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Ungenutzte Abwärme zur Wasserstoffgewinnung

Umweltschutz und Recycling – das könnte bald im Bereich der Abwärme funktionieren. Industrielle Abwärme wird nicht genutzt, könnte jetzt aber die Grundlage für eine nachhaltige Wasserstofferzeugung sein.

 

Wie www.pro-physik.de berichtet, legte Rico Belitz vom Fraunhofer-Technologiezentrum Halbleiter-materialien THM in Freiberg dazu die Grundlage. Er ist von seinen Forschungen überzeugt und sagt: „Dieses Ergebnis zeigt die prinzipielle Möglichkeit auf, pyroelektrische Kristalle zur Erzeugung von Wasserstoff einzusetzen. Für eine spätere technische Umsetzung ist jedoch noch weitere intensive Forschungsarbeit, ins¬besondere auch unter Verwendung alternativer pyroelektrischer Materialien, erforderlich.“ Mit dem Ergebnis meint er die ersten positiven Resultate seine Forschung.

Worum geht es in den Versuchen?

Belitz wies nach, dass pyroelektrische Kristalle von außen aufgeprägte Temperaturänderungen zu einer elektrischen Aufladung der Kristall¬oberflächen führen. Zur Kompensation der Oberflächenladungen werden Ladungsträgern aus der Umgebung aufgenommen. Das wiederum kann genutzt werden, um Wasserstoff aus Wasser zu erzeugen.  Ganz so einfach ist es aber nicht, denn schließlich stecken hier lange und komplizierte Vorgänge drin, die von Belitz, dem Fraunhofer THM und vom Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. in Meinsberg vorgenommen wurden. Die Versuche gingen dahin, pyroelektrische Kristalle im direkten Kontakt mit Wasser einem Temperatur¬wechsel auszusetzen, wodurch eine Änderung der Oberflächenpotentiale dann eine Reaktion der adsorbierten Wasserstoff- und Sauerstoffionen oder -moleküle zur Bildung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff bewirkt.

Die ersten Ergebnisse

Ziel der Untersuchungen war es zunächst, das eigentliche Funktions¬prinzip mit einem Labordemonstrator nachzuweisen. Belitz erklärt dazu: „Als pyroelektrisches Material wurde Bariumtitanat ausgewählt. In einem Temperaturfenster von 0 bis 120 °C liegt das kristal¬line Material in der pyroelektrisch wirkenden, tetragonalen Phase vor, was sehr gut zum Temperaturniveau industrieller Abwärme in Rückkühlanlagen oder dem Rücklauf von Heizungssystemen passt.“

Im Einzelnen wurden zunächst grobe Kristallstücke zu Pulver gemahlen, www.pro-physik.de berichtet. Damit wurde die Oberfläche erhöht. Das Pulver wurde dann in Behälter gefüllt. Das Ganze wurde in einem elektrischen Feld polarisiert, dann mit Wasser gefüllt und schließlich einer periodischen Temperaturänderung zwischen 40 und 70 °C unterzogen. Um den erzeugten Wasserstoff nachzuweisen, wurde ein Wasserstoff - Gassensor benutzt. Die erzeugte Menge war zwar klein, aber einwandfrei nachweisbar. Das Ziel wurde somit erreicht und ein kleiner Stepp in die richtige Richtung getan.