Metallhydride
Schlüsselmaterial für Wasserstoffspeicherung gefunden
In Elektromobilen wird Wasserstoff bislang bei bis zu 900 bar in Druckgasbehältern gespeichert. Im Helmholtz-Zentrums Geesthacht wurde ein neues Material zur Feststoffspeicherung von Wasserstoff entwickelt, das bei niedrigen Drücken und kleinem Volumen große Ladekapazitäten besitzt.
Für den mobilen Einsatz wird Wasserstoff derzeit meist in Druckgasbehältern gespeichert, die ein relativ großes Volumen aufweisen und den entsprechenden Platz in den Fahrzeugen einnehmen. Zum Laden werden zudem hohe Drücke von bis zu 900 bar benötigt. Um diesen Belastungen standhalten zu können, müssen spezielle Behälter aus hochwertigen, nicht recycelbaren faserverstärkten Polymerwerkstoffen verwendet werden.
Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Geesthacht arbeiten seit Ende der 1990er Jahre an der Entwicklung sogenannter Feststoffspeicher. »Wir untersuchen seit vielen Jahren die Möglichkeit, komplexe Leichtmetall-Hydride als Speichermedien zu nutzen«, erklärt Dr. Claudio Pistidda, Materialforscher am Helmholtz-Zentrum Geesthacht und einer der Autoren der aktuellen Publikation.
Auf weniger Raum speichern diese Systeme mehr Wasserstoff als die Hochdrucktanks, und das bei signifikant niedrigeren Ladedrücken. Damit eignen sie sich gut für den Einsatz als Wasserstofftanks in künftigen Elektromobilen.
»Eines der großen Probleme bei der Suche nach dem richtigen Material war dass sich mit jedem Laden die Speicherkapazität verringert ha«, sagt Pistidda. Ein ähnliches Problem ist bei wieder aufladbaren Batterien bekannt: sie verlieren mit steigender Zyklen zahl kontinuierlich ihre Kapazität durch mechanische Spannungen und unerwünschte Reaktionen an den Elektroden, und haben daher eine begrenzte Lebensdauer.
Zum ersten Mal konnten Pistidda und seine Kollegen im Labor nachweisen, dass Calciumborhydrid unter Zugabe von Magnesium-Nickel-Hydrid den aufgenommenen Wasserstoff nicht nur freisetzen kann, sondern dass das System während der Wiederbeladung mit Wasserstoff auch in seine ursprüngliche chemische Struktur zurückkehrt und somit als langfristig nutzbarer vollreversibler Speicher zur Verfügung steht.
»Damit haben wir einen echten Durchbruch auf dem Weg zur Entwicklung neuartiger Wasserstoffspeichermaterialien für mobile und stationäre Anwendungen erreicht«, freut sich Dr. Claudio Pistidda. »Der entdeckte Reaktionsweg vermeidet unerwünschte Seitenreaktionen, die ansonsten eine Wiederbeladung mit Wasserstoff behindern. Das neue Material eröffnet damit eine hervorragende Perspektive für langfristig nutzbare Energiespeicher«.
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
