Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Geesthacht haben gemeinsam mit europäischen Partnern einen Durchbruch bei der Entwicklung neuartiger Wasserstoffspeicher für mobile und stationäre Anwendungen erreicht. Nach eigenen Angaben haben sie ein neues Material zur Feststoffspeicherung von Wasserstoff entwickelt. Die Ergebnisse der Wissenschaftler wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Journal of Material Chemistry“ veröffentlicht.
Bisher bestand das Problem bei Feststoffspeichern darin, dass sich die Speicherkapazität mit jedem Laden verringert hat. Ein ähnliches Problem ist bei wieder aufladbaren Batterien bekannt: sie verlieren mit steigender Zyklenzahl kontinuierlich ihre Kapazität durch mechanische Spannungen und unerwünschte Reaktionen an den Elektroden, und haben daher eine begrenzte Lebensdauer.
Neues Material sorgt für längere Lebensdauer
Nach vielen Jahren der Forschung haben die Wissenschaftler in Geesthacht nun ein neues Material für Feststoffspeicher entwickelt, das dieses Problem möglicherweise lösen kann. Dazu wurden Metallhydride in einer neuartigen Weise kombiniert. Zum ersten Mal konnten Claudio Pistidda, Materialforscher am Helmholtz-Zentrum Geesthacht, und seine Kollegen im Labor nachweisen, dass Calciumborhydrid unter Zugabe von Magnesium-Nickel-Hydrid den aufgenommenen Wasserstoff freisetzen kann. Während der Wiederbeladung mit Wasserstoff kehrt das System in seine ursprüngliche chemische Struktur zurück und steht somit als langfristig nutzbarer vollreversibler Speicher zur Verfügung.
„Damit haben wir einen echten Durchbruch auf dem Weg zur Entwicklung neuartiger Wasserstoffspeichermaterialien für mobile und stationäre Anwendungen erreicht“, sagte Pistidda. „Der entdeckte Reaktionsweg vermeidet unerwünschte Seitenreaktionen, die ansonsten eine Wiederbeladung mit Wasserstoff behindern. Das neue Material eröffnet damit eine hervorragende Perspektive für langfristig nutzbare Energiespeicher“.
Feststoffspeicher weisen viele Vorteile gegenüber Hochdruckspeichern auf
Die neuartigen Speicher-Systeme können mehr Wasserstoff auf weniger Raum speichern als Hochdrucktanks, die herkömmlicherweise in Fahrzeugen eingesetzt werden und ein relativ großes Volumen aufweisen. Abgesehen davon erfordern die Feststoffspeicher einen signifikant niedrigeren Ladedruck als Hochdrucktanks, die mit Drücken von bis zu 900 bar geladen werden. Um diesen Belastungen standhalten zu können, müssen für Hochdruckspeicher spezielle Behälter aus hochwertigen, nicht recycelbaren faserverstärkten Polymerwerkstoffen verwendet werden. Die Feststoffspeicher seien dagegen kostengünstiger und umweltfreundlicher.