Wasserstoff aus Meerwasser ohne Umweg → Kosten für Energieträger der Zukunft sinken

Gleich zwei Verfahren zur Generierung von Wasserstoff aus Meerwasser haben Forscher des SLAC National Accelerator Laboratory und der Stanford University laut einer Information von April 2023 entwickelt. Sie schaffen damit die Voraussetzung, die Kosten für den Energieträger der Zukunft deutlich zu senken. Kollegen aus Australien, China und den USA setzen auf eine Schutzhülle für die Elektroden, sodass sie aufgrund des Salzgehaltes nicht korrodieren. Doch die neuen Verfahren leiten die störenden Natrium- und Choridionen um, sodass sie ihr zerstörerisches Werk gar nicht erst beginnen können.

Funktioniert mit Doppelmembran

Das gelingt mit einem Doppelmembransystem und, wie bei der klassischen Elektrolyse, elektrischer Energie. Da die störenden Ionen lediglich umgeleitet werden, entstehen keine schädlichen Nebenprodukte. „Mit unserer Membranarchitektur können wir die Art und Weise kontrollieren, wie sich die Ionen bewegen“, sagt Adam Nielander vom SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis.

Um Wasserstoffgas herzustellen, wird frisches oder entsalztes Wasser benötigt. Dieses herzustellen, ist energieintensiv und teuer. Es wird dennoch getan, da derart behandeltes Wasser einfacher zu verarbeiten ist und es darin keine oder nur wenige störende Substanzen gibt. Die Nutzung von Süßwasser ist dort, wo sich grüner Strom für die Elektrolyse kostengünstig gewinnen lässt, oft in Wüsten, nämlich unmöglich, weil es nicht vorkommt.

„Es gibt viele reaktive Spezies im Meerwasser, die die Wasser-zu-Wasserstoff-Reaktion stören können. Natriumchlorid, das Meerwasser salzig macht, ist einer der Hauptschuldigen. Insbesondere Chlorid, das in die Anode gelangt und oxidiert, verringert die Lebensdauer eines Elektrolysesystems und kann aufgrund der toxischen Natur der Oxidationsprodukte, die molekulares Chlor und Bleichmittel enthalten, gefährlich werden“, sagt SLAC- und Stanford-Postdoktorand Joseph Perryman.

Rosige Zukunft für Wasserstoff

Das Mehrmembransystem sorgt dafür, dass sich die Wasserstoffionen an einer bestimmten Stelle sammeln, an der sie eingefangen werden. Die Chloridionen werden dagegen durch die Kraft des elektrischen Stroms durch eine der beiden Membranen gedrückt und so sowohl dem Wasserstoff als auch der Anode vorenthalten.

„Die Zukunft ist rosig für grüne Wasserstofftechnologien“, sagt Thomas Jaramillo, Professor an SLAC und Stanford und Direktor von SUNCAT. „Die grundlegenden Erkenntnisse, die wir gewinnen, sind der Schlüssel für zukünftige Innovationen zur Verbesserung der Leistung, Haltbarkeit und Skalierbarkeit dieser Technologie.“