DME als H₂-Transportmolekül

Durch die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energieträger wird Wasserstoff aufgrund seiner Vielseitigkeit eine entscheidende Rolle spielen. Er wird zum Beispiel als Brennstoff (ähnlich wie Erdgas), als Energiespeicher und als Rohstoff für die Herstellung von verschiedenen Chemikalien genutzt werden. Nur wenn der Wasserstoff CO2-emmissionsarm hergestellt wird, z. B. über Wind-, Sonnen- oder Wasserkraft, kann seine Nutzung zur Erreichung der Dekarbonisierung beitragen. Da der Herstellungsort des grünen Wasserstoffs oft nicht in der Nähe des Verbrauchers liegt, muss dieser möglichst verlustarm und kostengünstig transportiert werden. Dazu können sogenannte chemische Wasserstoffträger verwendet werden, welche den Wasserstoff erst binden und dann beim Verbraucher wieder freisetzen.

Ein solches Transportmolekül ist Dimethylether (DME), welches aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) hergestellt werden kann. Über ein Schiff kann es zu einem Abnehmer transportiert werden, wo der Wasserstoff über die Dampfreformierung wieder freigesetzt wird (Abbildung 1).[1]

Abbildung 1: Konzept für eine DME-Lieferkette

Ein großer Vorteil dieses Konzepts sind die Ähnlichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften von CO2 und DME, was den Transport im gleichen Schiff ermöglicht. Zudem wird bei der Synthese von DME (in der Regel in energiereichen, warmen Regionen) Wasser produziert, welches wiederum in der Elektrolyse genutzt werden könnte.  An dem Ort, an dem der Wasserstoff freigesetzt werden soll, wird das Wasser wieder zugeführt. Das hat den weiteren Vorteil, dass nur 50 mol-% des Wasserstoffes über DME transportiert werden müssen und die andere Hälfte aus dem Wasser vor Ort kommen. In einer ersten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung hat sich gezeigt, dass dieses Konzept mit anderen potentiellen chemischen Wasserstoffträgern (Methanol, Ammoniak) konkurrierten kann, aufgrund der höheren Wasserstoffkapazität, der höheren gravimetrischen Energiedichte und der geringeren Toxizität.[1]

 

[1] Schühle et al., Dimethyl ether/CO2 – a hitherto underestimated H2 storage cycle, Energy Environ. Sci., 2023