Drei Fragen, drei Antworten

»Wir suchen Ersatz für bisher verwendete edelmetallhaltige Katalysatoren«

Interview / 13. Januar 2020

Wie unterscheiden sich grüner, blauer und grauer Wasserstoff? Warum ist die elektrochemische Gewinnung von Wasserstoff bislang nur in Nischen wirtschaftlich? Und wie tragen Forschende des Fraunhofer UMSICHT dazu bei, diesen Prozess kostengünstiger zu gestalten? Antworten von Prof. Ulf-Peter Apfel, Leiter der Abteilung Ideenfabrik des Institutsbereichs Energie und Professor für »Anorganische Chemie« an der Ruhr-Universität Bochum.

Prof. Ulf-Peter Apfel, Abteilungsleiter Ideenfabrik des Bereichs Energie.
© Ruhr-Universität Bochum/Katja Marquard.
Prof. Ulf-Peter Apfel, Abteilungsleiter Ideenfabrik des Bereichs Energie.

In den Medien ist die Rede von grauem, blauem und grünem Wasserstoff. Wo liegen die Unterschiede und welcher wird wirklich CO2-frei hergestellt?

Ulf-Peter Apfel: Bei grauem Wasserstoff handelt es sich um konventionell erzeugten Wasserstoff aus fossilen Energieträgern, bei dessen Produktion eine Menge CO2 emittiert. Im Gegensatz dazu wird bei blauem Wasserstoff versucht, einen CO2 neutralen Prozess zu etablieren. Das heißt: Bei der Wasserstoff-Produktion entstandenes CO2 wird aufgefangen bzw. umgewandelt. Grüner Wasserstoff basiert hingegen komplett auf nicht fossilen Medien. Er entsteht im Rahmen einer Elektrolyse, bei der Wasser mit Hilfe erneuerbare Energien gespalten wird. Dadurch kann der komplette Prozess CO2 neutral gestaltet werden, ohne dass CO2 überhaupt entsteht.

Noch ist diese elektrochemische Gewinnung von Wasserstoff weniger kostengünstig als die fossile Konkurrenz und daher nur in Nischen wirtschaftlich. Woran liegt das?

Ulf-Peter Apfel: Dies liegt an einer ganzen Reihe verschiedener Punkte. Zum einen sind die Stromkosten entscheidend, die derzeit den Prozess maßgeblich bestimmen. Allerdings sind auch die Komponenten einer Elektrolysezelle teurer als bei Cracking-Prozessen und bisher nicht im gleichen Maße wie diese konventionellen Prozesse skalierbar. Auch sind die Elektrolysezellen kaum im großen Maßstab dezentral einsetzbar, da es keine automatisierten Herstellungsprozesse gibt.

Das Fraunhofer UMSICHT arbeitet an der Industrialisierung der Wasserstoffelektrolyse und forscht u.a. an neuen Katalysatoren. Wo liegen aktuelle Schwerpunkte?

Ulf-Peter Apfel: Aktuelle Schwerpunkte liegen vor allem im Ersatz der bisher verwendeten edelmetallhaltigen Katalysatoren. Diese sind teuer und ihr Vorkommen ist limitiert. Unser Ziel ist es daher, diese durch kostengünstige und reichhaltig verfügbare Katalysatoren zu ersetzen. Daneben ist es aber auch ein Ziel von uns, den Zellaufbau an sich durch preiswertere Komponenten zu revolutionieren und dichtungsfreie, modulare Stacksysteme zu entwerfen.