Solarer grüner Wasserstoff: Die Kraft der Photochemie
Wasserstoff gilt zwar als Energiequelle der Zukunft, und es werden bereits mehrere Anwendungen erprobt sowie zahlreiche Einsatzmöglichkeiten erschlossen. Hürden für die Einführung von Wasserstoff als Energiequelle sind unter anderem die hohen Kosten und logistische Schwierigkeiten. Die größten Herausforderungen liegen in der Erzeugung einer beträchtlichen Menge an Wasserstoff und, was noch wichtiger ist, in der Nachhaltigkeit des Prozesses.
Photokatalytische Reaktoren haben das Potenzial, diese Probleme zu lösen, indem sie relevante Mengen an Wasserstoff auf nachhaltige und kosteneffiziente Weise erzeugen. Diese Reaktoren bieten eine alternative Lösung für das Problem der Erzeugung und des Transports von Wasserstoff vor Ort. Bei diesem Ansatz werden Photovoltaikzellen und Elektrolysegeräte durch photokatalytische Reaktoren ersetzt, die eine nahtlose Trennung und Wiederverwertbarkeit gewährleisten und so die Kosteneffizienz erhöhen.
Die Lösung von Redeem Solar Technologies
Das österreichische Unternehmen Redeem Solar Technologies, das im ESA BIC Austria inkubiert wurde, entwickelt eine neue Technologie zur Erzeugung von Solarwasserstoff unter Verwendung von Kanalplattenreaktoren, die mit einem speziell entwickelten Photokatalysator gefüllt und mit Membranfolien zur sofortigen Wasserstoffreinigung ausgestattet sind.
Im Rahmen dieses Projekts wird das Unternehmen gemeinsam mit Hycenta, RHP und der TU Wien untersuchen, ob es möglich ist, seinen Solar-Wasserstoff-Reaktor und seine Katalysatortechnologie für die Versorgung der Luft- und Raumfahrtindustrie mit grünem Wasserstoff einzusetzen, die derzeit für mehr als 2,5 % der jährlichen Kohlenstoffemissionen verantwortlich ist.
Der Redeem-Photoreaktor vereint die Fähigkeiten einer Photovoltaikzelle, eines Elektrolyseurs und einer Reinigungseinheit in einem einzigen System. Er arbeitet bei Umgebungstemperatur, ohne dass Batteriespeicher, Stromwandler oder eine spezielle Metallurgie erforderlich sind. Dieser schlanke Ansatz reduziert die Kosten und die Komplexität im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, während sein modularer, skalierbarer Aufbau die notwendige Redundanz bietet.
Dieser Photoreaktor kann vor Ort grünen Wasserstoff aus einer Vielzahl von Quellen erzeugen, darunter Frisch-, Abfall- und Salzwasser, Ammoniak und flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC), indem der Photokatalysator ausgetauscht wird, was ihn zur vielseitigsten Lösung auf dem Markt macht. Diese besondere Reaktorkonstruktion ermöglicht eine außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit durch den Einbau von maßgeschneiderten Katalysatoren.
Die neue Technologie
Der Fotoreaktor von Redeem besteht aus zwei Komponenten: einem Katalysator, einer Substanz, die die chemische Reaktion beschleunigt, ohne selbst verbraucht zu werden, und der Hardware, in der die gesamte Reaktion stattfindet.
Mit seinem Fachwissen und seinen bereits bestehenden Technologien in der Luft- und Raumfahrtbranche konnte RHP das Projekt unterstützen, indem es den Reaktor durch mechanische Simulationen und Metallverarbeitungstechnologien optimierte. In der Simulation werden der Sicherheitsfaktor und der zulässige Druckabfall berechnet.
Das resultierende Modell optimiert die Dicke und das Gewicht der einzelnen Metallkomponenten des Reaktors und simuliert Temperatur- und Druckschwankungen. Zur weiteren Optimierung fertigt RHP Kanalplatten, die auch als Mischer fungieren, mit einer Bearbeitungstechnologie und einem Verfahren, wie sie bei der Herstellung von Komponenten für Gasdrucksysteme im Satellitenbereich verwendet werden.
Redeem Solar Technologies wurde geboren, um die nachhaltigsten chemischen Wunderwerke der Menschheit zu enthüllen und einen Weg in eine hellere und grünere Zukunft zu ebnen.
Anwendungsmöglichkeiten
Ein einzelnes Reaktorpaneel kann bei Sonneneinstrahlung sofort Wasserstoff erzeugen. Die Form des Panels macht die Wasserstofferzeugung ideal für verschiedene Standorte, wie Flughäfen oder Produktionsanlagen. Sie eignet sich besonders gut für Weltraumanwendungen mit reichlich ultraviolettem Licht.
Die Technologie von Redeem unterstützt das Konzept der In-Situ-Ressourcennutzung (ISRU) der ESA und der NASA, indem sie die Möglichkeit bietet, grünen Wasserstoff im Weltraum zu erzeugen, ohne komplizierte Lieferungen von der Erde zu benötigen.
Grüne Wasserstoffproduktion ist eine zentrale Herausforderung für die Bewältigung der nachhaltigen Energiewende - die Technologie von Redeem ist in dieser Hinsicht äußerst vielversprechend.