Wichtige neue Erkenntnisse in der Wasserstoff Herstellung

 

H2 aus dem Ozean21.09.2026, 12:30 Uhr

250-kW-Elektrolyse mit Meerwasser: Diese Wasserstoff-Anlage entsalzt nebenbei

Forschende aus China destillieren Meerwasser mit der Abwärme ihrer Elektrolyse. Heraus kommen Wasserstoff und Süßwasser. Doch wie viel bringt das?

Hafen von Dalian am Gelben Meer: In der chinesischen Küstenstadt sitzt das Institut, dessen Pilotanlage Meerwasser mit der Abwärme ihrer Elektrolyse entsalzt.

Foto: picture alliance/Sipa USA/Imagechina

Viele große Projekte für grünen Wasserstoff sind in trockenen Küstenregionen geplant, etwa in Namibia oder Australien. Dort gibt es Sonne, Wind und einen Ozean vor der Tür. Was fehlt, ist Süßwasser. Ein Elektrolyseur verträgt aber nur hochreines Wasser, weil Salz die Elektroden angreift. Wer Meerwasser nutzen will, muss es also erst entsalzen. Das kostet Strom.

Hinzu kommt ein zweites Problem, das der Elektrolyse inhärent ist: Sie setzt den verwendeten Strom nie vollständig in Wasserstoff um. Ein Teil wird in den Zellen zu Wärme, ähnlich wie bei einem Akku, der beim Laden warm wird. Damit Elektrolyseure nicht überhitzt, führen Kühler diese Abwärme ab.

Ein Team des chinesischen Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) löst das eine Problem jetzt mit dem anderen. Die Gruppe um Deng Dehui und Liu Yanting leitet die Abwärme ihrer alkalischen Elektrolyse in einen Verdampfer, in dem Meerwasser unter Vakuum schon bei rund 44 °C siedet. Das Destillat speist die Elektrolyse, an die Elektroden gelangt also kein Salz. Der Überschuss fließt als Süßwasser ab.

Im Fachjournal Nature Energy hat die Gruppe zwei Anlagen mit 20 und 250 kW beschrieben, die aus Meerwasser Wasserstoff und Süßwasser herstellen. Die größere soll dabei effizienter arbeiten als eine herkömmliche alkalische Elektrolyse.

Entsalzung braucht nicht viel Energie

Das Entsalzen selbst ist dabei der kleinere Posten. Eine Umkehrosmose, bei der Pumpen das Meerwasser durch feine Membranen pressen, macht nach den Zahlen der Studie nur 0,26 % des Energiebedarfs aus. Sie braucht aber eine eigene Anlage, deren Membranen regelmäßig getauscht werden müssen.

Deutlich mehr Energie geht über die Wärme verloren. So werden in der 20-kW-Anlage aus Dalian von knapp 17 kW Elektrolyseleistung rund 3,3 kW zu Wärme, also etwa ein Fünftel. Die Kalilauge, die in alkalischen Elektrolyseuren als Elektrolyt dient, verlässt die Zellen mit 85 °C und muss abkühlen, bevor sie zurückfließt. Für Dampfturbinen oder Prozessdampf ist das zu kalt, also wird die Wärme weggekühlt. Laut Studie entfallen in einer herkömmlichen alkalischen Anlage 43,5 % des Stroms für Nebenaggregate wie Pumpen und Gasaufbereitung allein auf diese Kühlung.

Für eine Aufgabe genügen 85 °C allerdings, wenn man den Druck senkt.

Die 250-kW-Pilotanlage und ihr Prozess: Die 85 °C heiße Lauge gibt ihre Wärme an Meerwasser ab, das im Vakuum bei rund 44 °C verdampft. Foto: JIANG Shang

Vakuum lässt das Meerwasser bei 44 °C sieden

Je niedriger der Druck, desto früher siedet Wasser. Bei etwa einem Zehntel des normalen Luftdrucks reichen dafür rund 44 °C. Auf diesem Effekt beruht das Verfahren, das die Gruppe aus Dalian „Seawater to Hydrogen and Fresh Water“ nennt, kurz STHW. Der Elektrolyseur bleibt ein Standardgerät mit Kalilauge und Elektroden auf Nickelbasis. Neu ist, was mit seiner Wärme passiert:

• Die 85 °C heiße Lauge fließt aus den Zellen durch eine Rohrschlange. Diese liegt in einem Turm, in dem Meerwasser unter Vakuum steht.
• Das Meerwasser nimmt die Wärme auf und verdampft bei rund 44 °C. Das Salz bleibt zurück.
• Der Dampf kondensiert zu Destillat. Ein Teil speist den Elektrolyseur, der Rest steht als Süßwasser zur Verfügung.
• Die Lauge fließt mit etwa 60 °C zurück. Ein Ventil regelt den Durchfluss so, dass die Elektrolyse konstant bei 85 °C arbeitet.