LOHC steht für „Liquid organic hydrogen carriers“, was auf Deutsch „flüssige organische Wasserstoffträger“ bedeutet. So werden Stoffe bezeichnet, die Wasserstoff durch eine chemische Reaktion aufnehmen und wieder abgeben können. LOHCs können daher als Speichermedien für Wasserstoff verwendet werden.
Vorteile von LOHC:
- Die Verwendung von LOHC ermöglicht die Nutzung bestehender Infrastruktur
- Die flüssige Form der Trägerstoffe macht Lagerung und Transport sicherer als bei gasförmigem Wasserstoff
- Geringere Verluste im Vergleich zu gasförmigem oder kryogenem Wasserstofftransport, was Transporte über große Entfernungen ermöglicht
- Die Trägerstoffe können mehrfach genutzt werden
Trägerstoffe
Die LOHC-Technologie basiert auf der chemischen Bindung von Wasserstoff an organischen Verbindungen.
Die wichtigsten Anforderungen an einen LOHC sind:
- Flüssiger Aggregatzustand im gesamten relevanten Temperaturbereich
- Temperatur- und Zyklenstabilität
- Umkehrbarkeit der Wasserstoffaufnahme
Es gibt verschiedene organische Verbindungen, die als Trägerstoffe für LOHC geeignet sind. Prinzipiell kann jede ungesättigte Verbindung (organische Moleküle mit C-C-Doppel- oder Dreifachbindungen) Wasserstoff aufnehmen.
Zu den bekanntesten gehören:
- Toluol/Methylcyclohexan
- N-Ethylcarbazol
- Dibenzyltoluol
- Benzyltoluol
Diese Stoffe sind sicher in der Handhabung und haben eine hohe Kapazität zur Wasserstoffspeicherung.
Funktionsweise
Der Wasserstoff wird unter bestimmten Bedingungen an den flüssigen Trägerstoff gebunden und kann so bei Umgebungsdruck und -temperatur gelagert und transportiert werden. Zur Nutzung wird der Wasserstoff wieder freigesetzt. Der Trägerstoff bleibt dabei erhalten und kann erneut verwendet werden.
Zur Aufnahme von Wasserstoff reagiert die dehydrierte Form des LOHCs (eine ungesättigte, meist aromatische Verbindung) in einer Hydrierungsreaktion mit dem Wasserstoff. Die Hydrierung ist eine exotherme Reaktion und wird bei erhöhten Drücken (ca. 30–50 bar) und Temperaturen von ca. 150–200 °C in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt. Dabei wird eine gesättigte Verbindung gebildet, die bei Umgebungsbedingungen gelagert beziehungsweise transportiert werden kann. Wird der Wasserstoff wieder benötigt, wird die nun hydrierte, wasserstoffreiche Form des LOHCs dehydriert. In Dehydrieranlagen wird der Wasserstoff wieder aus dem LOHC freigesetzt. Diese Anlagen werden umgangssprachlich auch als LOHC Cracker bezeichnet. Die Reaktion, die beim Freisetzen des Wasserstoffs abläuft, ist endotherm und erfolgt bei erhöhten Temperaturen (250–320 °C) wieder in Gegenwart eines Katalysators.
Die bei der Wasserstoffaufnahme freiwerdende Wärme der Hydrierungsreaktion lässt sich prinzipiell zu Heizungszwecken oder als Prozesswärme nutzen.
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