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Was ist Wasserstoff und wozu kann man ihn verwenden? Hier erfahren Sie das Wichtigste über das aussergewöhnliche, aber sehr verbreitete chemische Element.
Vorkommen und Eigenschaften
Wasserstoff hat die Ordnungszahl 1 im Periodensystem und wurde im Jahre 1766 von dem englischen Chemiker Henry Cavendish entdeckt.Wasserstoff macht 75 % der Gesamtmasse unseres Sonnensystems aus und ist das häufigste chemische Element im Universum. Zugleich ist Wasserstoff, bestehend aus einem Proton und einem Elektron, das Element mit der geringsten Atommasse. Meist tritt Wasserstoff in Form des zweiatomigen Moleküls H2 auf.
Auf der Erde ist Wasserstoff deutlich seltener – und in der Natur üblicherweise nicht in reiner Form, sondern nur gebunden, also als Bestandteil grösserer Moleküle vorhanden. Die bekannteste und häufigste Wasserstoffverbindung ist das Wasser, weshalb Wasserstoff auch ein Bestandteil aller lebenden Organismen ist. Aber auch fast alle organischen Verbindungen sowie viele Mineralien enthalten Wasserstoff. In reiner Form und unter normalen Druck- und Temperaturverhältnissen ist Wasserstoff ein farb- sowie geschmacks- und geruchsloses Gas.
Wasserstoff ist das leichteste uns bekannte Element – etwa 14-mal leichter als Luft. Der Energiegehalt von 1 m3 Wasserstoff entspricht 0,34 Liter Benzin. 1 Liter flüssiger Wasserstoff entspricht 0,27 Liter Benzin, wiegt aber lediglich 70,8 Gramm – und beinhaltet rund dreimal mehr Energie als 1 Kilogramm Diesel oder Benzin. 1 Kilogramm gasförmiger Wasserstoff hat ein Volumen von 11 Kubikmetern und entspricht 2,75 Kilogramm Benzin.
Reiner Wasserstoff wird unter hohem Druck gasförmig (bei rund 350 bar in Druckbehältern aus kohlefaserverstärktem Kunststoff) gelagert und transportiert.
Als Treibstoff für Fahrzeuge reagiert Wasserstoff in einer Brennstoffzelle mit Sauerstoff, wodurch Strom erzeugt wird. Das Brennstoffzellenfahrzeug ist somit ein Elektroauto mit Reichweitenvorteil im Vergleich zu rein batterieelektrischen Fahrzeugen. Beim Einsatz von Wasserstoff in Fahrzeugen entstehen keine lokalen CO2-Emissionen, sondern lediglich Wasserdampf. Regenerativ erzeugt, leistet Wasserstoff einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.
Wasserstoff: Die wichtigsten Fakten
- ist das häufigste Element des Universums und immer chemisch gebunden.
- ist farb- und geruchlos.
- brennt mit unsichtbarer Flamme, die sehr wenig Wärme abstrahlt.
- ist nicht explosiv im Freien
- ist nicht selbstentzündlich
- ist nicht brandfördernd
- ist nicht giftig
- ist nicht radioaktiv
- ist nicht wassergefährdend
- ist nicht krebserzeugend
- ist ein hochwertiger Energieträger
Einsatzgebiete von Wasserstoff
Mit den oben genannten Eigenschaften ist Wasserstoff eine hervorragende Alternative zu fossilen Treibstoffen. Wasserstoff kann in einer Brennstoffzelle elektrische Energie für Autos, LKW oder Schiffe erzeugen. Er kann darüber hinaus auch für den Antrieb von Raketen und Flugzeugen eingesetzt werden. Vorteile bei Fahrzeugen sind die hohe Reichweite, das schnelle Betanken und ein geringes Gewicht gegenüber Elektrofahrzeugen die je nach Reichweite auf entsprechend grosse Batterien angewiesen sind.
In der Industrie dient Wasserstoff zur langfristigen Speicherung grosser Energiemengen und zur Notstromstromversorgung. Auch lässt er sich zu Methan oder anderen flüssigen Brenn- und Treibstoffen weiterverarbeiten und ist ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie.