Wasserstoff

©stu2011/10/17 (last update)

---

Eigenschaften: Gas, Siedepunkt -260°C, brennbar, leichter als Luft, kommt als H2 vor, ist in Verbindungen immer 1-wertig.  Vorkommen: Neunthäufigstes Element auf der Erde, Bestandteil von 90% des Universums, auf der Erde hauptsächlich in Wasser, in Kohlenwasserstoffen und in organischen Verbindungen (Biomasse).

---

---

Gewinnung: Technisch aus Rohöl, Erdgas, bei der Koksherstellung und Chloralakali-Elektrolyse, im Labor aus Zn und HCl.

---

Wasserstoff aus Erdgas:	... CH4  +   ... H2O  =>  ... H2    +  ... CO
aus Koks und Wasserdampf:	... C      +   ... H2O  =>  ... CO   +  ... H2 ... C      +   ... H2O  =>  ... CO2  +  ... H2 ... CO   +   ... H2O  =>  ... CO2  +  ... H2
Wasserelektrolyse:	... H2O   =>   ... H2 + ...O2
aus Zn + HCl:	... Zn    +   ... HCl  =>  ... ZnCl2 +  ... H2
Wasserstoff als Reduktionsmittel:	... CuO +   ... H2    =>  ... Cu     +   ... H2O

---

Gewinnung von  H2 durch Elektrolyse von Wasser:

---

Füllt man den Wasserstoff in einen größeren, breiteren Zylinder, so strömt die Luft nach der Reaktion mit einem lauten Knall in den Zylinder, daher nennt man ein H2/O2-Gemisch auch Knallgas. =>

Beim Öffnen des Ventils steigt H2 auf und füllt das Reagensglas. Beim Anzünden hört man ein Quietschen von der einströmenden Luft. (Aus H2-Gas werden H2O-Tröpfchen, es entsteht ein Vakuum - Luft strömt ein - wie bei einer Flöte entsteht ein Ton.)

---

Verwendung: Zur Ammoniaksynthese, zur Fetthärtung, Herstellung von Methanol, HCl und organischer Stoffe, zum Schweißen, Schneiden und als Raketentreibstoff (erste Stufe der Space Shuttle), in Brennstoffzellen.

---

Wasserstoff als Treibstoff für Fahrzeuge

---

Wasserstoff löst sich sehr gut in Metallen: Palladium nimmt bis zum 850-fachen seines Volumens an Wasserstoff auf (dabei liegt der Wasserstoff atomar vor). Das machte man sich bei Versuchen mit wasserstoffbetriebenen PKWs zunutze. Andere Möglichkeiten, Wasserstoff als Treibstoff zu "tanken" ist die Aufbewahrung unter Druck und die Tiefkühlung. Beide Varianten sind technisch aufwendig und teuer.  In Brennstoffzellen lässt sich durch elektrochemische Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser elektrischer Strom gewinnen.  Ein neues Verfahren beruht darauf, den Wasserstoff  im PKW aus Methanol herzustellen und in einer Brennstoffzelle mit Sauerstoff zu Wasser umzusetzen. Mit dem dabei anfallenden Strom lassen sich "Elektroautos" betreiben.

---

Methode		Tank		Probleme		Vorteile
Verbrennung von Wasserstoff:		Tiefgekühlter Wasserstoff  Wasserstoff in Metall gelöst		Tank: Gas unter Druck,  Tankvorgang kompliziert		Abgase hauptsächlich H2O
Erzeugung von elektrischem Strom in Brennstoffzellen:		Tiefgekühlter Wasserstoff  Wasserstoff in Metall gelöst		Tank: Gas unter Druck,  Tankvorgang kompliziert		Keine Abgase, Elektromotor
Wasserstoff für die Brennstoffzelle aus Methanol:		Methanol ist flüssig		CO2 als Abfallprodukt		Keine Probleme mit Tank/Tanken, Elektromotor

---

Es gibt derzeit keine kostengünstige umweltfreundliche Methode um Wasserstoff herzustellen (98% des Wasserstoffes werden unter Einsatz von fossilen Brennstoffen hergestellt (dabei gelangt CO2 in die Atmosphäre).  Solarstrom, Erdwärme, Windenergie und Wasserkraft  für die Elektrolyse von Wasser wäre umweltfreundlich - langsam beginnt man mit dieser Art von Wasserstoff - Produktion. Methanol lässt sich aus Erdgas und Erdöl herstellen.

---

"Brennstoffzelle"

"Wasserstoffauto"

---

Lösungen der Reaktionsgleichungen	Zurück zum Hauptmenü