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 Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa
27.02.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Neurobiologie - Vorausschauend teilen
27.02.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik