Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf dem Weg zum Wasserstoffspeicher?

19.04.2011
Magnesiumhydridcluster als Modell für Wasserstoffspeichermaterial im Subnanometerbereich

Das Auto der Zukunft könnte mit einer Brennstoffzelle betrieben werden und Wasserstoff tanken. Aber in was für eine Art von Tank? Wasserstoff ist nicht nur hochexplosiv, sondern braucht als Gas auch ein großes Volumen.

Die Speicherung in Form fester Metallhydride hoher Dichte ist eine besonders sichere Alternative und bringt den Wasserstoff in einem relativ überschaubaren Volumen unter. Da der Tank aber nicht zu schwer und zu teuer sein darf, konzentrieren sich die Forschungen auf Hydride mit leichten, häufig vorkommenden Metallen wie Magnesium.

Sjoerd Harder und seine Kollegen von den Universitäten Groningen (Niederlande) und Duisburg-Essen schlagen nun den molekularen Weg ein: Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnten extrem kleine Partikel, so genannte Cluster, aus molekularem Magnesiumhydrid als Modellsubstanz dienen, um die Prozesse bei der Wasserstoffspeicherung genauer zu untersuchen.

Magnesiumhydrid (MgH2) kann Wasserstoff bei Bedarf freisetzen. Das entstehende Magnesium-Metall könnte dann wieder zum Hydrid reagieren, wenn Wasserstoff an der „Tankstelle“ eingepresst würde. Leider ist das nur eine idealisierte Vorstellung. So ist nicht nur die Geschwindigkeit der Freisetzung und Aufnahme von Wasserstoff ausgesprochen langsam (Kinetik), sondern der Tank arbeitet nur bei höheren Temperaturen (Thermodynamik). Die Hydride, negativ geladene Wasserstoffatome (H─), sind so fest in das Kristallgitter der Magnesiumkationen (Mg2+) eingebunden, dass sich Wasserstoffgas erst oberhalb von 300 °C freisetzen lässt.

Eine besonders intensive Mahlung macht inzwischen nanokristalline Materialien zugänglich, die aufgrund ihrer großen Oberfläche Wasserstoff rasch aufnehmen und freisetzen. Die hohe Stabilität des Magnesiumhydrids macht dennoch hohe Freisetzungstemperaturen notwendig. Kürzlich vorgenommenen Computerberechnungen zufolge sollten winzigste Partikel aus wenigen Atomen, so genannte Cluster, den Wasserstoff bereits deutlich unterhalb von 300 °C abgeben. Cluster mit weniger als 20 Mg2+-Ionen sind kleiner als ein Nanometer und verhalten sich anders als der Feststoff. Ihre Hydridionen haben weniger Mg2+-Ionen als nächste Nachbarn und sind daher schwächer gebunden. Allerdings ist es extrem schwer, solche winzigen Cluster durch Mahlen herzustellen.

Harders Team macht es nun umgekehrt: Statt größere Partikel zu zekleinern, bauen sie Magnesiumhydrid-Cluster aus Molekülen auf („Bottom-up“-Ansatz). Die Herausforderung dabei ist, solche Cluster davon abzuhalten, in hochstabile Feststoffe weiterzureagieren. Den Forschern gelang das mit einem speziellen Ligandensystem, d. h. Molekülen, die den Cluster „einfangen“. Der Cluster selbst besteht aus acht Mg2+ und zehn H– Ionen und erinnert an die Form eines Schaufelrades. Erstmals konnte gezeigt werden, dass molekulare Cluster Wasserstoff in der Tat bereits bei Temperaturen um 200 °C freisetzen.

Dieser bisher größte Magnesiumhydridcluster ist zwar nicht als Wasserstoffspeicher praktikabel, wirft aber ein neues Licht auf aktuelle Fragestellungen. Der Cluster lässt sich leicht mit molekularen Methoden untersuchen und könnte als Modellsystem einen detaillierten Einblick in die Vorgänge bei der Wasserstoffspeicherung gewähren.

Angewandte Chemie: Presseinfo 15/2011

Autor: Sjoerd Harder, University of Groningen (Netherlands), http://www.rug.nl/scheikunde/onderzoek/scholen/stratingh/groepen/molan/index

Angewandte Chemie 2011, 123, No. 18, 4242–4246, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201101153

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie