Liste der Wasserstofftechnologien – Wikipedia

In der Liste der Wasserstofftechnologien sind Verfahren zur Gewinnung, Speicherung und Nutzung von Wasserstoff aufgeführt.

Technologien der Wasserstoffgewinnung

Siehe auch Farbeinteilung zur Markierung des Wasserstoff-Herstellungsverfahrens

Technologie	Kurzbeschreibung
Dampfreformierung	Bei der Dampfreformierung werden Kohlenwasserstoffe durch allotherme oder autotherme Reaktion in Wasserstoff umgewandelt. Beispielsweise Wasserstoffproduktion aus Methan oder Methanol (siehe Methanol-Reformer).
Partielle Oxidation	Bei der partiellen Oxidation wird Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen wie Erdgas oder Heizöl unter Sauerstoffmangel in einem exothermen Prozess umgesetzt.
Autotherme Reformierung	Die autotherme Reformierung ist eine Kombination aus Dampfreformierung und partieller Oxidation, um den Wirkungsgrad zu optimieren.
Kværner-Verfahren	Das vom norwegischen Unternehmen Kværner entwickelte Verfahren trennt Kohlenwasserstoffe in einem Plasmabrenner bei 1600 °C vollständig in Aktivkohle (reinen Kohlenstoff) und Wasserstoff.
Pyrolyse und Biomassevergasung	Bei der Pyrolyse wird Wasserstoff durch eine thermo-chemische Spaltung organischer Verbindungen erzeugt. Im Gegensatz zur Vergasung und zur Verbrennung geschieht dies ausschließlich unter der Einwirkung von Wärme und ohne zusätzlich zugeführten Sauerstoff.
Fermentation	Bei der Fermentation wird Wasserstoff durch anaerobe Mikroorganismen direkt aus Biomasse gewonnen.
Wasser-Elektrolyse	Bei der Wasser-Elektrolyse wird Wasserstoff mit einem Elektrolyseur durch elektrischen Strom erzeugt, der an zwei sich in Wasser befindende Elektroden angelegt wird.
Hochtemperatur-Elektrolyse	Wasser-Elektrolyse, bei der durch hohe Temperaturen (bis 900 °C) der Wirkungsgrad verbessert wird
Chloralkali-Elektrolyse	Bei der Chloralkali-Elektrolyse entstehen Wasserstoff und Chlor als Nebenprodukte der Herstellung von Natron- und Kalilauge in der Chemischen Industrie
Thermochemische Herstellung	Oberhalb einer Temperatur von 1.700 °C vollzieht sich die direkte Spaltung von Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieses Verfahren ist interessant in Verbindung mit Solarturmkraftwerken.
Photobiologische Gewinnung	Bei der photobiologischen Herstellung von Wasserstoff nehmen Algen Sonnenlicht auf. Durch die Beeinflussung der von ihnen betriebenen Photosynthese wird die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff erreicht.
Biowasserstoffherstellung	Als Biowasserstoff wird Wasserstoff (H₂) bezeichnet, der aus Biomasse oder mittels lebender Biomasse hergestellt wird.

Technologien der Wasserstoffspeicherung

Technologie	Kurzbeschreibung
Druckspeicher	Wasserstoff wird unter hohem Druck (bis zu 800 bar) in Kunststoffbehältern gelagert. Geringes Gewicht, gut geeignet für kleine Mengen. Verwendung z. B. für Fahrzeugtanks
Flüssigspeicher	Wasserstoff wird verflüssigt (LH2) und unter Umgebungsdruck bei tiefen Temperaturen (Siedepunkt −252,8 °C, 20,4 K) gelagert. Gut geeignet für große Mengen. Verwendung z. B. für Wasserstofftankstellen
Metallhydridspeicher	Der Wasserstoff wird in den Lücken eines (kalten) Metallgitters eingelagert und bei Erwärmung des Speichers wieder abgegeben. Hohes Gewicht. Verwendung z. B. in U-Booten
Speicherung durch Adsorption	Anlagerung von Wasserstoffmolekülen an die Oberflächen von Stoffen mit hoher innerer Oberfläche wie z. B. Zeolithe, Metal Organic Frameworks oder Carbon Nanotubes.
Reversibel chemisch gebundener Wasserstoff	Speicherung beispielsweise in Form von Flüssigen Organischen Wasserstoffspeichern (LOHC) (z. B. Dibenzyltoluol), Methanol (Methanol-Herstellung aus Wasserstoff, Methanol-Reformierung) oder Ameisensäure.
Irreversibel chemisch gebundener Wasserstoff	Speicherung beispielsweise in Form von Methanol oder Methan.

