10.08.2023 • Energie

Treibgas als Wasserstoffspeicher

Dimethylether eignet sich für Wasserstofftransporte über sehr große Entfernungen.

Wissenschaftler des Forschungs­zentrums Jülich, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energie­systeme ISE haben das in Sprühdosen genutzte Treibgas Dimethylether (DME) als potenziellen Wasserstoff­speicher untersucht. So böte ein geschlossener DME/CO2 Kreislauf ein Potenzial für Wasserstoff­transporte über sehr große Entfernungen. Die Technologie sei nach Aussage der Forschenden geeignet, einen signifikanten Einfluss auf die zukünftige weltweite Wasserstoff­wirtschaft auszuüben.

Abb.: Illustration eines Wasserstoff-Kreislaufs auf der Basis von...
Abb.: Illustration eines Wasserstoff-Kreislaufs auf der Basis von Dimethylether. (Bild: FZJ)

Dimethylether verflüssigt sich bei geringem Druck. Es ist leicht entzündlich und bildet Kohlendioxid und Wasserstoff, wenn es während der Dampf­reformierung mit Hilfe von Wasserdampf reagiert. Das Verflüssigen bei geringem Druck ist relevant für die Verwendung in sprühbaren Deodorants. Unter Druck in der Flasche ist DME flüssig, wird es freigesetzt, geht es in den gasförmigen Zustand über und eignet sich deswegen als Träger für die Duft- und Wirkstoffe des Deos. DME ist damit eines der Treibgase, die das für die Ozonschicht schädliche FCKW abgelöst haben. „Die Eigenschaften von DME sind alle bekannt“, sag Michael Alders vom Institut für nachhaltige Wasserstoff­wirtschaft (INW) am Forschungs­zentrum Jülich. 

Pro Masse trans­portiertem DME wird deutlich mehr nutzbarer Wasserstoff freigesetzt als im Fall von Ammoniak oder Methanol. Außerdem ist DME im Gegensatz zu Ammoniak und Methanol ungiftig und deshalb einfacher zu handhaben. „Man kann das Handling von DME mit einem Gas wie Butan vergleichen, das in einer Campinggas­flasche aufbewahrt werden kann“, erklärt Alders. Die benötigte Temperatur für die Wasserstoff­freisetzung ist bei DME mit 250 bis 400 Grad Celsius vergleichbar mit Methanol und geringer als bei Ammoniak. Die volu­metrische Energie­dichte ist mit sechs Kilowattstunden pro Liter höher als bei Methanol (4,9 kWh/l) und Ammoniak (4,0 kWh/l). Auch auf das Gewicht umgerechnet enthält DME pro Kilogramm mit 8,7 Kilowatt­stunden am meisten Energie im Vergleich zu Methanol (6,2 kWh/kg) und Ammoniak (5,9 kWh/kg).

„Zwar sind die wesentlichen Teilschritte einer auf DME basierten Wasserstoff­speicherung bekannt. Bisher sind sie aber noch nicht zu einer Wasserstoff­speicher­technologie verknüpft worden“, sagt der Peter Wasserscheid vom Forschungs­zentrum Jülich. So sei DME gut geeignet, um Wasserstoff über lange Seeweg­strecken zu transportieren. Beispielsweise von Südamerika oder Australien – wo es großes Potenzial für die Produktion von grünem Wasserstoff gibt – nach Europa. Denkbar sei laut Sebastian Thill, den Wasserstoff dann an den Nordsee­häfen mittels der Dampf­reformierung freizusetzen. Das zweite Spaltprodukt nach der Reaktion, CO2, kann anschließend ähnlich dem Prinzip der wieder­verwertbaren Pfandflasche mit demselben Schiff zurück an die Standorte der Wasserstoff­produktion transportiert und dort erneut mit Wasserstoff beladen werden. „Wir reden über einen emissions­freien Kreislauf, bei dem das eingesetzte CO2 vielfach zum Wasserstoff-Transport genutzt wird und nicht in die Atmosphäre gelangt“, sagt Thill.

FZJ / JOL

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