Einer internationalen Forschergruppe gelingt durch den Einsatz von hocheffizienten Katalysatoren - anders als bisher üblich - die Gewinnung von Wasserstoff aus wässrigem Methanol schon unter milden Bedingungen. Damit macht die Forschung zur Nutzung von Wasserstoff, der als einer der interessantesten Energieträger der Zukunft gilt, einen großen Schritt in Richtung mobile Anwendungen. Das international renommierte Wissenschaftsjournal NATURE berichtet in seiner jüngsten Ausgaben ausführlich über die gemeinsamen Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern aus dem Rostocker LIKAT und Sassari (Italien).
Ohne Energie ist unser heutiges Leben kaum denkbar. Angesichts begrenzter natürlicher Ressourcen wie Öl und Gas ist ein Wechsel der Energieversorgung hin zu erneuerbaren Energien unumgänglich. Als ein aussichtsreicher Energieträger wird Wasserstoff diskutiert. Wasserstoff ist sauber und universell einsetzbar, beispielsweise in Brennstoffzellen zur Erzeugung von Elektroenergie, wobei als Abfallprodukt lediglich Wasser entsteht. Wasserstofferzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen könnte eine der Lösungen zur Gewinnung von „sauberer“ Energie bedeuten.
Rostocker Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT Rostock) stellen gemeinsam mit italienischen Forschern aus Sassari ein neues System der Wasserstoffgewinnung aus Methanol im US-Fachblatt NATURE vor. Das neue System arbeitet unter Zuhilfenahme eines Rutheniumkomplexes mit einem sogenannten phosphorhaltigen Ligand, dem Spuren von Lauge zugesetzt werden. Während bisherige Systeme für diesen Prozess, der oft auch einfach als Methanolreforming bezeichnet wird, Temperaturen von über 200°C und Drucke über 25 bar benötigen, liefert das Ru-System schon bei Normaldruck und Temperaturen zwischen 65 - 95°C die besten Ergebnisse. Bei diesen Temperaturen können pro Stunde zirka 4.700 Moleküle Methanol vollständig umgewandelt werden. Ein weiterer Vorteil des neuen Systems zeigt sich beim Einsatz des erzeugten Wasserstoffs in einer Brennstoffzelle. Während bei den bisherigen Systemen immer wieder Spuren von Kohlenmonoxid - einem Brennstoffzellengift - gefunden werden, liegt bei der Anwendung des neuen Ru-Systems der detektierbare Anteil von CO bei unter 10 ppm (parts per million). Das stellt eine Größenordnung dar, die für den Einsatz in der Brennstoffzellentechnik keinerlei Probleme aufweist. Generell hat das Methanolreforming aber einen Nachteil, neben drei Molekülen des gewünschten Wasserstoffs entsteht auch ein Molekül Kohlendioxid. Wird das CO2 aber unter Verwendung von regenerativem H2 wiederum für die Herstellung von Methanol verwendet, resultiert ein CO2-neutraler Prozess.
Seit mehreren Jahren beschäftigen sich die Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock mit der Wasserstofferzeugung und-speicherung. Mit ihrem neuen katalytischen Ru-System des Methanolreformings zeigen die Wissenschaftler einen Weg auf, wie Wasserstoff sehr umweltschonend und einfach erzeugt werden kann. „Eine Umwandlung von Methanol, in Wasserstoff bei moderaten Bedingungen, weist die Möglichkeit auf, den Wasserstoff ganz direkt am Ort des Verbrauchs zu erzeugen. So kann die aufwendige und nicht ungefährliche Speicherung des gasförmigen Wasserstoffs umgangen werden“ erläutert Prof. Matthias Beller vom Leibniz-Institut für Katalyse. „Ein Paradebeispiel für eine hocheffiziente Zusammenarbeit“ lobt Beller die Kooperation mit den Forschern aus dem italienischen Sassari. Durch sehr spezielle spektroskopische Untersuchungen konnte der genaue mechanistischen Ablauf des neuartigen Systems überzeugend aufzeigt werden.


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Quelle: Informationsdienst Wissenschaft  / Leibniz-Institut für Katalyse e. V. an der Universität Rostock (02/2013)