Technologien der Wasserstoffverteilung und Infrastruktur

Technologie	Kurzbeschreibung
Ionischer Verdichter	Verdichtung von Wasserstoff auf bis zu 900 bar (GH₂)
Kolbenverdichter	Verdichtung von Wasserstoff auf bis zu 850 bar (GH₂)
Wasserstoffverflüssiger	Verflüssigung von Wasserstoff (LH₂)
Wasserstofftankfahrzeuge	Tankfahrzeuge für Flüssig- oder Druckwasserstoff
Wasserstoffpipelines	Transport und Speicherung von Wasserstoff in Rohrleitungen
Wasserstofftankstellen	Öffentliche Wasserstofftankstellen sind meist den Tankstellen fossiler Treibstoffe angegliedert. Je nach regionalem Bedarf verkaufen sie Flüssigwasserstoff (LH₂) oder Druckwasserstoff (GH₂ 350 bar oder 700 bar). Das Netz der Wasserstofftankstellen in Deutschland befindet sich im Ausbau.^[1]
Hydrogen highway	Anordnung von Wasserstofftankstellen innerhalb der Fahrzeugreichweiten, die es ermöglicht, mit Wasserstofffahrzeugen größere Strecken zurückzulegen.
Erdgasnetz	Beimischung im Erdgasnetz mit Abtrennung vor Ort

Technologien der Wasserstoffnutzung

Blockheizkraftwerke, Stromaggregate

Technologie	Kurzbeschreibung
Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk	Brennstoffzellen, die Strom und Wärme erzeugen. Der Wirkungsgrad beträgt dabei bis zu 90 %
Inselenergieversorgung	Autarke Energieversorgung für Inseln, z. B. Utsira
Notstromversorgung (USV)	Unterbrechungsfreie Stromversorgung, z. B. für Rechenzentren
Stromversorgung für Verkehrsflugzeuge	Stromversorgung durch Brennstoffzellen inklusive der Herstellung von Gebrauchswasser und sauerstoffarmer Luft zum Fluten von Kerosintanks.

Brennstoffzellen

Technologie	Kurzbeschreibung
Alkalische Brennstoffzelle (AFC)	Alkalischer Elektrolyt. Verwendung in der Raumfahrt und als U-Boot-Antrieb
Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (NT-PEMFC)	Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeugen (Wirkungsgrad elektrisch bis 60 %)
Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (HT-PEMFC)	Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeugen und in stationären Anwendungen (Wirkungsgrad elektrisch bis 60 %)
Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC)	Verwendung für die Stromversorgung von Laptops und anderen mobilen Geräten
Reformer-Methanol-Brennstoffzelle (RMFC)	Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeugen und in stationären Anwendungen (Wirkungsgrad elektrisch bis 55 %)
Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC)	Verwendung als Blockheizkraftwerk
Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC)	Kann neben Wasserstoff auch direkt mit Erdgas oder Biogas betrieben werden. Verwendung in größeren Blockheizkraftwerken
Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC)	Kann neben Wasserstoff auch direkt mit Erdgas, Biogas oder Propangas betrieben werden. Verwendung zur Stromerzeugung und in Blockheizkraftwerken. Kann wegen der hohen Ausgangstemperaturen in Heizkraftwerken auch mit nachgeschalteter Turbine betrieben werden.

Fahrzeugantriebe

Technologie	Kurzbeschreibung
Brennstoffzellen-PKW	Elektrofahrzeug, dessen Energie durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird.
Brennstoffzellen-Busse	Verwendung in einigen Großstädten, z. B. Hamburg
Brennstoffzellen-Schienenfahrzeuge	Schienenfahrzeuge, die mit Brennstoffzellen angetrieben werden
Brennstoffzellen-Zweiräder	Fahrräder und Motorroller, die mit Brennstoffzellen angetrieben werden
Wasserstoffverbrennungsmotor	Modifizierter Otto-Motor, der mit Wasserstoff betrieben wird

Sonstige Antriebe

Technologie	Kurzbeschreibung
Raketenantriebe	Raketentriebwerke, die Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoff verwenden
Antriebe für Überwasserschiffe	Schiffe, die mit Brennstoffzellen oder wasserstoffmotor angetrieben werden
Antriebe für U-Boote	U-Boote, die im Tauchbetrieb mit Brennstoffzellen angetrieben werden, um damit bis zu zwei Wochen unter Wasser bleiben zu können.
Flugzeugantriebe	Bemannte und unbemannte Flugzeuge, die mit Brennstoffzellen oder Wasserstoffmotor angetrieben werden

Sonstiges

Technologie	Kurzbeschreibung
Wasserstoffabtrennung	Abtrennung von hochreinem Wasserstoff aus verdünnten oder verunreinigten wasserstoffhaltigen Gasen (beispielsweise elektrochemische Wasserstoffabtrennung durch die Membran-Elektroden-Einheit, welche auch für die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle verwendet wird)^[2]
Wasserstoffdetektor	Ermitteln von Wasserstoffkonzentrationen in der Luft
Wasserstoffmikrosensor	Aufspüren von Lecks in Wasserstoffanlagen

Siehe auch

Einzelnachweise

↑ Liste der Wasserstofftankstellen (Quelle: H2Stations.org Stand: wird laufend aktualisiert).
↑ Protonenleitende Membran. BASF, abgerufen am 11. Juli 2021 (deutsch).

[1] Liste der Wasserstofftankstellen (Quelle: H2Stations.org Stand: wird laufend aktualisiert).

[2] Protonenleitende Membran. BASF, abgerufen am 11. Juli 2021 (deutsch).

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