Forscher entwickeln tankbaren in Öl gespeicherten Wasserstoff

Wasserstoff-Autos haben auf heimischen Straßen noch Seltenheitswert. Neben allen Vorteilen gibt es auch entscheidende Nachteile. Forschern ist es gelungen, Wasserstoff in einem wiederverwendbaren Öl zu speichern.

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(c) OMV

Ein Auto, das eine Reichweite von über 500 Kilometern hat, keine Schadstoffe ausstößt und auch nicht ständig an die Steckdose muss, so sieht Toyota die Zukunft. Mit dem Mirai hat der Hersteller das erste Wasserstoff-Auto in die Serienproduktion gestartet. "Das letzte Jahrhundert war das von Benzin und Diesel. Aber jetzt beginnt das Jahrhundert des Wasserstoffs", erklärte Takechi Uchiyamada schon bei der LA Auto Show im November des Vorjahres.

Auch das Land Niederösterreich hat im Juni dieses Jahres angekündigt, das erste Wasserstoffauto in Betrieb zu nehmen. Das Fahrzeug (Hyundai Type ix35 fuel cell) ist vorwiegend in der NÖ Straßenbauabteilung 4 in Wiener Neustadt im Einsatz. Der Antrieb erfolgt über eine Brennstoffzelle, in der Energie freigesetzt wird, die einen Elektromotor antreibt.

Wasserdampf als einzige Emission

Wasserstoff ist unbegrenzt vorhanden und verursacht keine anderen Emissionen als Wasserdampf. Doch dem gegenüber stehen hohe Anschaffungskosten. Der Toyota Mirai kostet derzeit noch mehr als 78.000 Euro. Gängiger sind Preise knapp unter der 100.000-Euro-Grenze. Und Wasserstoff tanken kann man in Deutschland zum Beispiele nur an knapp einem Dutzend Tankstellen. In Österreich ist die Verfügbarkeit von H-Tankstellen noch überschaubarer. In Wien gibt es in der Shuttleworthstraße die Möglichkeit Wasserstoff zu tanken sowie in Asten bei Linz und in Graz-Liebenau. So lange die Auto-Industrie die Serienproduktion von Wasserstoff-Autos forciert, werden auch die Tankstellen nicht ausgebaut. Ein Teufelskreis.

Dabei gäbe es zahlreiche Ressourcen, wo Wasserstoff ohne großen Aufwand als Abfallprodukt anfällt. In den chemischen Betrieben in Hürth bei Köln fallen täglich 20 Tonnen Wasserstoff an, die nicht weiterverwendet werden. Dabei reicht bereits ein Kilogramm, um den Toyota Mirai 100 Kilometer voranzubringen.

Der Knackpunkt: Die negative Energiebilanz

Doch neben aller positiven Punkte, hat Wasserstoff eine negative Energiebilanz. Um zu reinem Wasserstoff zu gelangen, muss dieser unter hohem Einsatz von Energie aus der sehr engen Verbindung mit Sauerstoff, also Wasser, oder aus den Kohlewasserstoffen herausgelöst werden. Derzeit müssen, um die Energie eines Liters Sprit zu erhalten, beinahe drei verbrannt werden. Ein weiterer Nachteil, der sich in den Preisen für solche Autos niederschlägt, ist die notwendige Platinbeschichtung in der Brennstoffzelle.

Hinzu kommt, dass das Speichern von Wasserstoff im Vergleich zu vielen Kohlenwasserstoffen eine niedrige volumenbezogene Energiedichte hat. Die Tanks müssen im Vergleich zu Erdgas einen dreimal so großen Tank haben und es erfordert einen dreimal so hohen Druck, um den Wasserstoff zu speichern. Dabei werden große Energiemengen benötigt.

Forscher aus Jülich arbeiten derzeit an einer effizienten Energiespeicherung von Wasserstoff. Sie forschen nach flüssigen Trägerstoffen, die Wasserstoff speichern können. Diese Trägerstoffe sollen Wasserstoff aufnehmen und mit Hilfe eines Katalysators auch wieder abgeben können. Dadurch werden sie chemisch stabil und können in herkömmlichen Tanks gelagert und transportiert werden.

Ein Katalysator mit zwei Aufgaben

Bei ihren aktuellen Forschungen arbeiten sie daran, einen Katalysator zu entwickeln, der Wasserstoff einlagern wie auch freisetzen kann. Bislang waren dafür zwei unterschiedliche Katalysatoren notwendig. Bei der Suche nach dem richtigen Trägerstoff war wichtig, dass er Wasserstoff mit wenig zusätzlicher Energie aufnimmt, dabei stabil bleibt und sich bei beiden Reaktionen nicht umwandelt. Dabei fiel die Wahl nach einigen Fehlversuchen auf Dibenzyltoluol (DBT). Eine Verbindung aus drei Benzolringen, die 18 Wasserstoffatome aufnehmen kann. Umgerechnet bedeutet das 6,2 Prozent des eigenen Gewichts. Durch die Verbindung mit dem Wasserstoff heißt es Perhydrodibenzyltoluol (H18-DBT).

Derzeit können die Forscher aus einem Kilogramm H18-DBT 2,45 Kilowattstunden Energie gewinnen, die dann wiederum in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt werden. Das entspricht einem Fünftel der Energiedichte bisheriger Kraftstoffe. Nach wie vor hadern die Forscher an der Energiebilanz, denn um den Wasserstoff freizusetzen, werden 0,56 Kilowattstunden Energie benötigt. Bei der Einlagerung des Wasserstoffs wird aber eben genau jene Menge wieder frei. Es geht also Energie verloren, wenn die freiwerdende Energie bei der Einlagerung nicht genutzt wird. Das können die Forscher nicht ändern, aber sie abreiten daran, die Nutzung der Energie möglichst einfach zu machen.

Die Forschungen zeigen nicht nur, dass Wasserstoff künftig wie normaler Treibstoff getankt werden könnte, sondern auch, dass sich der Energieträger auch speichern lässt.

>>> golem.de

(bagre)

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