Obwohl Wasserstoff etwa 75 Prozent der Masse des Universums ausmacht, war das harmlose kleine Element 1 im Periodensystem nicht leicht zu entdecken. 1671 war der irische Chemiker Robert Boyle der erste, der das extrem leichte und entflammbare Gas beim Experimentieren mit Eisen und Säuren künstlich herstellte. Aber weder er noch einige andere Wissenschaftler, die in den folgenden fast hundert Jahren Wasserstoff produzierten, erkannten, dass das Gas ein separates Element war.
Lesen Sie auch auf Born2Invest: Die Blockchain und die Kryptowährung erleben einen Boom in Afrika
Dann, 1766, entdeckte der britische Wissenschaftler Henry Cavendish, dass Wasserstoff eine „diskrete Substanz“ ist, d.h. ein eigenständiges Element. Er nannte das Gas „entflammbare Luft“ und spekulierte, dass es in Wirklichkeit mit einer hypothetischen Substanz namens „Phlogiston“ identisch sei, die aus dem Altgriechischen stammt und ein feuerähnliches Element beschreibt, das bei der Verbrennung freigesetzt wird. Cavendish, dem die Entdeckung normalerweise zugeschrieben wird, fand 1781 auch heraus, dass das Gas bei der Verbrennung Wasser produziert.
Seinen eigentlichen Namen erhielt Wasserstoff jedoch von einem anderen Wissenschaftler, dem französischen Chemiker Antoine Lavoisier. Er leitete ihn von dem griechischen Begriff für Wasser, Hydro und dem Wort Gene ab, was Schöpfer bedeutet, denn Wasserstoff „erzeugt Wasser“, wenn er verbrennt.
Das Gas ist farblos, könnte man sofort sagen, was natürlich wahr ist. Da Wasserstoff jedoch als der Heilige Gral des grünen Energieübergangs gehypt wird, gaben die Wissenschaftler ihm drei zusätzliche Farben, um zu beschreiben, woher das Gas tatsächlich stammt.
Es gibt „grauen Wasserstoff“, der mit Erdgas hergestellt wird. Unglücklicherweise für Mutter Natur verursacht das in der petrochemischen und Düngemittelindustrie weit verbreitete Verfahren erhebliche Kohlenstoffemissionen. Im globalen Maßstab ist grauer Wasserstoff für fast 2% der weltweiten Emissionen verantwortlich.
Zweitens, und mit einem geringeren ökologischen Fußabdruck, gibt es den „blauen Wasserstoff“. Es basiert ebenfalls auf Erdgas, enthält aber CO2, das aus einer neuen Technologie namens Carbon Capture and Storage (CCS) gewonnen wird, die darauf abzielt, Kohlenstoffemissionen einzufangen, die normalerweise in die Luft gelangen und die Atmosphäre erwärmen würden.
Und schließlich haben wir „grünen Wasserstoff“, der das Produkt der Elektrolyse von Wasser mit erneuerbarer Elektrizität ist, wobei die Netto-Kohlenstoffemissionen nahe Null liegen. Der offensichtliche große Vorteil von grünem Wasserstoff ist, dass er überschüssige Elektrizität absorbieren kann, wenn das Angebot an Wind- und Sonnenenergie die Nachfrage übersteigt. Es würde bei sehr niedrigen und sogar negativen Strompreisen funktionieren, was für die Produktion einen großen wirtschaftlichen Nutzen bringen würde, wenn mehr und mehr erneuerbare Energien ans Netz gehen werden.
Die Bedeutung von Wasserstoff in der Wissenschaft
Wissenschaftler gehen davon aus, dass Wasserstoff eines der drei Elemente ist, die beim so genannten Urknall entstehen, die anderen sind Helium und Lithium. Es ist das im Universum am häufigsten vorkommende Element, das 75 % der normalen Materie nach Masse und mehr als 90 % nach Anzahl der Atome ausmacht. Leben kann ohne Wasserstoff nicht existieren, weil er in fast allen Molekülen der Lebewesen enthalten ist.
Wasserstoff ist die Nr. 1 im Periodensystem, aber kann es auch die Nr. 1 sein, wenn es um die Eindämmung der Umweltverschmutzung geht? Wir verdanken die meiste Energie auf unserem Planeten dem Wasserstoff, da die Kernfeuer der Sonne, die Wasserstoff in Helium umwandeln, gewaltige Energiemengen freisetzen. Das erste Kettenreaktionsexperiment der Menschheit wurde mit einer Mischung aus Wasserstoffgasen und Chlor durchgeführt. Im Jahr 1913 löste der deutsche Chemiker Max Bodenstein die Kettenreaktion in der Mischung aus – Jahre bevor die erste nukleare Kettenreaktion entdeckt wurde.
Wasserstoff ist das einfachste Atom, das möglich ist. Es hat nur ein Proton im Kern, das von nur einem Elektron umkreist wird. Es ist das einzige Element, das keine Neutronen besitzt. Flüssiger Wasserstoff hat die geringste Dichte aller Flüssigkeiten, während kristalliner Wasserstoff die geringste Dichte aller kristallinen Feststoffe hat. Es reagiert explosionsartig mit den Elementen Sauerstoff, Chlor und Fluor.
