Cuvillier Verlag
Wasserstoff für die Zukunft
Das Thema Wasserstoff als alternativer Kraftstoff zur klimaneutralen Energiegewinnung ist seit einigen Jahren ein viel diskutiertes Thema in der deutschen Mobilitätsbranche. Auch die Bundesregierung verfolgt eine Wasserstoffstrategie, um Deutschland in puncto Klimaschutz und Energiegewinnung ohne fossile Brennstoffe nach vorne zu bringen.
Das Thema Wasserstoff als alternativer Kraftstoff zur klimaneutralen Energiegewinnung ist seit einigen Jahren ein viel diskutiertes Thema in der deutschen Mobilitätsbranche. Auch die Bundesregierung verfolgt eine Wasserstoffstrategie, um Deutschland in puncto Klimaschutz und Energiegewinnung ohne fossile Brennstoffe nach vorne zu bringen.
Die Bundesregierung will Deutschland bei der Nutzung von Wasserstoff als klimafreundlichen Energieträger zum Vorreiter machen. Das Bundeskabinett hat nach langem Streit eine Wasserstoffstrategie verabschiedet, die unter anderem Ziele für die Herstellung von Wasserstoff setzt tagesschau.de 10.06.2020
„Grüner“ oder „blauer“ Wasserstoff
Zur Herstellung von Wasserstoff wird allerdings viel Energie benötigt. Diese kann auf verschiedene Arten gewonnen werden. Je nachdem um welche Art es sich handelt, wird er u.a. blauer oder grüner Wasserstoff genannt. „Grüner“ Wasserstoff wird aus Ökostrom wie Wind- oder Solarenergie hergestellt. „Blauer“ Wasserstoff hingegen z.B. aus Gas. Das dadurch entstehende CO2 wird dann unterirdisch eingelagert (vgl. tagesschau.de 25.04.
2020).
Die große Frage jedoch bleibt, wie die Produktion von grünem Wasserstoff umsetzbar gemacht werden soll. Denn dafür werden große Mengen an Sonnen- und Windenergie benötigt. Das bedeutet auch, dass die Gewinnung erneuerbarer Energien massiv ausgebaut werden muss. (vgl. tagesschau.de 25.04. 2020).
Anwendung von Wasserstoff
Neben einer Möglichkeit Wasserstoff für Autos zu verwenden (die aber auch große Risiken mit sich bringt), plant die Bundesregierung zunächst den Einsatz im Schwerlastverkehr, in der Stahl- und Chemieindustrie sowie in der Luftfahrt. Allerdings ist CO2-freier Wasserstoff im Moment noch nicht wirtschaftlich (tagesschau.de 10.06.2020).
Forschung aus dem Cuvillier Verlag
Auch einige unserer Autoren und Autorinnen haben sich wissenschaftlich mit dem Thema Wasserstoff, Klimaschutz und Energiegewinnung auseinandergesetzt. Diese Forschungsarbeiten möchten wir Ihnen gerne vorstellen.
Methods for Current Efficient CO2-Neutral Production of Synthetic Gas (Band 2)
Hydrogen generated by water electrolysis with electricity from renewable energy sources has the potential to be the sustainable energy carrier for the 21st century. However, the successful large-scale integration of electrolyzer systems into electrical grids with volatile energy
generation requires performance improvements in energy efficiency as well as in partial load operation. This thesis presents research on the electrochemical characterization of a self-designed alkaline electrolyzer and investigates the influence of modified direct current profiles on overpotentials.
Konzepte für stabilen Anodenbetrieb in automobilen PEM-Brennstoffzellensystemen
Dirk Jenssen zeigt in dieser Arbeit neuartige Systemkonzepte, mit denen sich ein stabiler Anodenbetrieb in einem PEM-Brennstoffzellensystem darstellen lässt. Das Anodenwassermanagement hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf die Betriebsstabilität und Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels. Experimentelle Untersuchungen und Simulationen zeigen die Betriebsgrenzen des Brennstoffzellenstapels auf. Ein Stabilitätskriterium zur Beschreibung eines effektiven anodenseitigen Flüssigwasseraustrags wird identifiziert und validiert.
