Wie erfolgt die Gewinnung von Wasserstoff?

Die Gewinnung von Wasserstoff erfolgt hauptsächlich durch verschiedene Verfahren, die in zwei Hauptkategorien unterteilt werden können: thermochemische und elektrochemische Methoden.

1. **Dampfreformierung**: Dies ist das gängigste Verfahren zur Wasserstoffproduktion. Dabei wird Erdgas (hauptsächlich Methan) mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen (700-1000 °C) in einem Katalysatorreaktor umgesetzt. Die Reaktion produziert Wasserstoff und Kohlendioxid:
\[
CH_4 + H_2O \rightarrow CO + 3H_2
\]
Anschließend kann das Kohlenmonoxid weiter mit Wasserdampf reagieren, um zusätzlichen Wasserstoff zu erzeugen:
\[
CO + H_2O \rightarrow CO_2 + H_2
\]

2. **Elektrolyse**: Bei diesem Verfahren wird Wasser durch elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Es gibt verschiedene Arten der Elektrolyse, darunter die alkalische Elektrolyse und die PEM-Elektrolyse (Proton Exchange Membrane). Die allgemeine Reaktionsgleichung lautet:
\[
2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2
\]
Dieses Verfahren ist besonders umweltfreundlich, wenn der verwendete Strom aus erneuerbaren Quellen stammt.

3. **Pyrolyse**: Hierbei wird organisches Material bei hohen Temperaturen ohne Sauerstoff zersetzt, was zur Bildung von Wasserstoff und festen Rückständen führt. Diese Methode ist noch in der Entwicklungsphase, bietet jedoch Potenzial für eine nachhaltige Wasserstoffproduktion.

4. **Biologische Verfahren**: Mikroorganismen wie Algen oder Bakterien können Wasserstoff durch biologische Prozesse erzeugen, z.B. durch Fermentation oder Photosynthese. Diese Methoden sind umweltfreundlich, aber derzeit weniger effizient.

5. **Wassergas-Shift-Reaktion**: Diese Methode wird oft in Verbindung mit der Dampfreformierung verwendet, um den Wasserstoffgehalt zu erhöhen und das Kohlendioxid zu reduzieren.

Jedes dieser Verfahren hat seine eigenen Vor- und Nachteile in Bezug auf Effizienz, Kosten und Umweltbelastung. Die Wahl des Verfahrens hängt von den verfügbaren Ressourcen und den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab.