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Produktion Wasserstoff

Wasserstoff – das häufigste Element in unserem Universum – ist in gebundener Form in nahezu allen organischen Verbindungen vorhanden. Er hat die geringste Atommasse aller Elemente: Er ist 14-mal leichter als Luft, weder giftig noch ätzend oder radioaktiv, entzündet sich nicht selbst und verbrennt mit farbloser Flamme rückstandsfrei.


Wasserstoff (H2) kommt nur gebunden vor, zum Beispiel mit Sauerstoff (O2) als Wasser (H2O). Auch Methan (CH4) – der Hauptbestandteil von Erdgas – sowie Erdöl sind wichtige wasserstoffhaltige Verbindungen, so genannte Kohlenwasserstoffe. Zudem enthalten mehr als die Hälfte aller bisher bekannten Minerale Wasserstoff. In der Erdatmosphäre ist er im Wasserdampf enthalten.

Wasserstoff ist ein natürliches chemisches Element, dessen Energiegehalt genutzt werden kann. Er lässt sich als Energieträger speichern und transportieren sowie zur Energieumwandlung einsetzen. Zudem ist er ein wichtiges Industrieprodukt.


Da Wasserstoff auf der Erde jedoch nicht allein, sondern nur in Form von Verbindungen vorkommt, muss er mit Hilfe von Energie aus einem wasserstoffreichen Ausgangsstoff abgespalten werden. Dafür gibt es verschiedene Produktionsverfahren:

1 - Wasserstoff durch Elektrolyse

Bei der Wasserelektrolyse wird Wasser unter Einsatz von Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Dabei wandert der Wasserstoff zum negativ geladenen und der Sauerstoff zum positiv geladenen Pol. Die eingesetzte elektrische Energie wird in chemische Energie umgewandelt und im Wasserstoff gespeichert. Stammt der zur Elektrolyse benötigte Strom aus erneuerbaren Quellen (zum Beispiel Photovoltaik, Wind oder Wasserkraft), wird sogenannter Grüner Wasserstoff erzeugt.

2 - Wasserstoff durch Umwandlung von Biogas

In Biogasanlagen werden biogene Reststoffe und nachwachsende Rohstoffe für die Produktion von Biogas herangezogen. Das Biogas wird aktuell zu circa 90 Prozent in Blockheizkraftwerken dezentral zu Strom und Wärme umgewandelt und zu circa 10 Prozent zu Biomethan aufbereitet. Anstatt das Biogas zu verstromen oder zu Biomethan aufzureinigen, kann es auch direkt zur Herstellung von Grünem Wasserstoff verwendet werden. In dieser Umwandlungsroute wird das Biogas, welches zu einem hohen Anteil Methan enthält, über Dampfreformierung mit anschliessender Wasserstoffabtrennung katalytisch veredelt. Die Dampfreformierung von Erdgas mit Druckwechseladsorption zur Abtrennung des Wasserstoffs ist das weltweit häufigste Verfahren zur Wasserstofferzeugung. Kleine Dampfreformer, wie sie dezentral an Biogasanlagen benötigt werden, sind heute bereits kommerziell erhältlich. Damit steht ein ausgereifter Prozess zur Produktion von Grünem Wasserstoff aus Biogas bereit.

3 - Wasserstoff durch Umwandlung von Klärschlamm und Plastikmüll

Ein deutsches Startup-Unternehmen hat ein patentiertes Verfahren entwickelt, um aus Abfallstoffen wie Klärschlamm und Plastikmüll Grünen Wasserstoff herzustellen. Das Verfahren umfasst zwei Stufen: In Stufe 1 des Prozesses werden Ausgangsstoffe, z.B. Klärschlamm, in Heissgas umgewandelt, in Stufe 2 wird aus diesem Gas und Plastikmüll gasförmiger Wasserstoff gewonnen. Stufe 2 kann auch eigenständig betreiben werden und an bestehende Biogas-Anlagen angedockt werden. Der gesamte Prozess ist CO2-neutral, rückstandsfrei und energiepositiv.

Vom Klärschlamm zum Wasserstoff:

Das prozesstechnische patentierte Verfahren