Power-to-Gas

Power-to-Gas, die Umwandlung von elektrischem Strom in Gas, meist Wasserstoff, ist eine vielversprechende Technologie um überschüssigen Strom aus Solar- oder Windanlagen in chemischer Form zu speichern.

Wasserstoff ist aber ein schlechter Energiespeicher! Die (volumenbezogene) Energiedichte beträgt nur etwa ein Drittel derjenigen von Methan.Vergleiche auch das Experimente Energiedichte.

Aus diesen Gründen hat die Umwandlung von Wasserstoff mit Kohlendioxid zu Methan (Sabathier-Reaktion)  grosses Interesse erlangt. Sie wird vielerorts, zum Beispiel an der EMPA, intensiv erforscht und in Pilotanlagen (zum Beispiel in der Biogasanlage der Stadt Zürich oder an der Hochschule Rapperswil) erprobt.

Mit diesem Set, das sich als Demonstrationsexperiment, aber auch als Praktikumsversuch sehr gut eignet, kann diese Reaktion durchgeführt werden. Der Reaktionsverlauf kann gaschromatografisch (Kappenberg) oder mit anderen Experimenten (s. Anhang) verfolgt werden.

Eine Versuchsanleitung, ausführliche Beschreibung von Theorie und Praxis und weitere Experimente zur Thematik finden sich im Anhang.

Praktikumsversuch: Erzeugung von Wasserstoff aus Solarstrom (Das Solarpanel befindet sich auf dem Dach des Gebäudes), Speicherung in einem Gasometer und Umsetzung zu Methan (rechts).

Ersatzteile-Set: 2 Dreiweghähne, 2 Septen, 2 Verschlussstopfen, 2 Schlauch-Luer Verbinder, 2 Spritzen 100 ml, Katalysator

Arbeitsanleitung und Dokumentation zum Experiment Power-to-Gas:

Ich danke Herrn PD Dr. Andreas Borgschulte, EMPA Dübendorf, dass er mir den Katalysator zur Verfügung gestellt und mir viele nützliche Tipps gegeben hat.

 Literatur

• I. Rubner, M. Hasselmann, M. Oetken, 
  Das ‘Power-to-Gas’-Konzept. Ein (fachdidaktischer) Baustein zur erfolgreichen Energiewende?
  PdN Chemie in der Schule,
  Heft 7/ 62. Jahrgang 2013, p. 38 – 45
• I. Rubner, Th. Grofe, M. Oetken, (2018): 
  Speicherung erneuerbarer Energien: Power-to-Gas: Energiewende für die Schulpraxis. 
  Chemie in unserer Zeit (4/2018)