Wasserstoff ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol H (für lateinisch hydrogenium = Wassererzeuger; von altgriechisch υδωρ = Wasser und γεννÜει = erzeugen, da es Bestandteil des Wassers ist) und der Ordnungszahl 1.
Man unterscheidet zwischen atomarem Wasserstoff (H) und der dimerisierten Form, dem molekularen Wasserstoff (H2). Nur diesen findet man unter Normalbedingungen vor.
Eigenschaften
Wasserstoff ist mit nur einem Proton und einem Elektron das leichteste der chemischen Elemente. Unter Normalbedingungen liegt er nicht in atomaren, sondern nach Zusammenschluss zweier H-Atome in molekularem Zustand als H2 vor. Der „status nascendi“ des atomaren Wasserstoffs, etwa unmittelbar nach einer Wasserstoff darstellenden Reaktion, besteht nur für etwa 0,5 Sekunden. Beim Zusammenschluss zu Wasserstoffmolekülen wird sehr viel Energie freigesetzt:
Molekularer Wasserstoff H2 ist bei normaler Temperatur ein geruchloses und farbloses Gas, etwa 14-mal leichter als Luft. Sein Diffusionsvermögen (aufgrund seiner geringen Molekülmasse) und seine Wärmeleitfähigkeit sind die höchsten aller Gase und führen zu einer Reihe von technischen Problemen beim Umgang mit Wasserstoff.
Vorkommen
Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Weltall. Wasserstoff macht 75 % der gesamten Masse beziehungsweise 90 % aller Atome im Universum aus. Sterne bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff-Plasma. Die Kernfusion von Wasserstoff 1H über die Zwischenstufen Deuterium 2H und Tritium 3H zu Helium 4He in Sternen bildet deren Energiequelle. Diese Reaktion wird vom Menschen in der Wasserstoffbombe und in experimentellen Fusionsreaktoren genutzt.
Auf der Erde sind von keinem anderen Element so viele Verbindungen bekannt. Hier kommt es meist gebunden in Form von Wasser vor, aber auch in allen Lebewesen, in Erdöl, Erdgas und in Mineralen. In der Atmosphäre der Erde liegt Wasserstoff jedoch nur in Konzentrationen unter 1 ml/m³ vor; der überwiegende Teil des Wasserstoffs auf der Erde ist in Wasser (an Sauerstoff gebunden) vorhanden. Andere natürliche Vorkommen sind Kohle und natürliche Gase, beispielsweise Methan (CH4).
Speicherung von H2
Ehemalige Bedenken, Wasserstoff eigne sich nicht als Kraftstoff für Fahrzeuge, weil die Speicherung noch nicht zufriedenstellend geklärt sei, sind längst ausgeräumt. In den letzten Jahren hat sich speziell in diesem Bereich sehr viel getan. Es gibt mittlerweile neue Techniken zum Aufbau von Wasserstoff-Tanks. Es gibt Materialien, die auch stärksten Belastungen standhalten.
Im Laufe der Entwicklung von Speichermedien für Wasserstoff gab es eine Vielzahl von Methoden, denen zum Teil hervorragende Aussichtschancen zugesprochen wurden. Teilweise wird an einigen Verfahren immer noch geforscht, andere Projekte wurden eingestellt. Es ist vor diesem Hintergrund durchaus möglich, dass durch diese Weiterentwicklung bereits totgesagte Verfahren wieder hervorgeholt werden.
Zur Zeit gibt es jedoch nur maximal drei wirklich aussichtsreiche Speichermethoden:
- die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in Druckbehältern,
- die Speicherung von flüssigem Wasserstoff in vakuumisolierten Behältern,
- die Einlagerung von Wasserstoff in Metallhydriden oder Kohlenstoff-Nanoröhren
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