Antiwasserstoff ist das einzige Antimaterie-Element, das bisher hergestellt wurde. Wissenschaftler am Teilchenbeschleuniger CERN in der Schweiz synthetisierten bis zu 17 Minuten lang Atome des Antiwasserstoffs und entdeckten dabei, dass jedes Antiwasserstoffatom ein Positron (positiv geladene Version des Elektrons) enthält, das ein Antiproton (negativ geladene Version des Protons) umkreist.
In der petrochemischen Industrie werden große Mengen Wasserstoff zur Aufwertung fossiler Brennstoffe verwendet, insbesondere in einem Prozess, der als Hydrodesulfurierung bezeichnet wird und zur Abtrennung des Schwefels in den Brennstoffen dient.
Darüber hinaus gibt es einen Prozess, der als Hydrierung bezeichnet wird und bedeutet, dass verschiedenen Substanzen Wasserstoff zugesetzt wird, um z.B. ungesättigte Fette und Öle in Margarinen in gesättigte umzuwandeln. In Verbindung mit Stickstoff wird Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniak für Düngemittel verwendet, und das vielseitige Gas kann sogar Erze zu Metallen reduzieren.
Aufgrund seiner vielen günstigen Eigenschaften, darunter die geringe Dichte und Viskosität sowie die höchste spezifische Wärmeleitfähigkeit aller Gase, ist Wasserstoff ein perfektes Kühlmittel in Kraftwerksgeneratoren.
In der Halbleiterindustrie wird Wasserstoff zur Sättigung so genannter gebrochener oder „baumelnder“ Bindungen von amorphem Silizium und amorphem Kohlenstoff eingesetzt, die zur Stabilisierung der Materialeigenschaften beitragen.
Wasserstoff als Energieträger
Nicht zu vergessen, Wasserstoff als Energieträger. Experten sind sich einig, dass wir noch Jahrzehnte davon entfernt sind, das Gas für diesen Zweck zu nutzen, weil es dort nur im hypothetischen Kontext der kommerziellen Energieerzeugung durch Kernfusion eine Rolle spielen kann, einer Technologie, die derzeit noch weit von der Umsetzung entfernt ist. Auch die Energie der Sonne stammt aus der Kernfusion von Wasserstoff, doch war dieser Prozess auf der Erde bisher nur schwer kontrolliert zu erreichen.
Leider erfordert die Herstellung von elementarem Wasserstoff mehr Energie, als durch seine Verbrennung gewonnen wird. Darüber hinaus ist die Energiedichte pro Volumeneinheit deutlich geringer als die der traditionellen fossilen Brennstoffe.
Doch vor dem Hintergrund der weltweiten Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels wird „grüner Wasserstoff“ als möglicher zukünftiger Energieträger, der die Treibhausgasemissionen senken könnte, breit diskutiert.
Im Verkehrswesen könnten Brennstoffzellen, die Wasserstoff und Sauerstoff direkt in Elektrizität umwandeln, den Verbrennungsmotor ersetzen und sogar die meisten Nachteile batteriebetriebener Autos wie Reichweite und Aufladezeiten ausgleichen. Für schwere Lastkraftwagen scheint die Technologie die einzige kommerziell tragfähige kohlenstoffarme Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen zu sein, auch im Schienenverkehr.
Grüner Wasserstoff kann auch gespeichert, verteilt und als Einsatzmaterial für die stationäre Energieversorgung und für Industrie- und Fertigungssektoren wie die Stahlerzeugung verwendet werden.
Lesen Sie auch auf Born2Invest: Asienexperte warnt vor unabwendbaren Absturz des USD
Doch obwohl grüner Wasserstoff ein vielversprechender Energieträger in einem kohlenstoffarmen Energiesystem ist, steht er noch immer vor großen technischen und kommerziellen Herausforderungen. Seine Nachteile wie schwache Energieeffizienz und riesige Infrastrukturanforderungen könnten außerhalb einiger Kernnutzungen überwältigend sein.
Bildrechte Cover Foto: Image by Alexander Antropov from Pixabay
Haftungsausschluss
Dieser Beitrag wurde von einem Drittanbieter verfasst und spiegelt nicht die Meinung von Born2Invest, seiner Geschäftsleitung oder seiner Mitarbeiter wider. Bitte lesen Sie unseren Haftungsausschluss für weitere Informationen.
Diese Funktion kann zukunftsgerichtete Aussagen enthalten. Diese zukunftsgerichteten Aussagen werden im Allgemeinen durch die Wörter “glauben”, “projektieren”, “schätzen”, “werden”, “planen ” und ähnliche Ausdrücke gekennzeichnet. Diese zukunftsgerichteten Aussagen beinhalten bekannte und unbekannte Risiken sowie Ungewissheiten, einschließlich der in den folgenden Warnhinweisen und an anderer Stelle in diesem Artikel und auf dieser Website beschriebenen. Obwohl das Unternehmen der Ansicht sein mag, dass seine Erwartungen auf vernünftigen Annahmen beruhen, können die tatsächlichen Ergebnisse, die das Unternehmen möglicherweise erzielt, wesentlich von zukunftsgerichteten Aussagen abweichen, die die Ansichten des Managements des Unternehmens nur zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung widerspiegeln. Lesen Sie außerdem unbedingt diese wichtigen Informationen.
