Israelische Erfindung für die Nutzung sauberer Energie

Der in Jerusalem geborene Chemieingenieurprofessor Gideon Grader entwickelte mit seinem Team eine Methode, bei der Wasser günstiger und sicherer in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. „Grüner Wasserstoff“, also solcher, der mit erneuerbarer Energie erzeugt wird, gilt als ein wichtiger Baustein bei der Suche nach sauberen Energieträgern.

Bei der konventionellen Wasser-Elektrolyse werden Sauerstoff und Wasserstoff gleichzeitig erzeugt, daher muss verhindert werden, dass sie sich miteinander vermischen. Dazu verwendet man in der Regel eine Trennungsmembran, für die Edelmetalle benötigt werden, was zu hohen Kosten führt. Grader und sein Team trennen bei ihrem Verfahren die beiden Schritte der Elektrolyse zeitlich und räumlich voneinander.

Den Prozess nennt Grader E-TAC (Electrochemical, Thermally Activated Chemical). Er entwickelte spezielle Elektroden, deren Nano-Struktur die Aufspaltung von Wasser erlaubt. Im ersten Schritt wird an der Kathode bei Raumtemperatur Wasserstoff produziert; währenddessen wird die Anode aufgeladen, und sie produziert (noch) keinen Sauerstoff.

Im zweiten Schritt wird die Anode erhitzt, sie entlädt sich auf chemischen Weg, dabei gibt sie Sauerstoff ab. Diese Reaktion ist exotherm, gibt also Wärme ab – genug, um den Reaktor auf einer hohen Temperatur (etwa 95 Grad) zu halten.

Weniger Energie und mehr Sicherheit

„Wir sparen etwa 25 Prozent der Energie“, sagt Grader. Diese Methode erfordert nicht wie sonst bei Elektrolyse eine Trenn-Membran zwischen der Kathode und der Anode. „Das vereinfacht den Prozess enorm.“ Es verringere die Kosten, zudem werde weniger Energie verbraucht.

Außerdem sei seine Methode um einiges sicherer, sagt Grader in einem Interview. Denn die beiden Gase werden nie zur selben Zeit produziert. Irgendwann soll das System mit einer Effizienz von 95 Prozent arbeiten, prognostiziert Grader. Die Methode erlaube es, lange zu funktionieren, günstig zu sein und leicht auf ein industrielles Level skaliert werden zu können. Unter dem Namen GTEP (Grand Technion Energie Program) entwickelte das Team ein Demo-System, das 500 Kilogramm Wasserstoff pro Tag produziert.

Im Jahr 2019 gründete Grader die Firma H2Pro mit dem Ziel, die E-TAC-Technologie in großem Maßstab umzusetzen. Dem Unternehmen, das mittlerweile mehr als 70 Angestellte hat, gelang es bereits, über 100 Millionen US-Dollar Kapital einzutreiben. Unter den Investoren sind auch der von Bill Gates begründete „Breakthrough Energy Ventures Europe“ (BEV-E), die chinesische Holdinggesellschaft Temasek sowie der chinesische Fonds „Horizon Ventures“.

Die Analysten von BloombergNEF bewerteten die israelische Firma H2Pro im April 2023 neben elf anderen Unternehmen als besonders aussichtsreiche Innovation im Kampf gegen den Klimawandel. Noch im Jahr 2023 will das Unternehmen grünen Wasserstoff für unter 2 Dollar pro Kilogramm herstellen. Bis 2030 soll der Preis sogar bis unter 1 Dollar sinken.

Mehrere Preise für klimarelevante Innovationen

Der in Jerusalem geborene Chemieingenieurprofessor Gideon Grader schloss sein Master-Studium an der „University of California“ in Berkeley im Jahr 1982 ab. Seinen Doktortitel machte er am „California Institute of Technology“ (CALTECH) im Jahr 1986. Er arbeitete danach als technischer Mitarbeiter bei den AT&T Bell Laboratories im Forschungszentrum für Keramik und Metalle in New Jersey. Im Jahr 1990 wechselte er an die Fakultät für Ingenieurwissenschaften am Technion in Haifa. Von 2007 bis 2015 war er Gründungsdirektor des „Grand Technion Energy Program“ (GTEP).

Für seine Erfindung erhielt Grader jüngst in Frankreich den Preis des „Institut de France“ (nicht zu verwechseln mit dem Institut français zur Förderung der französischen Sprache und Kultur). Das Institut mit Sitz in Paris wurde nach Auflösung der königlichen Akademien während der Französischen Revolution 1795 gegründet. Es vereint fünf Organisationen in sich, deren Gründung teilweise bis in das 17. Jahrhundert zurückgehen. Der Israeli wurde im Juni mit dem „Grand Prix scientifique“ ausgezeichnet, dem mit 400.000 Euro höchstdotierten Preis des Institutes.

Grader erhielt bereits zuvor zahlreiche renommierte Auszeichnungen, darunter 2020 den Eric und Sheila Samson Preis des israelischen Premierministers für Innovation und den ersten Preis der „Shell New Energy Challenge“. Die Idee des Forschers könne revolutionär für die Herstellung von grünem Wasserstoff sein, hieß es zur Begründung der Jury von Shell. Grader ist zudem seit 2018 Ehrenmitglied des Israelischen Institutes der Chemieingenieure.