Neue wasserstoffbasierte Materialien: Die enormen Möglichkeiten von Wasserstoff nutzen

• Autor:
• Autorenname

  Quantumrun-Vorausschau
• 23. April 2024

Zusammenfassung der Einblicke

Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, um Schwefelwasserstoff, ein industrielles Nebenprodukt mit üblem Geruch, mithilfe von Licht- und Goldnanopartikeln in nützlichen Wasserstoff und Schwefel umzuwandeln. Dieser Ansatz vereinfacht den Prozess und könnte die Kosten für die Industrie senken und gleichzeitig Türen für sauberere Energiequellen öffnen, beispielsweise die Umwandlung von Meerwasser in Wasserstoffbrennstoff. Diese Fortschritte haben weitreichende Auswirkungen, von der Reduzierung der Umweltverschmutzung über die Neugestaltung der globalen Energiemärkte bis hin zur Schaffung neuer Beschäftigungsmöglichkeiten in der grünen Wirtschaft.

Kontext neuer Materialien auf Wasserstoffbasis

Im Jahr 2022 entwickelten Ingenieure und Wissenschaftler der Rice University eine innovative Methode für petrochemische Raffinerien, um Schwefelwasserstoffgas, ein problematisches Nebenprodukt mit dem unangenehmen Geruch fauler Eier, in wertvolles Wasserstoffgas und Schwefel umzuwandeln. Dieser Fortschritt ist besonders relevant für Branchen, die sich mit der Schwefelentfernung aus Erdöl, Erdgas, Kohle und anderen Produkten befassen, in denen die Produktion von Schwefelwasserstoffgas ein erhebliches Problem darstellt. Der Prozess nutzt Goldnanopartikel, um die Umwandlung von Schwefelwasserstoff in Wasserstoff und Schwefel in einem einzigen Schritt ausschließlich durch Licht zu katalysieren. Diese Methode stellt eine Abkehr von traditionellen Methoden wie dem Claus-Prozess dar, der komplexer ist und Schwefel, aber keinen Wasserstoff erzeugt. 

Die an Syzygy Plasmonics, ein in Houston ansässiges Startup, lizenzierte Technologie verspricht eine kostengünstigere Lösung für die Schwefelwasserstoffsanierung mit potenziellen Anwendungen über den industriellen Einsatz hinaus, einschließlich der Behandlung von Abwassergas und tierischen Abfällen. An einer anderen Front hat ein internationales Forschungsteam Fortschritte bei der Herstellung von Wasserstoff direkt aus Meerwasser durch Elektrolyse erzielt, ohne dass hochreines Wasser benötigt wird. Diese Methode könnte die Wasserquellen für die Wasserstoffproduktion erheblich erweitern und die Ozeane der Erde als nahezu unerschöpfliche Ressource nutzen. 

Durch die Einführung einer Säureschicht über den Katalysatoren gelang es den Forschern, die mit der Meerwasserelektrolyse verbundenen Herausforderungen wie das Vorhandensein von Chlorionen und die Bildung unlöslicher Feststoffe zu reduzieren. Dieser Ansatz bewahrt nicht nur die Effizienz der Elektrolyse, sondern öffnet auch die Tür zur Verwendung verschiedener Arten von Wasser, einschließlich Leitungswasser und natürlichem Süßwasser. Da die Nachfrage nach Wasserstoff steigt, wie die Internationale Energieagentur angibt, könnte diese Entwicklung eine entscheidende Rolle bei der Deckung des globalen Energieverbrauchsbedarfs mit einer nachhaltigen und reichlich vorhandenen Ressource spielen.