Konzepte für stabilen Anodenbetrieb in automobilen PEM-Brennstoffzellensystemen
Dirk Jenssen
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Nachhaltige Wirtschaft – Frühjahr 2015
Das Buch Nachhaltige „Wirtschaft – Frühjahr 2015“ skizziert Strom-,
Wärme-, Kraftstoff-, Kunststoffversorgung und Grundchemikalien basierend auf regenerative Ressourcen.
Der Strommarkt verdoppelt sich dabei, da er den Kraftstoffmarkt und Wärmemarkt ergänzt, es werden ca 300 GW Windenergie in Deutschland installiert. Entsprechende Flächen stehen zur Verfügung, ein EEG bleibt in Kraft. Die Häuser werden solarthermisch und mit Wärmepumpe und Windstrom beheizt und enthalten einen großen Wärmespeicher. Im Automobilmarkt gibt es Elektroautos mit Range Extender, LKWs fahren mit Wasserstoff-Brennstoffzellen. Stroh und Holz werden aufgetrennt in Xylulosen (weiter zu Ethanol), in Zellstoff (weiter zu Papier oder zu Glucose und Zuckerchemie, PLA) und Lignin (Reaktivdestilation zu Holzkohle und Aromatengemisch als Kraftstoff).
Optimierung des Wasserhaushalts eines PEM-Brennstoffzellenaggregats
Der Klimaschutz, die unerwünschte Abhängigkeit von den fossilen Energieträgern und das vitale Interesse der Gesellschaft, den Energieverbrauch bei gleich bleibendem Wohlstand und steigendem Ölpreis durch mehr Effizienz zu verringern, geben den Ausschlag zum nachhaltigen Umgang mit Energie. Der Trend zur nachhaltigen Mobilität lässt die Volkswagen AG im Zuge der Elektrifizierung von Fahrzeugen den Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Brennstoffzellenantrieb entwickeln.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Optimierung des Wasserhaushalts des Brennstoffzellen-aggregats HyMotion4 der Volkswagen AG mit dem Fokus auf dem Membran-Befeuchter, dem Austragen von Kondensat aus den Strömungskanälen der Brennstoffzellen und dem Kondensatabscheider.
Optimierung des Wasserhaushalts eines PEM-Brennstoffzellenaggregats
Rune Staeck
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Thermochemische Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse unter besonderer Berücksichtigung der Rohgasreformierung
In dieser Arbeit werden möglichst effiziente Gesamtprozesse zur Herstellung von Wasserstoff basierend auf der thermochemischen Vergasung von Biomasse identifiziert. Dazu wurden diese Prozesse bestehend aus
Vergasung und Gasaufbereitung möglichst einheitlich und realitätsnah in Aspen Plus modelliert. Neben den Vergasungsverfahren wurde ein besonderer Fokus auf die Reformierung der im Rohgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe gelegt. Hauptkriterium für die Auswertung ist der auf die eingesetzte Primärenergie bezogene Gesamtprozesswirkungsgrad.
Thermochemische Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse unter besonderer Berücksichtigung der Rohgasreformierung
Sebastian Gellert
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Gefährdungsbetrachtung von PEM-Brennstoffzellen hinsichtlich des Einsatzes in explosionsgefährdeten Betriebsstätten
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Beurteilung von Zündgefahren, welche von einer Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle vor dem Hintergrund des Einsatzes in explosionsgefährdeten Betriebsstätten ausgehen. Die Ergebnisse der Einschätzung des Gefährdungspotentials dienen als Grundlage zur Entwicklung eines möglichen Explosionsschutzkonzeptes.
Gefährdungsbetrachtung von PEM-Brennstoffzellen hinsichtlich des Einsatzes in explosionsgefährdeten Betriebsstätten
Thomas Horn
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