Wasserstoffspeicherung mit CO2 und Derivaten

Ameisensäure und ihre Salze, die Formiate, sind interessante chemische Speicher für das volatile Gas Wasserstoff. Sie können aus der reversiblen Reaktion von Kohlenstoffdioxid und seinen Derivaten mit Wasserstoff gewonnen werden. Dafür sind spezielle Katalysatoren notwendig. Chemisch gebunden an das Trägermolekül ist der Wasserstoff sicher sowie einfach lager- und transportierbar. Durch die Reversibilität der Reaktion kann der Wasserstoff nach Bedarf zurückgewonnen und genutzt werden.

Zusammenfassung

Der Kampf gegen die Erderwärmung gelingt nur durch den Ersatz von fossilen Brennstoffen durch erneuerbare Energien. Allerdings sind die meisten erneuerbaren Energiequellen fluktuierend und benötigen Speicherkonzepte, um Energie jederzeit und planbar zur Verfügung zu haben. In diesem Zusammenhang sind chemische Energieträger, insbesondere Wasserstoff, wichtig. Grüner Wasserstoff als Energievektor kann durch Elektrolyse von Wasser gewonnen werden und ist universell einsetzbar. Für die Lagerung und den Transport kann Wasserstoff in anderen chemischen Verbindungen gespeichert werden. Dadurch wird das volatile Gas Wasserstoff reversibel in eine ungefährlichere Flüssigkeit oder einen Feststoff umgewandelt. In flüssiger oder fester Form kann Wasserstoff sicher gelagert und einfach transportiert werden, da die bestehende Energie-Infrastruktur weiterhin genutzt werden kann. Kohlendioxid und Bicarbonat sind interessante Träger-Surrogate, da sie ungefährlich, in großen Mengen vorhanden und kostengünstig sind. Durch die Reaktion mit grünem Wasserstoff entstehen die Wasserstoffträger Ameisensäure beziehungsweise Formiate. Diese haben im Vergleich zu anderen Trägern einen geringeren Wasserstoffgehalt, überzeugen aber durch ihren ungefährlichen Charakter. Das gilt vor allem für Formiate. Bei Bedarf kann der gespeicherte Wasserstoff aus den Trägermolekülen mit Hilfe von geeigneten Katalysatoren wieder freigesetzt und durch Reaktion mit Sauerstoff in Brennstoffzellen oder durch Verbrennung genutzt werden. Die Speicherung von grünem Wasserstoff mit CO₂ und Bicarbonat kann nicht nur die Energieversorgung sichere und effizienter machen, sondern auch die chemische Industrie grüner gestalten.

Summary

The fight against global warming can only succeed by replacing fossil fuels with renewable energies. However, most renewable energy sources are intermittent and require storage concepts in order to have energy available at all times and in a predictable manner. In this context, chemical energy carriers, especially hydrogen, are important. Green hydrogen as an energy vector can be obtained simply by electrolysis of water and can be used universally. Hydrogen can be stored in other chemical compounds for storage and transportation. This reversibly converts the volatile gas hydrogen into a safer liquid or solid. In liquid or solid form, hydrogen can be stored safely and transported easily, as the existing energy infrastructure can continue to be used. Carbon dioxide and bicarbonate are interesting carrier surrogates as they are harmless, available in large quantities and inexpensive. The reaction with green hydrogen produces the hydrogen carriers formic acid and formate. Compared to other carriers, these have a lower hydrogen content, but are convincing due to their non-hazardous nature. This is particularly true for formates. If required, the stored hydrogen can be released from the carrier molecules with the help of suitable catalysts and used by reacting with oxygen in fuel cells or by combustion. The storage of green hydrogen utilizing CO₂ and bicarbonate can not only make energy supply safer and more efficient but also make the chemical industry greener.

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