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Wasserstofferzeugung und –speicherung Einblicke und Perspektiven für Hamburg Peter Burger Universität Hamburg Handelskammer 18.10.07

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Präsentation zum Thema: "Wasserstofferzeugung und –speicherung Einblicke und Perspektiven für Hamburg Peter Burger Universität Hamburg Handelskammer 18.10.07"—  Präsentation transkript:

1 Wasserstofferzeugung und –speicherung Einblicke und Perspektiven für Hamburg Peter Burger Universität Hamburg Handelskammer Unterlagen:www.chemie.uni-hamburg.de/ac/burger

2 Wer bin ich? : Studium & Promotion (Katalyse) in anorg. Chemie Universität Konstanz : Postdoktorand (Alkanfunktionalisierung) UC Berkeley, USA : Oberassistent (H 2 -Komplexe, partielle Methanoxidation) Universität Zürich 2002: Habilitation und Venia Legendi an der Universität Zürich und Annahme des Rufes an die Universität Hamburg

3 H 2 - Anknüpfung? Antragsskizze Exzellenzinitiative Sept Nomen est Omen! H Wasserstoff gehört nach Hamburg!

4 Woher? Wohin? Erzeugung Energie-Speicherung & Träger kein Primärenergieträger H 2 : Unde venis – quo vadis

5 Woher? Wohin? Erzeugung Energie-Speicherung & -Träger kein Primärenergieträger H 2 : Unde venis – quo vadis Henne-Ei Problem ?

6 H 2 Übersicht: Unde venis – quo vadis Quelle: Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellenverband Woher kommt die Energie für die Wasserstofferzeugung - Status und Alternativen.

7 Erdgas - Wasserstofferzeugung Dampfreformierungsanlage Brunsbüttel 48% H 2 weltweit aus Erdgas, Methan (CH 4 ) 1)CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 sehr hoher Energieaufwand! 2) CO + H 2 O CO 2 + H 2 Vorteil: zentrale Erzeugung denkbare CO 2 -Sequestrierung (CSS) Gajewski, Kather, Winkler CH H 2 O CO H 2 Netto: Katalyseforschung Prosenc, Burger, Heck, Weller Mikroreformer

8 H 2 aus Biomasse Biotechnologie Stegmann, Scherer neue mikrobiologische Systeme Stegmann, Antranikian, Liese, Streit Thermochemische Erzeugung Kather, Willner

9 H 2 aus Biomasse: Ackerflächen ? Aktuelle Studie: Ludwig Bölkow Systemtechnik GmbH vom H 2 : Wind/PV Ertrag [GJ/ha] Methan, Biodiesel etc. Produziert man Wasserstoff aus Photovoltaik oder Wind auf einem Acker, anstatt auf der gleichen Fläche Biokraftstoffe zu produzieren, so erhält man 10-mal mehr Kraftstoff....

10 Im not sure what the winner will be that is able to make energy without adding extra CO 2 to the atmosphere. A failing of energy R&D for the last 30 years in the United States has been that it has been treated as an engineering problem, with a little r component and big D. There needs to be an R bigger than the D. There are whole new areas of science and engineering that need to be discovered to solve this problem. MIT, Department of Chemistry Science 315, 2007, 789 PNAS 103, 2006, 15729

11 Solare Wasserstofferzeugung Burger, Heck, Luinstra, Prosenc, Weller Artifizielle Photosynthese (Katalysatoren) H 2 O + Licht H 2 + ½ O 2 Photosynthese Photobiologische H 2 -Erzeugung Streit ca. 1 Milliarde Jahre Entwicklungszeit

12 Wasserstofferzeugung H 2 O + Strom H 2 + ½ O 2 Elektrolyse PEM Wasser-Elektrolyseur Membrane Nunes, Luinstra J. Müller, Heck, Prosenc, Burger Edelmetall-reduzierte/ -freie Elektroden Lolland, Dänemark WELCOME TO HYDROGEN COMMUNITY LOLLAND FCs Elektrolyseur H2H2 Wärme Speicherung!! Strom + H 2 O + NaCl ½ H 2 + ½ Cl 2 + NaOH Fa. Dow, Stade H 2 Pipeline HH Chlor-Alkali-Elektrolyse

