Wasserstoff als Klimakiller?

Wasserstoff hergestellt aus Erneuerbaren Energiequellen nimmt eine immer Wichtigere Rolle beim Kampf gegen den Klimawandel ein.
Allerdings scheint Wasserstoff auch seine Schattenseiten zu haben.
Wasserstoff ist das Leichteste bekannte Gas und steigt somit auf wenn es in der Umwelt freigesetzt wird. Dabei gelangt ein Teil des Wasserstoffs in die Hochatmosphäre, dort wo die Luft normalerweise sehr trocken ist.
In der Hochatmosphäre befinden sich Hydroxylradikale -OH, also Wassermoleküle den ein Wasserstoffatom Fehlt. Diese Radikale reagieren dort mit Organischen Substanzen und sorgen damit für eine natürliche Luftreinigung. So wird etwa Methan, ein starkes Treibhausgas, durch diese Radikale zu Wasser und Kohlenstoffdioxid zersetzt.

Kommt nun der Wasserstoff mit diesen Radikalen in Kontakt, reagiert er mit diesem zu Wasser. Die Konzentration von Hydroxidradikalen nimmt also langsam ab, während die Konzentration von Wasser und auch Methan bestätig zunehmen.

Beide Stoffe also Wasserdampf und auch Methan sind jedoch deutlich stärkere Treibhausgase als es das CO2 ist. Da das Wasser sich in so großer Höhe befindet dauert es auch einige Zeit bis dieses wieder seinen Weg zurück auf die Erdoberfläche findet.


Hier nochmal ein Artikel zu alldem:

https://www.basicthinking.de/blog/2023/01/05/wasserstoff-klimakiller/#:~:text=Wasserstoff%20kann%20sich%20zum%20Klimakiller,wie%20Methan%20zersetzen%20sich%20langsamer.

Da ja Wasserstoff sehr flüchtig ist und auch z.B. Flüssigtanks Ablassventile brauchen um nicht zu bersten, gelangt ja so durchaus einiges an Wasserstoff ungewollt in die Atmosphäre.
Hat man sich schon eigentlich schon genügend mit dieser Problematik auseinandergesetzt, da ja in Zukunft von einer Stark steigenden Menge Wasserstoffs auszugehen ist ?

Eine interessante Sichtweise zum Thema Wasserstoff. Das Problem laut dieser Studie wäre, wenn "viel" davon in die Atmosphäre gelangt.

SagittariusB schrieb:Da ja Wasserstoff sehr flüchtig ist und auch z.B. Flüssigtanks Ablassventile brauchen um nicht zu bersten, gelangt ja so durchaus einiges an Wasserstoff ungewollt in die Atmosphäre.

Das mit den Ventilen würde ich als sehr nachrangig ansehen. Die Tanks stehen immer unter Druck und man will ja nicht, dass der mühsam erzeugte Wasserstoff ständig aus den Tanks entweicht. Ich würde mal sagen, dass diese Ventile nur eine Rolle spielen, wenn es zu Umständen kommt, die außerhalb der normalen Anwendung dieser Tanks liegen. Z.B. bei sehr starker Erwärmung.
Ob das dann wirklich viel Wasserstoff ist?
Und das könnte man auch technisch lösen, indem man es beim Ausströmen gleich oxidieren lässt.

Ich denke, da geht es nur darum, Wasserstoff nicht in großen Mengen in die Luft zu blasen, weil man denkt, es schadet nichts. Aber da dürfte schon der kommerzielle Gedanke das regeln. Das Zeug muss ja mehr oder weniger teuer erst erzeugt werden.

SagittariusB schrieb:Da ja Wasserstoff sehr flüchtig ist und auch z.B. Flüssigtanks Ablassventile brauchen um nicht zu bersten, gelangt ja so durchaus einiges an Wasserstoff ungewollt in die Atmosphäre.

Das ist richtig und das kann sehr viel sein. Dennoch ist der Wasserstoff wertvoll, ich gehe davon aus dass man den überschüssigen Wasserstoff bei den großen Speichern in Brennstoffzellen leiten kann oder zur Wärmenutzung vorsieht.

