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StartseiteForschung aktuellDer Weg zum mobilen Wasserstoffspeicher29.03.2006

Der Weg zum mobilen Wasserstoffspeicher

Festkörperphysik diskutieren mögliche Speicherarten für den Energieträger

Physik. - Wasserstoff gilt als ein Energieträger der Zukunft. Für den Einsatz etwa in Kraftfahrzeugen muss man das flüchtige Element aber transportieren und lagern - keine leichte Aufgabe. Auf der Dresdner Frühjahrstagung der Festkörperphysik haben Wissenschaftler jetzt eine Roadmap für den mobilen Wasserstoffspeicher von morgen vorgestellt.

Brennstoffzellenbusse sind zurzeit in europäischen Großstädten wie hier in Madrid im Testbetrieb. (DaimlerChrysler)
Brennstoffzellenbusse sind zurzeit in europäischen Großstädten wie hier in Madrid im Testbetrieb. (DaimlerChrysler)

Im Prinzip gibt es drei Möglichkeiten, Wasserstoff zu speichern: verflüssigt in einem Tank, gasförmig oder in fester Form gebunden. Der Flüssigkeitsspeicher ist beispielsweise vom Space Shuttle bekannt. Dessen Haupttank ist mit Wasserstoff gefüllt. Damit das Element flüssig bleibt, muss der Tank aufwändig gekühlt werden. Für mobile Anwendungen im Auto ist das nicht praktikabel: 30 Prozent der im Wasserstoff gespeicherten Energie wären nötig, nur um ihn flüssig zu halten.

Das Gewicht ist auch beim gasförmigen Transport von Wasserstoff ein Problem. Um eine ausreichende Energiedichte zu erhalten, muss das Gas in Drucktanks komprimiert werden. Solche Tanks mit ihren dicken Wänden sind aber relativ schwer. Dennoch wird diese Methode bereits eingesetzt, etwa in Brennstoffzellenbussen. Wegen der großen Tanks ist hier die Reichweite aber recht mager.

Beim Speichern von Wasserstoff in fester Form weckten die so genannten Karbon-Nanotubes aus der Nanotechnologie vor Jahren Hoffungen auf einen eleganten Ausweg. Die mikroporösen Strukturen saugen den Wasserstoff in sich auf. In der Praxis konnte mit dieser Technik aber bislang kein entscheidender Durchbruch erzielt werden.

Dennoch gilt die Speicherung in fester Form als der Königsweg. Statt auf die winzige Kohlenstoffröhren setzt man inzwischen auf Salze, die so genannten Metallhydride. Das sind Verbindungen aus Übergangsmetallen wie Palladium. Wasserstoff lagert sich in ihnen nicht als Molekül, sondern atomar ein, wenn man ihn mit leichtem Druck in die Metallhydride presst. Zum Entladen des Wasserstoffs wird der Speicher dann leicht erwärmt. Der Vorteil: Die Energiedichte ist doppelt so groß wie bei flüssigem Wasserstoff, für den Transport braucht man also weniger große Behältnisse. Die Atome sind in dem Festkörper quasi eingeklemmt und können nicht so frei schwingen wie in einer Flüssigkeit. Dadurch kann man den Wasserstoff dichter packen.

Jedoch sind die Übergangsmetalle relativ schwer. Für mobile Anwendungen sind solche Speicher also auch nicht ideal. Ein Ausweg könnten die so genannten komplexen Hydride darstellen. Auch das sind salzförmige Verbindungen aus Lithium, Mangan, Calcium, Aluminium oder Bor. Als Wasserstoffspeicher sind sie etwa zehn Mal effizienter als Metallhydride. Allerdings gilt auch für sie: Ihre Energiedichte erreicht im besten Fall nur halb so gute Werte wie der heute in Kraftfahrzeugen übliche Benzintank.

[Quelle: Ralf Krauter]

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