Wasserstoff rückt als Energieträger in einer nachhaltigen Wirtschaft immer stärker in den Fokus. So eignet sich die Erzeugung des Gases bestens als Puffer, um Überkapazitäten bei der Windstromerzeugung aufzufangen. Wasserstoff kann als Basis für synthetische Kraftstoffe ebenso dienen, wie er sich in Brennstoffzellen wieder in Strom verwandeln lässt. Probleme bereitet nach wie vor die Speicherung des leicht flüchtigen Elements. Die gängigste Methode ist die Verflüssigung des Wasserstoffs unter hohem Druck oder bei extrem niedrigen Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts. Der Haken dabei: Auch hierfür ist Energie erforderlich.
Metallhydride als Wasserstoffspeicher
Eine Alternative ist die Speicherung in Metallhydrid-Tanks. Bei diesem Verfahren wird der Wasserstoff in die Gitterstruktur des verwendeten Metalls eingebunden und bei Bedarf wieder freigesetzt. Im Vergleich zu Drucktanks kann durch das Metallhydridverfahren etwa die doppelte Menge Wasserstoff in einem gleich großen Behälter gespeichert werden.
Allerdings gibt es auch hier ein Problem: Um den Wasserstoff aus dem Metallhydrid freizusetzen, muss dieses erhitzt werden. Hierzu sind bei gängigen Materialien Temperaturen von 300 bis 400 Grad Celsius erforderlich. Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen viel zu viel. Daher wird am Helmholtz-Zentrum Hereon in Geesthacht seit einigen Jahren an einer Verfeinerung der Technologie geforscht.
Kombination verschiedener Hydride
Große Hoffnungen setzen die Wissenschaftler auf die Kombination mehrerer Materialien, genauer gesagt auf das Zusammenwirken von Lithium-Bor- oder Lithium-Stickstoff-Hydriden mit Magnesiumhydrid. In dieser Kombination reagieren beide Hydride miteinander und liefern so zusätzliche Wärme. Dadurch wird der Wasserstoff bei Temperaturen von unter 100 Grad Celsius aus dem Hydrid freigesetzt. Das ist ein erfolgversprechender Fortschritt, für den Einsatz in einem brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeug ist diese Temperatur jedoch immer sehr hoch.
Polymerhülle bietet zahlreiche Vorteile
Ein anderes Problem der leichten Metallhydride konnte das Helmholtz-Team um Thomas Klassen jedoch lösen. Um den Wasserstoff schnell bereitstellen zu können, dürfen sich die Hydridkörnchen bei der Wasserstoffaufnahme nicht zu weit voneinander entfernen. Sonst können sie bei der Freisetzung nicht so gut miteinander reagieren. Die Folge: Die Temperatur sinkt, die Wasserstoffabgabe lahmt.
Die Hereon-Forscher haben nun einen Trick angewandt: Sie »verpacken« die Metallhydride in eine Polymerhülle. Diese hält die Reaktionspartner zusammen, lässt aber gleichzeitig den Wasserstoff durch – und hält schädlichen Sauerstoff fern.
Und die Polymerhülle bietet noch einen weiteren Vorteil. Die Metallhydride können in eine Polymerfolie, die sich aufrollen und verbiegen lässt, eingebettet werden. Dies erlaubt zusätzliche Freiheiten bei der Formgebung des Tanks.
Bildquelle: Wikipedia. Metal Hydride Storage Canisters.jpg. Lizenz: CC BY-SA 4.0