Wasserstoff gilt als Schlüsseltechnologie für die Energiewende und spielt eine zentrale Rolle bei der Dekarbonisierung von Industrie, Mobilität und Energieversorgung. Doch wie wird Wasserstoff eigentlich hergestellt? In diesem Artikel stellen wir Ihnen die drei wichtigsten Verfahren vor: Elektrolyse, Dampfreformierung und Pyrolyse.
Elektrolyse – Wasserstoff aus Strom und Wasser
Die Elektrolyse ist ein klimafreundliches Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff. Dabei wird Wasser (H₂O) mithilfe von elektrischer Energie in seine Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zerlegt. Der Prozess findet in einem Elektrolyseur statt, in dem zwei Elektroden – Anode und Kathode – durch eine leitende Flüssigkeit (Elektrolyt) getrennt sind.
Je nach Art des Elektrolyseurs unterscheidet man verschiedene Technologien, darunter:
• Alkalische Elektrolyse (AEL)
• Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM)
• Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC)
Besonders nachhaltig ist die Elektrolyse, wenn der benötigte Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind- oder Solarenergie stammt. In diesem Fall spricht man von grünem Wasserstoff, der nahezu CO₂-frei produziert wird.
Dampfreformierung – Wasserstoff aus Erdgas
Die Dampfreformierung (Steam Methane Reforming, SMR) ist das derzeit weltweit am häufigsten genutzte Verfahren zur Wasserstoffproduktion. Dabei wird Erdgas (hauptsächlich Methan) mit Wasserdampf unter hohem Druck und bei Temperaturen von etwa 800–900 °C in einem Reaktor zu Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid umgesetzt.
In einem zweiten Schritt, der sogenannten Wassergas-Shift-Reaktion, wird das entstandene Kohlenstoffmonoxid mit weiterem Wasserdampf zu Kohlendioxid (CO₂) und zusätzlichem Wasserstoff umgesetzt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist der hohe CO₂-Ausstoß – rund 9 bis 10 Tonnen CO₂ pro Tonne Wasserstoff. Wird das entstehende CO₂ jedoch abgeschieden und gespeichert (Carbon Capture and Storage, CCS), spricht man von blauem Wasserstoff.
Pyrolyse – Wasserstoff aus Methan ohne CO₂
Die Methanpyrolyse ist ein innovatives Verfahren, bei dem Methan thermisch in Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten wird – ganz ohne die Entstehung von CO₂:
Dieser Prozess findet bei Temperaturen um 1000 °C statt, meist in einer speziellen Reaktorumgebung, z. B. einem Plasmareaktor. Der große Vorteil: Es entsteht kein gasförmiges CO₂, sondern fester Kohlenstoff, der beispeilsweise als Baumaterial oder in der Industrie weiterverwendet werden kann.
Wasserstoff aus Pyrolyse wird auch als türkiser Wasserstoff bezeichnet. Noch befindet sich die Technologie größtenteils im Entwicklungsstadium, bietet jedoch großes Potenzial für eine CO₂-arme Wasserstoffwirtschaft.
Fazit
Die Herstellung von Wasserstoff kann auf unterschiedliche Weise erfolgen – von klimafreundlicher Elektrolyse über die heute dominierende Dampfreformierung bis hin zur vielversprechenden Pyrolyse.
