Welche Verfahren zur Wasserstoffherstellung gibt es?

Die Herstellung von Wasserstoff kann auf unterschiedlichsten Produktionswegen erfolgen, die sich unter anderem durch die eingesetzten Rohstoffe und Ressourcen, sowie durch die verursachten Treibhausgasemissionen unterscheiden.

Etwa 99% des weltweit produzierten Wasserstoffs werden aktuell aus fossilen Energieträgern wie Erdgas und Kohle gewonnen. Dabei werden Treibhausgasemissionen frei, die den Klimawandel beschleunigen. In Zukunft müssen andere Optionen genutzt werden, um eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft zu ermöglichen.

Besonders vielversprechende Verfahren für eine kostengünstige und CO₂-neutrale Wasserstoffproduktion sind die elektrolytische Wasserspaltung aber auch die Konversion von Biomasse beziehungsweise Rest- und Abfallstoffen.

Eine weitere Option ist die Wasserstoffherstellung aus fossilen Ressourcen durch Dampfreformierung mit anschließender Weiterverwendung des CO2 oder durch die Abspaltung von stofflichem Kohlenstoff durch Pyrolyse. Das bei der Dampfreformierung entstehende CO₂ wird anschließend entweder in unterirdischen Kavernen gespeichert (carbon capture and storage, CCS) oder es wird einer stofflichen Nutzung zugeführt (carbon capture and utilisation, CCU).

Neben der expliziten Erzeugung fällt Wasserstoff heute im großen Maßstab als Nebenprodukt der Industrie an. Etwa ein Drittel des weltweit verfügbaren Wasserstoffs wird auf diese Weise produziert.

Abbildung: Funktionsweise einer PEM-Elektrolysezelle: Zwischen zwei Elektroden wird eine elektrische Spannung angelegt. An der Anode wird Wasser (H2O) in Sauerstoff (O2) und Protonen (H+) gespalten. Die positiv geladenen Protonen wandern durch die Membran auf die gegenüberliegende Kathodenseite. Wasserstoff (H2) entsteht.