Neuartiges Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff

28.09.2011: Wasserstoff kann durch den Einsatz von hocheffizienten sehr einfachen Eisenkatalysatoren unter milden Bedingungen direkt aus Ameisensäure, einer untoxischen natürlichen Säure, erzeugt werden. Damit macht die Forschung zur Nutzung von Wasserstoff, der als einer der interessantesten Energieträger der Zukunft gilt, einen großen Schritt nach vorn.

Rostocker Forscher vom Leibniz-Institut für Katalyse und der Universität Rostock haben kürzlich gemeinsam mit Schweizer Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne ein neues System der Wasserstoffspeicherung vorgestellt, das jetzt im US-Fachblatt Science veröffentlicht wurde. Das neue System arbeitet mit einem käuflichen Eisenkomplex, dem ein phosphorhaltiger sogenannter Ligand zugesetzt wird. Das System liefert schon bei Raumtemperatur gute Umsätze, erzielt aber die besten Ergebnisse bei zirka 80°C. Bei dieser Temperatur können fast 100.000 Moleküle der Ameisensäure in Wasserstoff und Kohlendioxid zerlegt werden. Der Nachteil - neben dem gewünschten Wasserstoff entsteht auch Kohlendioxid. Wird das CO2 aber wiederum für die Herstellung von Ameisensäure verwendet, resultiert ein CO2-neutraler Prozess. An der technischen Umsetzung dieses Problems wird gemeinsam in Rostock und Lausanne gearbeitet.

In kleinen Schritten haben sich die Forscher über Jahre dem Problem genähert. „Jetzt haben wir ein sehr einfaches System gefunden, Wasserstoff aus Ameisensäure direkt mit Hilfe eines Eisenkatalysators – eines in kleinsten Mengen zugesetzten Hilfsstoffes - zu erzeugen“, freut sich Prof. Matthias Beller vom Leibniz-Institut für Katalyse. So umgehen die Forscher eine notwendige Speicherung des gasförmigen Wasserstoffs und zeigen so einen Weg auf, wie der Wasserstoff „vor Ort“ ganz direkt und sehr umweltschonend und einfach aus flüssiger Ameisensäure erzeugt werden kann. Während in früheren Arbeiten der Wissenschaftler vom Leibniz-Institut noch der Einsatz hochkomplexer und teurer katalytischer Hilfsstoffe bzw. eine Bestrahlung durch die Sonne erforderlich waren, verfügen sie jetzt über einen Katalysator aus Eisen, der durch seine außergewöhnliche Stabilität und Aktivität schon bei Raumtemperatur einzigartig ist. „Wissenschaftler glauben erst an den Erfolg, wenn Sie eine Vorstellung haben, in welcher Weise die Prozesse im Einzelnen ablaufen“, sagt Prof. Ralf Ludwig von der Universität Rostock. Durch seine mathematischen Modellrechnungen und sehr spezielle spektroskopische Untersuchungen, die Gabor Laurenczy und seine Kollegen im Schweizer Lausanne durchgeführt haben, konnten die Wissenschaftler überzeugend den genauen Ablauf innerhalb ihres neuartigen Systems aufzeigen. „Ein Paradebeispiel für eine hocheffiziente und interdisziplinäre Zusammenarbeit, die mit der Einrichtung des Departments Life, Light & Matter (LLM) der Interdisziplinären Fakultät der Universitär Rostock in direkter Nachbarschaft zum Leibniz-Institut für Katalyse weitere Früchte tragen wird“, ist Ralf Ludwig überzeugt.

Ohne Energie ist unser heutiges Leben kaum denkbar. Angesichts begrenzter natürlicher Ressourcen wie Öl und Gas ist ein Wechsel der Energieversorgung hin zu erneuerbaren Energien unumgänglich. Als ein aussichtsreicher Energieträger wird in der Fachwelt seit Jahren Wasserstoff diskutiert. Wasserstoff ist sauber und universell einsetzbar, beispielsweise in Brennstoffzellen zur Erzeugung von Elektroenergie, wobei als Abfallprodukt lediglich Wasser entsteht.