Forscher stellen mit Essigsäure-Brennzelle Wasserstoff her

Forscher der Pennsylvania State University haben ein Verfahren entwickelt, das eine effiziente Herstellung von Wasserstoff ermöglicht. Im Rahmen der präsentierten Technik wird dabei eine speziell konstruierte Brennstoffzelle verwendet, die mit Hilfe von Bakterien aus Essig und anderen Abfällen Wasserstoff produziert.

Die Methode, die jetzt in den Veröffentlichungen der US-Akademie der Wissenschaften vorgestellt worden ist, sei laut eigenen Angaben der Wissenschaftler besonders aufgrund ihrer verhältnismäßig hohen Effizienz auch für Hybrid-Autos sehr interessant. Dies sieht der Dekan der Dekan der Fakultät für Chemie der Universität Wien allerdings sehr kritisch: „Das eigentliche Problem ist nicht die Gewinnung von Wasserstoff, sondern dessen Lagerung“, erläutert er im Gespräch mit pressetext. Hybrid-Autos seien insofern keine brauchbare Zukunftsvariante, da eine Speicherung des Treibstoffs Wasserstoff stets mit hohen Kosten verbunden sei.

Die Freude der Forscher ist dennoch groß. „Zum ersten Mal bekommen wir am Ende des Prozesses mehr Strom heraus, als wir zuvor investiert haben“, schreibt Bruce E. Logan, Professor für Umwelttechnik an der Penn State University, in einer Ausgabe der „Proceedings of the National Academy of Science“. „In dem Verfahren gewinnt man letztendlich 288 Prozent mehr Energie durch Wasserstoff, als zuvor an elektrischem Strom zugeführt wurde“, so Logan weiter. Bisher hatten ähnliche Versuche nur eine sehr geringe Ausbeute an Energie erzielen können. Durch die Verwendung einer besonders effizienten Graphit-Anode und die Verbesserung des Arbeitsumfelds der Bakterien konnte dies aber im Rahmen des aktuellen Projekts deutlich erhöht werden. Laut den Forschern sei es so gelungen, pro Tag aus einem Kubikmeter Reaktionsvolumen 1,5 Kubikmeter reinstes Wasserstoffgas aus anderwärtig nicht mehr verwendbarem Essig zu erzeugen.

Das Prinzip der Essigsäure-Brennzelle ähnelt dabei dem einer kleinen Biogas-Anlage. Die Wissenschaftler verwenden Bakterien, die sich von Essigsäure ernähren. Diese setzen einerseits wiederum Elektronen frei, die sich an der Anode sammeln und führen andererseits zur Entstehung von Wasserstoffprotonen, die zur negativ geladenen Kathode wandern. Dort reagieren sie normalerweise mit Sauerstoff zu Wasser. Hält man sie aber etwa durch eine kleine zusätzliche Spannung genau davon ab, entsteht molekularer Wasserstoff.

Beim klassischen Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse wird Strom durch Wasser geleitet und dadurch eine Teilung in Sauerstoff und Wasserstoff erreicht. Der Nachteil dieser Methode ist die ineffiziente Energienutzung, denn bereits beim Verfahren selbst verpuffen schon über 40 Prozent der Energie. Wird der so teuer erkaufte Wasserstoff dann auch noch in einer Brennstoffzelle verbrannt, geht erneut fast die Hälfte der Energie durch Wärmeverluste verloren.