Störende Wirkung

Der Trend zur Nutzung wasserstoffbasierter Materialien zur Energie- und Abfallbeseitigung stellt einen bedeutenden Wandel in der Art und Weise dar, wie Industrien mit Umweltherausforderungen umgehen könnten. Für den Einzelnen könnte die erhöhte Verfügbarkeit sauberer Energiequellen zu nachhaltigeren Lebensstilentscheidungen führen, beispielsweise zu Autos, die mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben werden, die nur Wasser ausstoßen. Durch die Einführung dieser Technologien könnten Unternehmen von geringeren Betriebskosten und verbesserten Unternehmensverantwortungsprofilen profitieren und möglicherweise Abfallnebenprodukte in wertvolle Ressourcen umwandeln. Darüber hinaus könnte diese Verschiebung die Schaffung von Arbeitsplätzen in neuen Sektoren anregen, die sich auf die Entwicklung und Wartung der Infrastruktur für Wasserstofftechnologie konzentrieren.

Für Regierungen könnten strategische Investitionen in die Forschung und den Ausbau von Wasserstoffproduktionstechnologien ein Land als führend in der aufstrebenden grünen Wirtschaft positionieren. Durch die Festlegung regulatorischer Rahmenbedingungen, die die Einführung von Wasserstofftechnologien fördern, können Regierungen den nationalen CO2-Fußabdruck erheblich reduzieren und internationale Klimaverpflichtungen erfüllen. Darüber hinaus könnte die Umstellung des öffentlichen Verkehrs und der kommunalen Dienste auf Wasserstoffantrieb als Modell für die Einführung sauberer Energie dienen und die Beteiligung des Privatsektors fördern.

Auf globaler Ebene hat der Wandel hin zu wasserstoffbasierten Materialien und Technologien das Potenzial, die Energiegeopolitik zu verändern. Länder mit reichlich vorhandenen erneuerbaren Energieressourcen könnten zu wichtigen Akteuren der Wasserstoffwirtschaft werden und die Abhängigkeit der Welt von Ländern, die fossile Brennstoffe exportieren, verringern. Darüber hinaus könnte der Zugang zu sauberer Energie mit zunehmender Reife der Technologie zur Herstellung von Wasserstoff aus Meerwasser gerechter werden und möglicherweise die wirtschaftlichen Aussichten für Küsten- und Inselstaaten verändern.

Auswirkungen neuer wasserstoffbasierter Materialien

Weitere Auswirkungen neuer wasserstoffbasierter Materialien könnten sein: 

• Erhöhte Investitionen in erneuerbare Energieprojekte wie Solar- und Windparks, um die Elektrolyse zur Wasserstoffproduktion voranzutreiben.
• Entwicklung neuer Sicherheitsstandards und -vorschriften für die Speicherung, den Transport und die Nutzung von Wasserstoff zur Gewährleistung der öffentlichen und ökologischen Sicherheit.
• Verlagerung des Fokus der Automobilindustrie hin zu Fahrzeugen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen, was zu einem Rückgang der Produktion von Benzin- und Dieselautos führt.
• Schaffung neuer Beschäftigungsmöglichkeiten in den Bereichen Wasserstoffproduktion, -verteilung und Brennstoffzellentechnologie, Diversifizierung des Arbeitsmarktes.
• Stadt- und Regionalplanung, die Wasserstoffinfrastruktur wie Tankstellen und erneuerbare Energiequellen einbezieht und sauberere Städte fördert.
• Transformation des Energiesektors mit Wasserstoff als Schlüsselfaktor bei der Speicherung und dem Ausgleich der Netzanforderungen, wodurch die Energiesicherheit und -unabhängigkeit verbessert wird.
• Ausbau globaler Handelswege für Wasserstoff, wobei Länder, die reich an erneuerbaren Ressourcen sind, in diejenigen exportieren, die saubere Energie benötigen.
• Veränderungen im Verbraucherverhalten hin zu nachhaltigeren Produkten und Energiequellen, angetrieben durch ein erhöhtes Bewusstsein und eine erhöhte Verfügbarkeit wasserstoffbetriebener Lösungen.

Fragen zu berücksichtigen

• Wie könnte die Umstellung auf Wasserstoff Ihre täglichen Pendel- und Reisegewohnheiten verändern?
• Wie können Einzelpersonen und Unternehmen zur Beschleunigung der Einführung der Wasserstofftechnologie beitragen?