Grün erzeugten Wasserstoff unter Nutzung von Eisen transportieren

Diese Idee verfolgt ein Team bestehend aus Forschenden der TU Clausthal, der Universität Duisburg-Essen, dem Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien in Bremen und den assoziierten Industriepartnern Thyssenkrupp Steel Europe und SMS Group. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Wasserstoffrepublik Deutschland“.

Wasserstoff ist ist hochentzündlich, leicht flüchtig und versprödet viele Materialien. Diese Kombination macht den Transport und die Lagerung bisher schwierig. Eine Möglichkeit ist es, Wasserstoff als Ammoniak, verflüssigt oder an Kohlenwasserstoffe gebunden zu lagern und zu transportieren. Alle diese Ansätze haben Vor- und Nachteile. Vom Prinzip her sieht der im Rahmen dieses Projektes verfolgte Ansatz wie folgt aus: An einem Ort mit hoher verfügbarer regenerativer Energie, z.B. auf dem afrikanischen Kontinent, in Australien oder Südamerika, liefern beispielsweise Photovoltaikanlagen elektrische Energie. Diese wird genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Nun kommt das Eisen in Form von Eisenoxid hinzu. Durch die Direktreduktion mit dem Wasserstoff entsteht Eisen. In Form von Minibriketts, kugelförmigen Pellets etc. kann dieses dann anschließend ohne Umweltrisiko verschifft werden. Am Bestimmungsort wird das Eisen mit Wasserdampf wieder zu Eisenoxid oxidiert, wobei Wasserstoff entsteht. Das Eisenoxid tritt danach wieder die Rückreise an.

„Wir wollen den grundlegenden Eisen-Dampf-Prozess, der schon lange bekannt ist und bis in die Mitte des vorigen Jahrhunderts kohlebasiert der dominierende Prozess zur Herstellung von reinem Wasserstoff war, modernisieren, optimieren und dann nutzen“, so Prof. Karl-Heinz Spitzer von der TU Clausthal. Im Rahmen des Projektes sollen daher besonders geeignete Eisenlegierungen identifiziert werden, die möglichst beliebig oft und ohne Verlust die chemischen Reaktionen durchlaufen können. Ziel sei es, die effizienteste Kombination zu entwickeln – aus den besten Materialsystemen und der darauf angepassten Verfahrenstechnik, so Projektkoordinator Prof. Rüdiger Deike vom Lehrstuhl Metallurgie und Umformtechnik der Universität Duisburg-Essen.

Das Projekt „Me2H2 Eisen-Dampf-Prozess“ umfasst in großen Teilen Grundlagenforschung. Dennoch soll am Ende ein Konzept für die Prozess- und Anlagentechnik im großen, industriellen Maßstab stehen, so Prof. Rainer Fechte-Heinen vom Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien in Bremen. 

Zum Projektstart haben sich die beteiligten Forschenden am 31. August zu einem Kick-off-Meeting getroffen. Das Forschungsvorhaben mit einer dreijährigen Laufzeit wird mit einer Gesamtsumme von 1,3 Millionen Euro gefördert. Auf die Clausthaler Arbeitsgruppe „Metallurgische Prozesstechnik“ von Prof. Spitzer entfällt davon rund eine halbe Million Euro.

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Der Transport von Wasserstoff ist schwierig. Mit Hilfe von Eisen wollen Forschende aus Clausthal, Essen und Bremen die Verschiffung des Energieträgers Wasserstoff künftig leichter machen. Foto: Adobe Stock/Limbach