HyStORM - Wasserstoffspeicherung durch Oxidation und Reduktion von Metallen

Niedertemperatur-Brennstoffzellen sind technologisch ausgereift und zahlreiche Hersteller beginnen gegenwärtig mit der Serienproduktion von Brennstoffzellenfahrzeugen. Ein wesentlicher Faktor für den Erfolg dieser Technologien ist die flächendeckende Verfügbarkeit von Wasserstoff an Tankstellen. Aktuell erfolgt die Wasserstoffproduktion vorwiegend zentral aus fossilen Rohstoffen. Der Wasserstoff wird anschließend komprimiert oder verflüssigt zum Verbraucher transportiert. Die Gasverdichtung und die Verflüssigung von Wasserstoff sind äußerst teure und energieintensive Prozesse. Aufgrund der geringen volumetrischen Energiedichte von Wasserstoff führt der Transport per LKW zusätzlich zu einem starken Anstieg des Verkehrsaufkommens. Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus der Speicherung von großen Mengen an Wasserstoff. Die Speicherung von komprimiertem oder verflüssigtem Wasserstoff erfordert hohe Investitionskosten in die bestehende Infrastruktur. Diese Problemstellungen können durch eine dezentrale und bedarfsorientierte Bereitstellung von erneuerbarem Wasserstoff gelöst werden. Im Rahmen des Entwicklungsvorhabens HyStORM wird ein innovativer Prozess zur dezentralen chemischen Speicherung und Freisetzung von komprimiertem Wasserstoff untersucht. Die Beladung des Speichers erfolgt durch die Reduktion einer auf Eisenoxid basierenden Kontaktmasse mit Synthesegas. Das Synthesegas wird in einem vorangegangenen Schritt aus Biokraftstoffen mittels Reformierung erzeugt. Das voll beladene Speichermedium liegt anschließend als metallisches Eisen vor und kann in dieser Form vollkommen sicher und verlustfrei gelagert oder transportiert werden. Die Entladung des Speichers erfolgt durch das Einspeisen von Wasser in das System. Das Wasser verdampft und oxidiert das Eisen wobei die Freisetzung von hochreinem Wasserstoff erfolgt. Die Verdampfung des Wassers führt zu einem Druckaufbau im System wodurch die Produktion von komprimiertem Wasserstoff ohne zusätzliche Verdichter möglich ist. In Vorversuchen konnten die Projektpartner getrennt die Durchführbarkeit der einzelnen Prozessschritte erfolgreich nachweisen: (i) die Reformierung von flüssigen Kohlenwasserstoffen im dezentralen System, (ii) die Beladung des Wasserstoffspeichers mit Synthesegas und (iii) die Wasserstofffreisetzung bei 25 bar. Das Ziel des Projekts HyStORM ist die Entwicklung des neuartigen Speicherprozesses, bestehend aus: • der Umsetzung von erneuerbaren Rohstoffen zu Synthesegas, • der Beladung des Speichers mit Synthesegas und der • Entladung des Speichers zur Bereitstellung von hochreinem Wasserstoff bei 100 bar. In der finalen Phase des Projekts erfolgt die Validierung der Technologie durch den Aufbau einer kompletten Laboreinheit. Darin wird die gesamte Prozesskette experimentell untersucht und damit eine Abschätzung von Gesamtwirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ermöglicht. Der fruchtbare Abschluss dieses vielversprechenden Projekts wird einen substantiellen Beitrag zur Entwicklung und zum Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur zur nachhaltigen Wasserstoffversorgung ermöglichen.