Universität Duisburg-Essen (UDE): Wasserstoff sicher und effizient transportieren

Energie in Eisenform

Grün erzeugte Energie in Form von Eisen transportieren: Das ist die Vision eines vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekts unter der Koordination der Universität Duisburg-Essen (UDE). Mittels Sonnenenergie hergestellter Wasserstoff, eine chemische Reaktion und der Transport in Metallform führen zu einem nachhaltigen Kreislauf. Zusammen mit Partnern aus Clausthal und Bremen sowie assoziierten Industriepartnern will das Team ein Konzept für dessen Umsetzung im industriellen Maßstab erarbeiten.

Wasserstoff (H2) ist hochentzündlich, leicht flüchtig und versprödet viele Materialien. Diese Kombination macht den Transport bisher aufwendig und wenig effizient. Eine Möglichkeit ist es, Wasserstoff als Ammoniak zu lagern und zu transportieren. Ein Team um Dr.-Ing. Rüdiger Deike, UDE-Professor für Metallurgie und Umformtechnik, verfolgt hingegen einen Ansatz, dessen Kreislauf beispielsweise so aussähe:

An einem Ort mit hoher Sonneneinstrahlung und gut verfügbaren Wasserressourcen, z.B. auf dem afrikanischen Kontinent, in Australien oder Südamerika, liefern Photovoltaikanlagen elektrische Energie. Diese wird genutzt, um Wasser in Sauerstoff und H2 aufzuspalten. Nun kommt nur noch Eisenerz (Eisenoxid) für die anschließende chemische Reaktion hinzu: Hier entsteht Eisen durch die Reduktion mit Wasserstoff und wird in Form von Minibriketts oder kugelförmigen Pellets ohne Umweltrisiko verschifft. Am Bestimmungsort wird die umgekehrte Reaktion initiiert, um wieder Wasserstoff und Eisenoxid zu erhalten.

Obwohl der grundlegende Eisen-Dampf-Prozess schon lange bekannt ist, ist noch viel ungeklärt: Die Ingenieur:innen wollen grundsätzlich geeignete Eisenlegierungen identifizieren, die möglichst beliebig oft und ohne Verlust die chemischen Reaktionen durchlaufen können. „Um die effizienteste Kombination zu entwickeln – aus den besten Materialsystemen und der darauf angepassten Verfahrenstechnik“, erklärt Projektkoordinator Deike.

Das Projekt „Me2H2 Eisen-Dampf-Prozess“ umfasst in großen Teilen Grundlagenforschung. Dennoch soll am Ende ein Konzept stehen für die Prozess- und Anlagentechnik im großen, industriellen Maßstab.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das soeben gestartete Projekt innerhalb des Ideenwettbewerbs „Wasserstoffrepublik Deutschland“ für drei Jahre mit einer Gesamtsumme von 1,3 Mio. Euro. Neben den Ingenieur:innen der UDE sind die Technische Universität Clausthal sowie das Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien (IWT) Bremen beteiligt. Assoziierte Partner sind die thyssenkrupp Steel Europe AG und die SMS group GmbH.

 
Universität Duisburg-Essen (UDE)
Die Universität Duisburg-Essen wurde am 1. Januar 2003 durch die Fusion der Gerhard-Mercator-Universität Duisburg und der Universität-Gesamthochschule Essen (beide 1972) gegründet. Sie gehört mit rund 40.000 Studenten aus 130 Nationen zu den – nach Studentenzahlen – zehn größten deutschen Universitäten. Sie verfügt über ein breites, international ausgerichtetes Fächerspektrum. Sie ist ein Zentrum der nanowissenschaftlichen und biomedizinischen Forschung sowie der Lehrerausbildung in NRW und bietet mehr als 240 Bachelor- und Masterstudiengänge an. Nach dem Times Higher Education (THE) Ranking belegt die Universität Duisburg-Essen unter den Hochschulen 2020 den 194. Platz weltweit.
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Foto: Silas Baisch / unsplash

 

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