H2-Wissensraum: Wasserstoff Allgemein

Das Element Wasserstoff belegt den ersten Platz, links oben, im Periodensystem der Elemente. Das liegt daran, dass es aus einem Proton und einem Elektron besteht und damit die geringste Atommasse aller Elemente hat. Als häufigstes Element im Universum ist Wasserstoff unter anderem an allen organischen Verbindungen beteiligt. Auf der Erde kommt es praktisch ausschließlich in chemischen Verbindungen oder als molekularer Wasserstoff, H₂, vor. Die wohl bekannteste chemische Verbindung von Wasserstoff ist Wasser (H₂O). Sogenannte Kohlenwasserstoffe wie Methan (CH₄), der Hauptbestandteil von Erdgas, sowie Erdöl sind weitere prominente Vertreter der Verbindungen des Wasserstoffs. Auch Kohlenhydrate wie Glucose (C₆H₁₂O₆) enthalten gebundenen Wasserstoff. Somit ist Wasserstoff ebenfalls Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufs und der Photosynthese: jegliche Biomasse enthält Wasserstoff. Zusätzlich enthalten über die Hälfte aller mineralischen Verbindungen ebenfalls Wasserstoff. 

Die chemische Bindung des molekularen Wasserstoffs ist die stabilste aller Einfachbindungen und enthält somit viel Energie. Das macht H₂ zu einem ausgezeichneten Energieträger. Die gebundene Energie kann durch chemische oder 

elektrochemische Prozesse freigesetzt werden. Lebewesen schöpfen über die Verdauung von Glucose Energie, Erdöl und Erdgas werden zur Energiegewinnung meist verbrannt. 

In der Industrie wird Wasserstoff auf unterschiedliche Art und Weise verwendet. Als leichtestes Element hat er mit seinem Auftrieb viele Zeppeline des 19. Jahrhunderts in der Luft gehalten. Brennstoffzellen liefern mit der 

Energie des Wasserstoffs zuverlässig Strom für die Raumfahrt, in U-Booten und vermehrt auch für private Anwendungen wie PKWs. Seine weite Verbreitung macht ihn zum Ausgangspunkt von vielen chemischen Prozessketten. Durch die Umwandlung von Stickstoff zu Ammoniak, NH₃, steht Wasserstoff am Anfang der Düngemittel- und Pharmakaproduktion und ermöglicht somit die moderne Landwirtschaft und Medizin in den uns bekannten Ausmaßen.

Zur Umsetzung der Energiwende spielt Wasserstoff in mindestens zwei Feldern eine tragende Rolle. Zum einen muss der Einsatz von Wasserstoff in den Bereichen, wo er bereits eine große Rolle spielt, nachhaltig gestaltet werden. Solange die Produktion von Wasserstoff CO₂ Emissionen verursacht, können in großen Bereichen der Industrie die Klimaziele nicht eingehalten werden. Zum anderen soll 

Wasserstoff als Energieträger- und speicher andere, klimaschädliche, meist fossile, Optionen ersetzen und im erneuerbaren Energiesystem die Fluktuationen in der Produktion ausgleichen.

Referenzen:

1. Neugebauer, Reimund (2022): Wasserstofftechnologien. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.
2. https://www.bdew.de/energie/wasserstoff/flexible-herstellung-was-ist-wasserstoff-und-wie-wird-er-erzeugt/, bdew, 22.12.2022.