Innenansicht des Anlagenprototyps: Die Anlage kann in die Infrastruktur einer Tankstelle integriert werden, um so dezentral Wasserstoff aus Diesel und Biodiesel herzustellen.
DLR
Wasserstoff aus Diesel und Biodiesel herstellen, das können nun Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Gemeinsam mit Partnern haben die Wissenschaftler im EU-Projekt Nemesis2+ ein Verfahren zu diesem Zweck entwickelt.
"Eine vielversprechende Anwendung ist die Herstellung von Wasserstoff aus Diesel und Biodiesel direkt vor Ort an konventionellen Tankstellen, um das Betanken von Brennstoffzellenautos zu ermöglichen und so den Durchbruch dieser Technik zu unterstützen", beschreibt Projektleiter Stefan Martin vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart. "Die im Projekt Nemesis2+ entwickelte Technik kann als Brückentechnik dazu beitragen, die benötigte Wasserstoffinfrastruktur zum Betanken von Brennstoffzellenfahrzeugen in der Fläche zu schaffen", fasst DLR-Forscher Martin zusammen.
Anstatt Wasserstoff per Lkw in Druckgasflaschen anliefern zu lassen, nutzt das von den DLR-Wissenschaftlern untersuchte Verfahren die bestehende Infrastruktur für Lagerung und Transport von Diesel und Biodiesel. Neu hinzu kommt lediglich eine kompakte Anlage zur Wasserstofferzeugung. Im Vergleich zu Druckwasserstoff zeichnen sich flüssige Brennstoffe wie Diesel durch ihre rund sieben Mal höhere volumetrische Energiedichte aus, sie sind einfacher zu transportieren und zu lagern, erklären die Forscher. Der vom niederländischen Projektpartner HyGear gebaute Prototyp erzeuge in einer Stunde aus 20 Litern Biodiesel rund 4,4 Kilogramm Wasserstoff - das entspreche in etwa der Tankfüllung eines B-Klasse F-Cell-Fahrzeugs.
Herausforderungen: stabiler Prozess und hohe Reinheit
Wasserstoff wird in industriellem Maßstab bisher hauptsächlich durch Dampfreformierung aus Erdgas hergestellt, erläutern die Wissenschaftler. Bei diesem Verfahren werden die im Erdgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe bei hoher Temperatur in ein wasserstoffreiches Gasgemisch umgewandelt. Der Wasserstoff wird danach in einem separaten Prozessschritt abgetrennt. "Die Herstellung von Wasserstoff aus Diesel und Biodiesel mittels Dampfreformierung ist wesentlich anspruchsvoller. Grund dafür ist die Deaktivierung des im Prozess verwendeten Katalysators durch die Ablagerung von Kohlenstoff und Schwefel auf der Oberfläche des Katalysators. Dadurch verschlechtert sich die Ausbeute an Wasserstoff", erklärt Stefan Martin. Mithilfe von Laborexperimenten und Simulationen haben die DLR-Forscher deshalb den gesamten Prozess systematisch untersucht und so die optimalen Betriebsbedingungen ausfindig gemacht. "Mit diesen Erkenntnissen können wir jetzt sehr hochwertigen Wasserstoff mit einer Reinheit von 99,999 Prozent herstellen und haben erstmalig nachgewiesen, dass sich Wasserstoff in einem langfristig stabilen Prozess aus Diesel und Biodiesel herstellen lässt", berichtet Martin weiter. Der Wirkungsgrad des Verfahrens - vom Einsatzstoff bis zum Wasserstoff – betrage rund 70 Prozent. Eine ebenfalls innerhalb des EU-Projekts durchgeführte techno-ökonomische Analyse ermittelte den Forschern zufolge Gestehungskosten von 5,80 Euro pro Kilogramm Wasserstoff, was bereits den Anlagenprototyp in die Nähe der Wirtschaftlichkeit rücke.
Projekt Nemesis2+
Das bis Juni 2015 aufgelegte EU-Projekt Nemesis2+ wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordiniert. Zu den Projektpartnern zählten zudem die beiden Forschungseinrichtungen Centre for Research and Technology Hellas (Griechenland) und Instituto Superior Técnico (Portugal), die drei Industriepartner Johnson Matthey (Großbritannien), Abengoa Hidrógeno und Abengoa Bioenergía San Roque (Spanien) sowie das mittelständische Unternehmen HyGear (Niederlande).