13 Tieftemperaturmetallydrid: FeTiH 2.. Mitteltemperaturmetallydrid: NaAlH 4 Hochtemperaturmetallydrid: MgH 2 Flüssiger Wasserstoff: H 2 Gasförmiger H bar Wasserstoffspeicherung Gravimetrische Energiedichte [MJ/kg] enormer Forschungsbedarf – neue Materialien Volumetrische Energiedichte [MJ/ ] Diesel

14 Wasserstoffspeicher Metallhydride Systemintegration Hapke, Struckmeier Neue Metallhydride Dornheim, Bormann Modellierung Dornheim, Kabelac, Klassen Absorption Ca(BH 4 ) 2 /MgH 2 Desorption

15 Wasserstoffspeicher neue Materialien Carbon Nanotubes Weller, Mews, Bormann, Keil Mesoporöse Materialien Fröba Luinstra, Burger Organische Polymere

16 Gasspeicher Metal-Organic Frameworks, MOFS Fröba, Burger nicht nur H 2 : CO 2 Bedeutung: z.B. CCS-Verfahren

17 Was kann die Wissenschaft sonst noch ? Naturwissenschaftler sind die besseren Manager. The Boston Consulting Group Anzeige in der Zeit am , S. 77 Schmeichelhaft aber eindimen- sionale Sichtweise!

18 Was kann die Wissenschaft sonst noch ? The Boston Consulting Group Anzeige in der Zeit am , S. 77 Manhattan- oder Apollo-Projekt des 21. Jahrhunderts zukünftige CO 2 -neutrale Energieressourcen Managerbedarf ?

19 Henne-Ei Problem ? Energieversorgung oder -verbrauch?

20 Weltenergieverbrauch Prmärenergie [EJ/a] Quelle: WGBU/Shell 2005 Jahr 1 EJ (6 sec Sonnenergie = 277,778 Mrd. kWh Biomasse Gas Solarstrom 2100 Anstieg: linear Biomasse Solarstrom GDP Verbrauch nicht allein Bruttosozialprodukt USA: Ė = N(BSP/N)(Ė/BSP) N: Weltbevölkerung, BSP/N: Bruttosozialprodukt/Kopf Ė/BSP: Energieintensität Quelle: PNAS 103, 2006, Beispiel: Dow Chemical Company Massives Delta!! Faktor 2! Linearer Anstieg Naturgesetz? !!Nicht-Linearität!! Wissenschaft Belletristik

21 Weltenergieverbrauch Prmärenergie [EJ/a] Jahr 2100 Beitrag der Hamburger Forschung zur Lösung des Problems

22 Grundlagenforschung Angewandte Forschung Produkt- entwicklung Nach- haltigkeit Hamburg – The Energ y zing City" Stiftungskolleg

23 Zusammenschluss: 5 Hochschulen und 2 außer- universitäre Einrichtungen (LOI) Forschung und Lehre: Energiethemen "Hamburger Exzellenzinitiative" Promotionsstipendien: pro Jahr weltweite Rekrutierung der Talente Teilnehmer: 80 Hamburger Arbeitsgruppen - Architektur/Stadtplanung - Biologie, Chemie, Physik - Ingenieurwissenschaften - BWL/VWL Finanzierung: PPP-Modell - Industrie/Sponsoren & Hansestadt jeweils 1/3 - Einrichtungen und Wissenschaftler jeweils 1/6 Stiftungskolleg: Hamburg – The Energ y zing City 1. Sponsor: Fa. Repower 50`000

24 Ziele - weltweit führende Absolventen - Start-Up Unternehmen - Hamburg an der Spitze des wichtig- sten Themas des 21. Jahrhunderts Stiftungskolleg: Hamburg – The Energ y zing City"

25 WindSolarBio/Org.-Masse Energieeffizienz/-einsparung Energieequellen Energiewirtschaft Hochleistungs- batterietechnologie Wasserstoffspeicher Wasser-Elektrolyse/Brennstoffzelle Energiespeicherung Neue Ideen für neue Märkte


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