Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Feststoffspeicher für Wasserstoff lässt sich in Minuten befüllen

13.06.2003


Wissenschaftler vom Institut für Nanotechnologie des Forschungszentrums Karlsruhe haben einen Metallhydridtank für Wasserstoff entwickelt, der sich statt in einer Stunde in wenigen Minuten befüllen lässt. Möglich wird dies mithilfe von Nanopartikeln, die als Katalysatoren wirken und die Reaktionszeiten bei der Aufnahme von Wasserstoff extrem beschleunigen.




Wasserstoff wird bislang meist unter extremen Bedingungen getankt und gelagert: entweder gasförmig in Drucktanks mit mehreren hundert bar Überdruck oder flüssig in speziellen Kühltanks bei Temperaturen von unter minus 253 Grad Celsius. Eine mögliche Alternative sind Festkörper aus so genannten Metallhydriden. Diese Materialien nehmen den Wasserstoff auf, halten ihn in ihrer atomaren Struktur fest und geben ihn bei Temperaturerhöhung wieder ab.



Da sie weder extreme Temperaturen noch hohe Drücke erfordern, sind Metallhydridtanks vergleichsweise unkompliziert zu handhaben. Solche Tanksysteme bieten sich daher für mobile Kleinanwendungen wie Laptops oder PDAs, aber auch für den Einsatz in Autos und Bussen an. Bislang hat sich die Technologie jedoch kaum durchgesetzt, da den Vorteilen eine ganze Reihe von Nachteilen gegenüberstehen.

Einer davon ist die noch zu geringe Speicherdichte: Die Natrium-Aluminium-Verbindung Natriumalanat (NaAlH4), derzeit eines der besten Speichermedien, kann lediglich 4,5 Prozent ihres Eigengewichts an Wasserstoff aufnehmen. Das bedeutet, dass beispielsweise rund 100 Kilogramm des Materials benötigt werden, um knapp 5 Kilogramm Wasserstoff zu speichern.

Diese Zahlen sind damit bereits in ähnlichen Größenordnungen wie bei Druck- und Flüssiggastanks. Wegen der geringen Dichte des Materials sind die Tanks jedoch voluminös und nehmen in Fahrzeugen zu viel Platz weg. Ein weiterer Nachteil von Metallhydridspeichern ist zudem die sehr langsame Aufnahme und Abgabe des Wasserstoffs im Material, so dass das Betanken viel Zeit erfordert. Um einen Tank mit Natriumalanat als Speichermedium zu 80 Prozent aufzuladen, musste bisher mit Ladezeiten von über einer Stunde gerechnet werden. Mit den von den Karlsruher Forschern entwickelten Nanopartikeln lässt sich diese Zeit jedoch auf rekordverdächtige 7 bis 8 Minuten verkürzen.

Diese Partikel bestehen aus einem Kern aus 13 Atomen des Metalls Titan, der von einer Hülle aus Lösungsmittelmolekülen umschlossen ist. Diese selbst unter leistungsstarken Elektronenmikroskopen unsichtbaren Kerne wirken als Katalysatoren und beschleunigen die chemische Reaktion, die beim Einbau des Wasserstoffs in die Natrium-Aluminium-Verbindung abläuft.

Hergestellt wird das leistungsfähigere Speichermaterial, indem eine geringe Menge der Nanopartikel mit dem Speichermaterial Natriumalanat vermischt und unter Luftausschluss sehr fein gemahlen wird. Dadurch entsteht eine innige Mischung der beiden Komponenten, ein so genanntes Nanokomposit.

Trotz des Erfolges: Für den Durchbruch in der Speichertechnik seien noch weitere technische Hürden zu nehmen, erläutert Projektleiter Maximilian Fichtner. Wichtigstes Ziel sei es, Speicherdichten von mehr als 6 Prozent zu erreichen. Dieser Wert wird als kritische Grenze angesehen, ab der Metallhydride für die Autoindustrie interessant sein könnten.

Zu den "Baustellen", wie es der Chemiker ausdrückt, gehöre auch das Problem, den Wasserstoff wieder aus dem Speichermaterial herauszulösen: Während beim Betanken durch die chemische Reaktion beim Einbau des Wasserstoffs in die Metallverbindung Wärme frei wird, sind zum Entladen der Tanks Temperaturen von um die hundert Grad Celsius nötig. Diese Wärmeenergie muss von außen zugeführt werden – idealerweise wird die Abwärme der Brennstoffzelle dazu genutzt.

Sollte es gelingen, all diese Schwierigkeiten zu überwinden, rechnet Fichtner damit, dass sich Hydridspeicher durchaus gegenüber Drucktanks und Flüssiggastanks durchsetzen könnten: "Wer einen tauglichen Feststoffspeicher entwickelt, der hat den großen Wurf gelandet."

Ulrich Dewald | Initiative Brennstoffzelle
Weitere Informationen:
http://www.initiative-brennstoffzelle.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Mit unkonfektionierten Kabeln durch die Schaltschrankwand
26.06.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Gehäuse für schwere Steckverbinder in platzsparender Ausführung
26.06.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie