Obwohl Experten dem Heizen mit Wasserstoff unwirtschaftlich hohe Kosten vorhergesagt haben, hoffen Teile von Politik und Wirtschaft noch immer auf den entscheidenden Durchbruch. Nach jüngsten Entwicklungen könnte die Hoffnung für Wasserstoff als Heizalternative erneut aufkeimen. Einem Forscherteam aus der WWU Münster ist es gelungen, das beliebte Gas mit deutlich günstigeren Materialien herzustellen.
Neue Hoffnung für Wasserstoff: Herstellungskosten drastisch gesunken
Es gibt viele Gründe, die bisher gegen Wasserstoff als Heizmedium für die Gasheizungen der Zukunft sprachen. Im Gegensatz zu anderen Heizverfahren müsste Besitzer solcher Heizsysteme nicht nur wesentlich mehr Wasserstoff verbrennen, um ihre Wohnräume angemessen aufzuheizen. Die Kosten wären dank des hohen Aufwandes für die Gewinnung des synthetischen Gases auch kaum für einen Haushalt zu bezahlen. Dennoch finden sich in Politik und Wirtschaft noch heute starke Fürsprecher für das Heizen mit Wasserstoff. Wäre es möglich, die Infrastruktur bestehender Gasheizungen auf Wasserstoff umzustellen und das Versorgungsnetz anzupassen, müssten bestehende Heizsysteme nicht erneuert werden. Das Heizen mit Wasserstoff könnte schließlich auch die 65-Prozent-Regelung aus dem neuen Heizungsgesetz erfüllen. Vorausgesetzt, dass die Gewinnung des Wasserstoffes nicht mit Strom aus fossilen Quellen erfolgt.
Die Kosten für die Gewinnung von Wasserstoff könnten bald jedoch drastisch sinken. Ein Problem bei der Gewinnung von Wasserstoff liegt in der Stabilität von Wasser als Molekül. Bisher sind verschiedene Verfahren bekannt, die die Bindung trennen. Die gängigste Methode ist dabei die sogenannte Elektrolyse, die in Zukunft auch auf Hochseeplattformen rein zur Wasserstoffgewinnung eingesetzt werden könnte. Neben der Elektrolyse kann Wasser jedoch auch mithilfe der photokatalytischen Wasserspaltung in Wasserstoff und Sauerstoff getrennt werden. Hierbei verwendet man Licht sowie einen geeigneten Katalysator, um die Spaltung der Teilchen anzuregen. Wissenschaftler des Instituts für Organische Chemie an der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) haben ein dafür optimiertes Verfahren entwickelt.
Günstige Katalysatoren ersetzen teure Materialien im Verfahren
Bisher musste für eine solche Spaltung ein besonders teurer Metall-Katalysator wie Titanoxid verwendet werden. Die Kosten für eine solche Spaltung lohnen sich kaum und verteuern Wasserstoff somit nur in der Produktion. Anders sieht es hingegen mit organischen Phosphorverbindungen, insbesondere Triarylphosphine, aus. Das Verfahren funktioniert mit wesentlich geringerem Energieaufwand, da es sich einem Ansatz aus der Radikalchemie bedient. Das Wasserstoffatom wird zunächst an einem Zwischenprodukt angebunden, von dem es mit wesentlich weniger Aufwand wieder isoliert werden kann. Anstatt somit viel Energie für die direkte Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzubringen, fällt die gesamte, benötigte Energie somit geringer aus.
Welchen Einfluss diese Experimente jedoch auf die kommerzielle Produktion von Wasserstoff haben werden, ist noch offen. Es ist denkbar, dass sich das Verfahren auf wesentlich größere Produktionsketten für Wasserstoff übertragen lässt. Vor allem die Einsparung des Titanoxid durch den Austausch mit Triarylphospine dürfte die Kosten dabei deutlich reduzieren. Studien zufolge liegen die Kosten der H2-Produktion selbst bei Anwendung von Nicht-Edelmetallen zwischen 12,44 und 209,6 US-Dollar pro Kilogramm. Diese Kosten könnten keine Haushalte tragen, die mit Wasserstoff heizen müssten. Triayrlphospine hingegen sind wesentlich günstiger als Metalle, sodass die Produktionskosten sogar unter die 12-Dollar-Marke fallen könnten.