SagittariusB schrieb:Da ja Wasserstoff sehr flüchtig ist und auch z.B. Flüssigtanks Ablassventile brauchen um nicht zu bersten,

Du meinst Abblasventile / Überdruckventile? An einem in sich geschlossenen Leitungsnetz findest Du soetwas weder an Tanks noch an Zu oder Ableitungen. Im Regelfall sind die nicht notwendig. Das Netz und die Tanks sind eigentlich so ausgelegt das dort kein Überdruck entstehen kann. Bei Pipelines benötigst du alle 3—5 km eine Verdichterstation damit der Druck im Netz gehalten werden kann und nicht von allein abfällt.
Wenn dann gibt es solche Einrichtungen bei den Anlagen zum Herstellen oder wie in bei meinem AG wo Wasserstoff als Prozessgas genutzt wird. Und da sind meines Wissens die Vorgaben so das zumindest in D kein Wasserstoff direkt in die Aussenluft abgelassen werden darf. Der Überschüssige H muss über Sicherheitsbrenner geleitet und abgefackelt werden so das nur Wasserdampf und CO2 emitiert wird.

azazeel schrieb:Ich würde mal sagen, dass diese Ventile nur eine Rolle spielen, wenn es zu Umständen kommt, die außerhalb der normalen Anwendung dieser Tanks liegen. Z.B. bei sehr starker Erwärmung.

Gibt ja zwei Arten von Wasserstoffspeicherung. Einmal als Hochverdichtetes Gas. Hier liegt der Wasserstoff als Überkritisches Gas (mittlerweile über 700Bar Druck vor). Hier wird kein Überdruckventil, dafür aber ein extrem Stabiler Tank benötigt.
Liegt der Wasserstoff aber Kryogen also verflüssigt vor, muss man ein Überdruckventil einbauen, da der Wasserstoff sich unvermeidlich langsam erwärmt und daher immer ein kleiner Teil verdampft.
Vorteil von Flüssigwasserstoff ist die Höhere Energiedichte und er ist ungefährlicher da er drucklos gelagert werden kann.

amtraxx schrieb:Der Überschüssige H muss über Sicherheitsbrenner geleitet und abgefackelt werden so das nur Wasserdampf und CO2 emitiert wird.

Mit Platinkatalysatoren lässt sich Wasserstoff auch sogar schon bei Raumtemperatur Oxidieren.
Wäre bei Autos mit Wasserstofftank bestimmt interessant. Soweit ich weiß besteht der Übliche Kat bei Autos sogar schon zu einem gewissen teil aus Platin.

@Abahatschi

Im Industriellen Maßstab ist das sicherlich machbar. In kleineren Bereichen (Automobil)könnte man wie ich oben schon geschrieben hab eventuell mit Katalysatoren den Wasserstoff verbrennen; auch wenn das Auto mal längere Zeit steht.

@SagittariusB
Ich gehe davon dass ein zukünftiges H2 Auto einen Akku und elektrischen Antrieb hat, man kann mit entweichendes H2 den Akku laden.
Ideen wie der BMW 750i LH (Liquid Hydrogen) mit Tank und nur Verbrenner sind passe, der hat nur abgelassen und war in der Sonne in etwa nach einer Woche komplett leer. Problematisch wurde es in einer nicht belüfteten Garage, da kann sich Knallgas bilden.
Aber der fuhr richtig geil :D

Abahatschi schrieb:Ich gehe davon dass ein zukünftiges H2 Auto einen Akku und elektrischen Antrieb hat

Mit Methanol wäre das Handling schon mal unproblematischer, da würde auch nichts entweichen, weil das H₂ erst im Katalysator erzeugt wird, und anschließend sofort in die Brennstoffzelle geht. Insofern man das "Problemchen" mit den Kosten in den Griff bekommt, und mit einem schlechten Wirkungsgrad leben kann, wäre das sicher eine praktikable Lösung.

Revolutionäres E-Auto mit Methanol - vom Audi-Quattro-Erfinder | Abendschau | BR24

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SagittariusB schrieb:Vorteil von Flüssigwasserstoff ist die Höhere Energiedichte und er ist ungefährlicher da er drucklos gelagert werden kann.

Aber da reden wir doch von größeren stationären Anlagen? Eine hinreichende Kühlung wird man in einem Auto oder mit einem kleinen Tank kaum wirtschaftlich betreiben wollen. Und dann ist doch nur eine Frage, wie ich den ausströmenden Wasserstoff behandle (boil off management). Im schlimmsten Fall durch "abfackeln", mit etwas mehr Sinn durch die Nutzung in einem BHKW.

SagittariusB schrieb:Gibt ja zwei Arten von Wasserstoffspeicherung.

