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Wasserstoff sicher speichern

Der Metallhydrid-Verbundwerkstoff in Pellet-Form. (Foto: © Fraunhofer IFAM)
Der Metallhydrid-Verbundwerkstoff in Pellet-Form. (Foto: © Fraunhofer IFAM)

Für die Energieversorgung der Zukunft ist er ein besonderer Stoff – der Wasserstoff: als Speicher für Erneuerbare Energien oder als schadstoffarmer Antrieb für Verbrennungsmotoren. Er gasförmig oder flüssig gelagert werden – oder in Metallhybriden.

31.07.2016 – Im Zuge der Energiewende und der Energieversorgung vornehmlich mit Erneuerbaren Energien und deren Speicherung gewinnt Wasserstoff an Bedeutung. Möglich ist die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in Druckbehältern, von flüssigem Wasserstoff in vakuumisolierten Behältern oder die Einlagerung von Wasserstoff in Metallhydriden. Darin kann der Wasserstoff in einer noch höheren Dichte als im flüssigen Zustand gespeichert werden. Metallhydride eignen sich sowohl als Wasserstoffspeicher als auch für die thermochemische Wärmespeicherung. Die Speicherung von Wasserstoff in Metallhydriden ist von allen Möglichkeiten am sichersten und vor allem für Fahrzeuge daher interessant.

Metallhydride speichern zwar Wasserstoff und Wärme doch der Einsatz in thermochemischen Speichern wird durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Materials erschwert. Die Aufnahme und Abgabe von Wasserstoff erfolgt daher in den Metallhydriden nur langsam, die Einsatzmöglichkeiten sind dadurch eingeschränkt, Ladezeiten dauern zu lange, etwa beim Auto. Um die Be- und Entladeleistung also zu steigern wird das Material im Verbund mit hochwärmeleitendem Graphit zu Pellets verarbeitet. Graphit ist besonders kostengünstig und seine Wärmeleitfähigkeit sehr hoch, so Forscher. Kupfer als metallische Alternative würde zwar dessen Leitfähigkeit noch übertreffen – doch das Metall wäre für große Speicher viel zu teurer, sagen die Wissenschaftler.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart kombinieren in dem Verfahren die Hydride mit Graphit also zu einem Verbundwerkstoff und pressen ihn zu zylindrischen Pellets. Mit der Komprimierung steigt auch die Speicherdichte. So erreiche man mit unterschiedlichen Metallhydriden, den Temperaturbereich von der Raumtemperatur bis zu 400 Grad Celsius abzudecken.

Besonders vielversprechende Ergebnisse zeigten die Hydride für den Niedertemperaturbereich. Den Forschern gelang es, zuverlässige und preiswerte Herstellungsverfahren unter Umgebungsbedingungen zu entwickeln. Der Verbundwerkstoff erwies sich in Tests als langzeitstabil und robust und eigne sich daher gut für Brennstoffzellen oder Wasserstoff-Verbrennungsmotoren. na


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