Graphen soll Erdgas-Autos praktikabler machen

Das Kohlenstoff-Material Graphen könnte helfen, Erdgas-Autos praktikabler zu machen. Denn einem Team um den Chemiker James Tour an der Rice University ist es durch das Beimengen von Graphen-Nanobändern gelungen, ein Polymer-Material zu schaffen, das für Gas undurchdringlicher und zugleich deutlich leichter ist als derzeit für Tanks übliche Metalle. Die Entwicklung hat aber auch in einem völlig anderen Bereich großes Potenzial – für dichtere Getränkeflaschen, dank denen Cola und Bier länger halten.

Graphen-Dichtung

Die Forscher haben mit thermoplastischem Polyurethan (TPU) gearbeitet. Dieses Ploymer ist normalerweise sehr durchlässig für Gas – bei Tests mit einer dünnen Schicht zwischen unter Druck stehendem Stickstoff und einem Vakuum ist das Gas in nur 100 Sekunden praktisch komplett entwichen.

Durch die Beimengung von 0,5 Prozent Graphen-Nanobändern hat sich das dramatisch geändert – eine derart graphenversetzte TPU-Schicht war beim gleichen Experiment über 1.000 Sekunden völlig dicht und auch nach 18 Stunden war kaum Stickstoff entwichen.

Das Misch-Material erlaubt also wesentlich dichtere Gastanks. Laut Rice haben es Gasmoleküle 1.000 Mal schwerer zu entweichen. Weitere Tests haben zudem ergeben, dass die 0,5 Prozent Graphen-Nanobänder auch der ideale Anteil sind, um die Festigkeit des Polymers zu steigern. Eine reine Graphen-Schicht dürfte zwar noch dichter sein – aber eine Fertigung in so großen Mengen ist derzeit noch nicht praktikabel. Graphen-Nanobänder dagegen werden Tour zufolge bereits kommerziell massengefertigt.

Tanks und Flaschen

Das neue Wissen gibt den Forschern zusätzliche Hoffnung, dass ihre Entwicklung schnell praktische Anwendung finden könnte. Ein potenzielles Anwendungsgebiet sind Erdgas-Autos. „Metalltanks, die unter Druck stehendes Erdgas aushalten, sind oft viel schwerer als es Autobauern lieb wäre“, erklärt Tour. Das mit Graphen-Nanobändern verstärkte TPU könnte sich hier als ideale Alternative erweisen. Ein zweiter wichtiger Bereich, den das Team im Visier hat, sind Lebensmittel- und speziell Getränkeverpackungen.

Denn in aktuellen Plastikflaschen werden kohlensäurehältige Getränke wie Cola mit der Zeit schal, weil die Flaschen nicht dicht genug sind und die Kohlendioxid-Blasen entweichen. Bei Bier gibt es ein umgekehrtes Problem. „Sauerstoffmoleküle dringen durch das Polastik und lassen das Bier schlecht werden“, erklärt der Chemiker. Mit Kunststofflaschen, die für Gase praktisch undurchlässig sind, könnte Bier viel länger frisch blieben.