Sogar noch eine dritte (vierte): adsorbiert und chemisch

Abahatschi schrieb:Ich gehe davon dass ein zukünftiges H2 Auto einen Akku und elektrischen Antrieb hat

Das hat es auch jetzt schon. Eine Brennstoffzelle und einen Pufferakku. Und da entweicht auch quasi kein Wasserstoff. So ein Drucktanksystem ist ziemlich dicht.

azazeel schrieb:So ein Drucktanksystem ist ziemlich dicht.

"Ziemlich dicht" ist technisch gesehen eine Katastrophe.
Aus Tanks mit flüssigem Wasserstoff wo nicht ständig gekühlt werden kann muss man Druck ablassen. Flüssig ist er 800mal dichter als gasförmig und siedet bei -252°C, es geht also ohne Kühlung schnell.

Abahatschi schrieb:"Ziemlich dicht" ist technisch gesehen eine Katastrophe.

Diesen Satz verstehe ich nicht. Absolute Dichtigkeit (im Sinne von exakt 100%) wird es kaum geben. Die Frage ist nur, wie viel in welcher Zeit diffundiert.

Abahatschi schrieb:Aus Tanks mit flüssigem Wasserstoff wo nicht ständig gekühlt werden kann muss man Druck ablassen.

Aber so ein System ist für ein Auto nicht praktikabel. Das ist platzintensiv und das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche ist in vielen kleinen Tanks viel schlechter, als in einem großen. Ein Flüssigwasserstoffsystem ist etwas für ein Schiff oder eine stationäre Anlage.

azazeel schrieb:ber da reden wir doch von größeren stationären Anlagen? Eine hinreichende Kühlung wird man in einem Auto oder mit einem kleinen Tank kaum wirtschaftlich betreiben wollen

Flüssigwasserstoff muss nicht gekühlt werden das wäre viel zu Energieaufwändig. Man versucht den Wasserstoff kalt zu halten indem man den Behälter nach außen hin Thermisch abschirmt wie bei einer Thermoskanne. So behält der Flüssigwasserstoff seine -252 Grad bei bis er irgendwann komplett verdampft ist.
Bei Flüssigstickstoff ist es dasselbe. Der bleibt in seiner Kanne auch solange kalt bis er komplett verdampft ist. Würde man die Kanne einfach verschließen, täte sich ein Druck aufbauen der die 1000 Bar mit Sicherheit locker überschreitet, das hält leider kaum ein Behälter aus. Dazu war die dichte der Flüssigkeit halt einfach zu hoch.

SagittariusB schrieb:Flüssigwasserstoff muss nicht gekühlt werden

Das meinte ich auch nicht und vielleicht war das unsauber formuliert. Es muss eben kalt gehalten werden. Also eine passive Kühlung, wie Du richtig sagst, durch thermische Isolation.
Der Punkt ist aber, dass viele kleine Behälter ein schlechteres Verhältnis von Volumen zu Oberfläche haben, als ein großer. Deswegen sind solche Systeme eher für große Anlagen geeignet, nicht für Autos.

SagittariusB schrieb:Würde man die Kanne einfach verschließen, täte sich ein Druck aufbauen der die 1000 Bar mit Sicherheit locker überschreitet

Das war doch gar nicht streitig?

azazeel schrieb:Also eine passive Kühlung, wie Du richtig sagst, durch thermische Isolation.

Jetzt ist aber nicht klarer: Kühlung ist Wärmetransport, Isolation ist die Verhinderung dieser.
(Passiv = ohne Kühlmittel und dazugehörigen Kreislauf)

Wasserstoff in Bezug zur Umwelt mal anders betrachtet:
In "Leschs Kosmos" wurde die neue Idee der Elektrolyse von Meerwasser vorgestellt, womit man die Versauerung der Meere abmildern könnte. Dabei wird mit erneuerbaren Energien Wasser in seine Bestandteile zerlegt, einerseits in Wasserstoff, der entzogen, gespeichert und benutzt werden kann, und in die negativ geladenen Hydroxidionen. Wenn diese Ionen in das Wasser zurückleitet werden, verbinden sich diese mit dem Kohlendioxid aus der Luft zu Hydrogenkarbonat, welches eine Kohlenstoffsenke darstellt. Durch das Hydrogenkarbonat bleibt der Kohlenstoff der Luft für Millionen von Jahren gebunden, gleichzeitig steigt der ph-Wert, wodurch die Versauerung der Meere abgemildert wird.

"ZDF, Leschs Kosmos - Vermüllt, versauert, ausgebeutet - Reha für die Ozeane" Min. 12.50 - 14.14
https://www.zdf.de/wissen/leschs-kosmos/vermuellt-versauert-ausgebeutet-reha-fuer-die-ozeane-100.html