Wasserstoff (H2), die Verbindung aus zwei Wasserstoffatomen, ist das häufigste chemische Element im Universum. Im Periodensystem der Elemente steht das Wasserstoffatom als leichtestes aller Elemente an erster Stelle. Die meisten Menschen denken beim Thema Wasserstoff an den viele Jahre zurückliegenden Chemieunterricht: Wird ein Reagenzglas mit Wasserstoff an eine offene Flamme gehalten, folgt mit einem lauten Knall die Freisetzung einer enormen Menge an Energie und es entsteht Wasser – die sogenannte Knallgasreaktion.

In den letzten Jahren wird Wasserstoff im Alltag zunehmend an anderen Stellen abseits des Chemieunterrichts präsent. Wasserstoff bewegt wortwörtlich die Studierenden auf dem Campus des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Dort pendeln seit 2013 zwei sogenannte „KIT-H2-Shuttle“, Personenbusse mit Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid-Antrieb, zwischen den KIT-Standorten Campus Nord und Campus Süd. Ende 2017 eröffnete die erste öffentliche Wasserstofftankstelle für Brennstoffzellenfahrzeuge in Karlsruhe. Die Besonderheit hierbei: Der Wasserstoff wird direkt an der Tankstelle vor Ort mit einem Elektrolyseur hergestellt, der den Strom von einer Photovoltaikanlage auf dem Dach der Tankstelle bezieht.

Die Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff beschränken sich bei Weitem nicht nur auf Anwendungen mit Brennstoffzellen. Der Großteil des Wasserstoffs wird nach wie vor für chemische Prozesse in der Industrie benötigt, beispielsweise wird weltweit etwas mehr als die Hälfte des industriell produzierten Wasserstoffs für die Ammoniaksynthese verwendet.
Wasserstoff als Energieträger ermöglicht zudem eine schnelle Speicherung und Umwandlung von Energie. Werden beispielsweise ein Windrad oder eine Photovoltaikanlage mit einem Elektrolyseur verbunden, so lässt sich der gewonnene Strom für die Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse verwenden. Der Wasserstoff lässt sich flüssig oder gasförmig speichern, transportieren und wiederum mittels einer Brennstoffzelle in Strom umwandeln.

Spätestens mit der Verabschiedung der Nationalen Wasserstoffstrategie durch das Bundeskabinett am 6. Juni 2020 sind die Weichen gelegt worden, die Wasserstofftechnologien zu einem zentralen Geschäftsfeld der deutschen Exportwirtschaft zu entwickeln. Die Nationale Wasserstoffstrategie besteht aus 38 Maßnahmen, die der Bundesregierung Ziele setzen für die künftige Erzeugung, den Transport, die Nutzung und Weiterverwendung von Wasserstoff und damit für entsprechende Innovationen und Investitionen.

Eine zentrale Rolle spielen hierbei Universitäten und Forschungseinrichtungen, welche an den Technologien, Konzepten und Strategien zur Nutzung von Wasserstoff forschen. Im Folgenden stellen sich vier verschiedene Institute des KIT und ihre Forschung zum Thema Wasserstoff in jeweils einem Artikel vor: