Deakin University speichert Wasserstoff als Pulver

Transport und Speicherung. Zwei Begriffe, die bei der Einführung von Wasserstoff als sauberer Energiequelle für die Industrie und den Verkehr der Zukunft eine gewaltige Herausforderung darstellen. Für beide Probleme haben Forschende des Institute for Frontier Materials (IFM) der Deakin University in Australien eine Lösung gefunden.

Die Schwierigkeiten sind längst bekannt: Nicht nur die Gewinnung von Wasserstoff ist kostspielig und benötigt enorme Energiemengen, um ihn von anderen Elementen zu trennen – in der Natur kommt dieses chemische Element stets gebunden vor. Auch seine Speicherung ist teuer und kompliziert.

Als Gas gelagert, benötigt Wasserstoff kostspielige Hochdrucktanks mit mehr als 600 bar Druck. In flüssiger Form muss Wasserstoff bei Temperaturen unter -252 °C gehalten werden, was wiederum einen hohen Energieaufwand bedeutet.

Der dritte Weg für Wasserstoff

Weder flüssig noch gasförmig: Den Wissenschaftlern des Institute for Frontier Materials der Deakin University ist es gelungen, Wasserstoff als Pulver zu speichern.

Das neue Verfahren – erstmals in der Fachzeitschrift Materials Today beschrieben – eröffnet eine neue Möglichkeit, grosse Gasmengen sicher abzutrennen, zu lagern und zu transportieren. Dabei wird nur ein kleiner Teil der Energie benötigt und es entsteht keinerlei Abfall.

Die Entdeckung ist derart bedeutsam und stellt einen so grossen Fortschritt beim Wissen über Gasabscheidung und -speicherung dar, dass der leitende Forscher Dr. Srikanth Mateti den Versuch nach eigenen Angaben 20 bis 30 Mal wiederholte, um zu glauben, was geschah.

Wasserstoffpulver: Wie funktioniert es?

Die gefundene Methode basiert auf Mechanochemie: Wasserstoff wird mithilfe mechanischer Kräfte eingefangen. Dafür kommt eine Stahlkugelmühle zusammen mit Borpulver aus Bornitrid zum Einsatz.

In dieses Gerät wird Wasserstoff eingebracht, sodass das Gas schliesslich im Bornitridpulver eingeschlossen wird. Während sich die Kammer mit zunehmend höherer Geschwindigkeit dreht, lösen die Zusammenstösse der Kugeln mit dem Pulver und der Kammerwand eine Reaktion aus. Dadurch wird das Gas vom Pulver aufgenommen. Nach Angaben der IFM-Forschenden lässt sich der Wasserstoff anschliessend bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck sehr einfach lagern und transportieren.

Laut IFM fällt dabei kein Abfall an. Das Verfahren benötigt weder aggressive Chemikalien noch entstehen Nebenprodukte.

„Bornitrid selbst wird als Chemikalie der Stufe 0 eingestuft, also als äusserst sicher und stabil.“

Nachdem der Wasserstoff von diesem Material aufgenommen wurde, kann er sicher und unkompliziert befördert werden. Auch seine Freisetzung ist einfach: Das Material muss lediglich unter Vakuum erhitzt werden.

Vom Labor zur Produktion im grossen Massstab

In der aktuellen Forschungsphase konnte das IFM-Team das Verfahren im kleinen Massstab erproben und etwa zwei bis drei Liter Material abtrennen. Nun hoffen die Forschenden auf Unterstützung aus der Industrie, damit der Prozess in einem Pilotprojekt hochskaliert werden kann.

„Wir haben gezeigt, dass es eine Alternative gibt. Sie benötigt weder hohen Druck noch niedrige Temperaturen und bietet eine deutlich günstigere und sicherere Möglichkeit, Produkte wie wasserstoffbetriebene Fahrzeuge zu entwickeln.“

Diese Entdeckung ist das Ergebnis von drei Jahrzehnten Entwicklung und Forschung. Das IFM geht davon aus, dass nach der Validierung des gesamten Verfahrens hinsichtlich Kosten und Effizienz eine Revolution bei der Speicherung und Nutzung von Energie bevorstehen könnte.

Quelle: Deakin University