LOHC – Eine Pfandflasche für Wasserstoff

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Einweihung in Erlangen, © Hydrogenious

Vor fünf Jahren machte Carbazol als „Wundermittel“ und „Kraftstoff der Zukunft“ von sich reden, obwohl die Arbeiten damals noch mitten in der Grundlagenforschung steckten. Nach intensiven Entwicklungsarbeiten hat die Hydrogenious Technologies GmbH jetzt einen potentiellen Carbazol-Nachfolger präsentiert: Dibenzyltoluol. Am 29. Januar 2016 nahm das Unternehmen in Erlangen seine erste Wasserstoffspeicheranlage, die auf diesem flüssigen, organischen Wasserstoffträger (LOHC) basiert, am Firmensitz in Betrieb. Insgesamt 150 Besucher waren zugegen, als Ilse Aigner, die Bayerische Staatsministerin für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, die feierliche Einweihung vornahm.

Begonnen hatten die Entwicklungen mit der Dissertation von Dr. Daniel Teichmann, dem heutigen Geschäftsführer von Hydrogenious. Als er 2010 einen Doktorvater suchte, nahm sich Prof. Wolfgang Arlt seines Themas an und hat diese Entscheidung – so wird berichtet – bis heute nicht bereut. Gemeinsam mit Prof. Peter Wasserscheid, der schwerpunktmäßig an ionischen Flüssigkeiten forscht, entdeckte er damals N-Ethyl-Carbazol (C14H13N, kurz: Carbazol) als Energieträger. Als die Professoren Anfang dieses Jahrzehnts ihre Zwischenergebnisse veröffentlichten, sorgte dies für viel Aufsehen (s. Arlt-Interview HZwei-Heft Okt. 2011), obwohl damals noch im Labormaßstab geforscht wurde.

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Prof. Peter Wasserscheid

Cornelius von der Heydt, Vertriebsleiter von Hydrogenious Technologies, erklärte gegenüber HZwei: „Die Professoren haben weitergeforscht und unendlich viele verschiedene Substanzen getestet.“ Dabei sind sie schließlich auf Dibenzyltoluol gestoßen. Von der Heydt sagte: „Viele Marktteilnehmer denken bei LOHC entweder an den Stoff Carbazol oder aber an Toluol, welche beide signifikante Nachteile im Verhältnis zu dem von uns genutzten Material aufweisen.“

Um dieses Wärmeträgeröl, das bereits seit 40 Jahren verfügbar ist, dreht sich bei dem 20-köpfigen Team alles. Es handelt sich dabei um eine dieselähnliche Flüssigkeit, die nach Auskunft der Chemiker nicht toxisch, nicht karzinogen und selbst mit einer Bunsenbrennerflamme nicht entflammbar ist – auch nicht im beladenen Zustand. Allerdings kann es gemäß den Gefahren- und Sicherheitshinweisen „bei Verschlucken und Eindringen in die Atemwege tödlich“ (H 304) und „für Wasserorganismen schädlich“ sein (H 413). Es kostet allerdings nur wenige Euro pro Liter.

Pilotprojekt am Fraunhofer IAO
Das Hydrogenious-Konzept basiert darauf, dass die organische chemische Substanz als flüssiges Trägermedium für Wasserstoff dient. Prof. Peter Wasserscheid, Leiter des Helmholtz-Instituts Erlangen (HI ERN), erklärte während der Einweihungsfeier: „Unser heutiges Energiesystem ist auf flüssige Kraftstoffe ausgelegt. LOHC ist ein Träger, der wie eine Pfandflasche für Wasserstoff wirkt und sicherer und besser ist als heutige Kraftstoffe.“ Zur Erprobung haben die Franken eine Solaranlage auf dem Dach des Nachbargebäudes installiert …

Die sogenannte Storage Box verfügt über zwei Speichertanks, die eigentlich aus der Milchwirtschaft kommen und 1.000 l Flüssigkeit aufnehmen können. In dem einen Behälter befindet sich die Trägersubstanz, die bei 150 bis 250 °C im Reaktor den Wasserstoff aufnimmt. Ein Liter LOHC kann 600 l GH2 speichern (Energiedichte: 1,9 MWh/m3). Als Katalysator kommt hierbei Ruthenium zum Einsatz. Pro Stunde können so 0,6 kg Wasserstoff aufgenommen werden, ohne dass viel davon zu hören ist. Rund 1.000 Mal kann dieser reversible Prozess durchgeführt werden. Zudem ist das Thermalöl, das eine vergleichbare Dichte wie Wasser (1.050 kg/Nm3) aufweist, unbegrenzt lagerbar.

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Unbeladen ist Marlotherm gelblich klar

Die mit Wasserstoff beladene glasklare Flüssigkeit wird anschließend mit Trailern über die Straße zum Bestimmungsort befördert. Dass zukünftig Wasserstoffautos mit LOHC im Tank fahren werden, halten selbst die Nordbayern für unwahrscheinlich, aber dafür könnte die Belieferung von H2-Tankstellen sehr viel effizienter erfolgen, wenn anstelle von GH2-Trailern – die vornehmlich Stahl und nur 300 kg Wasserstoff befördern – LOHC-Lkw unterwegs wären. Ein 40-t-Trailer kann mit LOHC insgesamt 1.800 kg Wasserstoff befördern und darf auch jeden Tunnel durchfahren, während GH2-Transporte nicht überall freigegeben sind.

