Faszination Technik Wie Energie aus Meerwasser gewonnen werden kann

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: Aus Meerwasser Energie gewinnen.

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Zwei Wissenschaftler der Universität des Saarlandes haben eine Methode entwickelt, um aus Meerwasser Energie zu gewinnen. Denn um Wasserstoff im industriell nutzbaren Maßstab zu gewinnen, muss man auf Meerwasser zurückgreifen. Das Problem dabei: Bisher kann Wasserstoff nicht aus salzhaltigem Wasser hergestellt werden – und das Entsalzen kostet viel Energie. Die Energie-Experten Yuan Zhang und Volker Presser haben einen Weg gefunden, dem Meerwasser direkt mit einer Brennstoffzelle das Salz zu entziehen, die bisher „nur“ für die Stromerzeugung genutzt wurde. Das könnte die Herstellung von Wasserstoff im großen Maßstab revolutionieren.

Ihr Prinzip haben sie in der Fachzeitschrift „Cell Reports Physical Science“ veröffentlicht.

Bisherige Systeme sehen vor, dass Wasserstoff für Brennstoffzellen erzeugt wird, indem man zuvor mit viel Energie entsalztes Wasser aus Meerwasser herstellt, um aus diesem aufbereiteten Wasser wiederum Wasserstoff zu gewinnen. Denn nur so ließe sich genügend Wasserstoff herstellen, ohne die begrenzten, wertvollen Süßwasservorräte drastisch zu verringern. Dieses Verfahren ist aber nicht wirklich nachhaltig, wenn die Energie zur Entsalzung nicht vollständig aus regenerativen Quellen stammt. Die Idee von Yuan Zhang: Mit der Brennstoffzelle selbst das Meerwasser entsalzen und mit dem gewonnenen Süßwasser in der Brennstoffzelle Wasserstoff zu erzeugen.

Wie das Verfahren funktioniert

Das haben die Wissenschaftler mit einem simplen Experiment-Aufbau dargestellt: Aus einer Brennstoffzelle für den Schulbedarf haben sie eine Anlage gebaut, die aus dem Ausgangsstoff Salzwasser am Ende Süßwasser erzeugt und dazu noch Strom und Wärme produziert, die wiederum in die Gewinnung von Wasserstoff investiert werden können. Das im Salzwasser vorhandene Salz wird dabei durch die Zugabe von Wasserstoff und Sauerstoff gezwungen, seine Verbindung mit dem Wasser aufzulösen.

Neben dem so gewonnenen Trinkwasser, das im Anschluss für die Wasserstoffgewinnung genutzt wird, entstehen zwei Zwischenprodukte: eine Säure, insbesondere HCl; Salzsäure) und eine Base (insbesondere NaOH, Natriumhydroxid). Hier entsteht auch Elektrizität, die weitergenutzt werden kann. Die Säure und die Base erzeugen, wenn man sie zum Schluss wieder zusammenbringt, zusätzlich Wärme, die man ebenfalls weiter nutzen kann.

„Wir können nun also aus jeder Brennstoffzelle ein Modul bauen, das nicht nur Strom generiert, sondern auch Trinkwasser erzeugt. Dieses kann dann auch für die Wasserstoffproduktion genutzt werden. Man braucht dazu Wasserstoff, den man aber Elektrolyse ‚grün‘ mit ‚Power to Gas‘ herstellen kann“, erklärt Volker Presser den möglichen Nutzwert des neuen Technologieansatzes, der in weiterer Zukunft in großem Maßstab zum Einsatz kommen könnte.

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