werden wir uns nun beschäftigen.

6 Wasserstoff auf Reisen Gehen wir von folgender Situation aus: An der Nord- bzw. Ostsee wird mit Hilfe von Windkraftanlagen und Gezeitenanlagen Strom produziert, in Wasserstoff und Sauerstoff umgewandelt und in Drucktanks gefüllt. Wie aber kommt diese Energie nach Bayern? Und das ohne Umspannwerke und Hochspannungsleitungen? Das Prinzip ist sehr einfach: Der umgewandelte Wasserstoff wird in einem Tank unter hohem Druck gespeichert. Dreht man nun das Ventil eines Tanks auf, entweicht der Inhalt. Angeschlossen an eine Pipeline würde der Wasserstoff komplett selbstständig vom Norden Deutschlands bis in den Süden nach Bayern fließen. Dort befindet sich eine Brennstoffzelle, die den Wasserstoff und Sauerstoff wieder in elektrischen Strom umwandelt.

7 Wasserstoff aus der Ptm6 Alge

8 Wasserstoff aus der Ptm6 Alge Unter Schwefelmangel geraten Grünalgen in eine Stresssituation, in der sie ihre überschüssige Energie dazu verwenden, Wasser in seine Bestandteile (Wasserstoff und Sauerstoff) zu spalten. Allerdings kann dieser Prozess nur mit einem Wirkungsgrad von 0,1% genutzt werden gelang es den deutschen Biochemikern der Universität Bielefeld in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Queensland, eine Alge zu züchten, die mehr als das 5-fache an Wasser trennt. Leider kann auch dieser Wasserstoff noch nicht ökonomisch genutzt werden, da die Ptm6 Alge zwar im Gegensatz zur herkömmlichen Grünalge einen deutlich höheren Wirkungsgrad von 2-2,4% hat, aber es müssten mindestens 7-10% erreicht werden, damit die hergestellte Wasserstoffmenge für eine Weiterverwendung reicht.