Dr. Martin Johannes Schneider, Leiter der Hydrogenious-Projektentwicklung, berichtete während der Feier, dass „vor wenigen Tagen ein großer Auftrag aus den USA für die H2-Logistik unterzeichnet wurde“. Bis Januar 2017 soll dieses Vorhaben realisiert sein. Um aber das Konzept noch weiter erproben zu können, müsste zudem – so forderte Schneider – mindestens ein Standort innerhalb des 50-Tankstellen-Programms mit dieser Technologie ausgestattet werden. Bislang wollte aber die NOW GmbH auf diese Idee nicht eingehen.

Finanzkräftiger Investor
Den notwendigen finanziellen Background erhält das Unternehmen, das 2014 mit dem Bayerischen Gründerpreis ausgezeichnet wurde, von Anglo American Platinum Ltd. (Amplats). Das südafrikanische Großunternehmen hatte im Januar 2016 4 Mio. US-$ in die United Hydrogen Group (UHG) investiert…

Auch Areva arbeitet daran
Es wird aber nicht nur in Erlangen an dieser Technologie geforscht. Auch der französische Areva-Konzern sowie die schweizerische H2-Industries AG arbeiten an LOHC. Die 2011 von dem Unternehmer Michael Stusch gegründete Firma H2-Industries bemüht sich derzeit um die Kapitalisierung ihres Konzepts. Seit Herbst 2014 kooperiert das Unternehmen aus Wollerau mit Prof. Matthias Beller vom Rostocker Leibnitz-Institut für Katalyse (LIKAT), das unter anderem an neuen Katalysatoren für diese Anwendung forscht. Stephan Möller, der hauptamtlich die balticFuelCells GmbH führt und zudem Energieberatung für Endkunden anbietet, leitet darüber hinaus die Forschungsarbeiten in den LIKAT-Laboren. Außerdem führt er die insgesamt fünf H2-Industries-Mitarbeiter in Norddeutschland, die ihren Sitz in Teterow haben…

Gegenüber HZwei erklärte er weiterhin, dass H2-Industries ebenso wie die Areva H2Gen GmbH auch auf Marlotherm (Markenname für Dibenzyltoluol) setze und beabsichtige, an die Börse zu gehen. Nach seinen Ausführungen „gibt es eine Reihe an interessierten Investoren“.

Areva H2Gen, das deutsche Tochterunternehmen des vornehmlich auf Nukleartechnik spezialisierten Staatskonzerns, kümmert sich demgegenüber derzeit noch primär um sein Elektrolyseurgeschäft. Mitte März 2016 ist es der DWV-Fachkommission performing energy beigetreten…

Für Hydrogenious ist es auf jeden Fall von Vorteil, dass mittlerweile ein Wettbewerb entstanden ist. Wie Cornelius von der Heydt erklärte, wird das LOHC-Konzept sehr viel ernster genommen, seit bekannt ist, dass auch ein Industriekonzern wie Areva daran arbeitet. So waren mittlerweile schon einige Vertreter großer Gas- und Mineralölunternehmen in Erlangen. „Zuvor“, so sagte er, „waren alle sehr skeptisch, weil wir ja den klassischen Anbietern ihr Geschäftsmodell wegnehmen.“ Jetzt hoffe er darauf, endlich auch bei der NOW GmbH auf offene Ohren zu stoßen.

6 Gedanken zu “LOHC – Eine Pfandflasche für Wasserstoff

  1. Mich würde Mal interessieren, welche Menge an Energie sich an einen Liter der Flüssigkeit „anheften“ lassen. Wie viel ist es im Vergleich zum Beispiel zu einem Liter herkömmlichen Diesel oder Super?
    Und die Gesamtenergiebilanz ist natürlich auch wichtig, auch wenn sie mit Sicherheit schlechter ist, als die direkte Speicherung von Strom.

    • @Erik: Im Grunde hinkt der Vergleich zu Diesel oder sonstigen fossilen Brennstoffen etwas, weil das für uns keine Alternative zu emissionsarmen oder emissionsfreien Energieträgern ist. Im Vergleich zu Batterie, Druckwasserstoff oder flüssigem Wasserstoff ist unsere LOHC Technologie um den Faktor 5-10 effizienter. In einem Kubikmeter LOHC lässt sich 57 kg Wasserstoff speichern und ein Kilo Wasserstoff entspricht 120 MJ Energie. Mehr zur Gesamtenergiebilanz für das Speichern und Freisetzen von Wasserstoff im LOHC und über die LOHC Anwendungsmöglichkeiten finden Sie auf unseren Internetseiten: http://www.hydrogenious.net Ihr Hydrogenious Team

  2. Interessant wäre doch vor allem der Wirkungsgrad über die gesamte Hydrierungs-Dehydrierungsstrecke unter Berücksichtigung der erforderlichen Reaktionsbedingungen. Wieviel Prozent der eingesetzten Energie lassen sich durch die Dehydrierung am Ende potentiell nutzen?

  3. Ich habe Prof. Arlt so verstanden, dass zwar grundsätzlich die Nutzung für den Pkw-Sektor möglich wäre, dass dies aber doch sehr unwahrscheinlich und auch nicht unbedingt zielführend ist.
    Grundsätzlich reden wir davon, dass momentan hauptsächlich in NORDDEUTSCHLAND überschüssiger Ökostrom vorhanden ist. Dass zeitweise auch mal in Süddeutschland zu viel vorhanden sein kann, versteht sich von selbst.

  4. Ich hatte Prof. Arlt vor ein paar jahren so verstanden, dass unabhängig davon, dass jetzt ein anderer Stoff als Carbazol zur Umwandlung und Speicherung der v.a. in SÜDDEUTSCHLAND überschüssigen Strommengen verwendet wird, diese technik in Zukunft auch in Automobilen einsetzbar wird. Die Frage ist also, ob H2 durch einen geeigneten Katalysator freigesetzt und dem Motor zugeführt werden kann.

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