Grüner Wasserstoff soll künftig einer der zentralen Energieträger unseres Energiesystems sein. Ihn sicher, kompakt und dennoch umweltfreundlich zu speichern, ist nach wie vor eine große Herausforderung. Forschende am Helmholtz-Zentrum Hereon haben nun eine Lösung entwickelt, die diese Anforderungen erfüllt und durch das Recycling von Metallabfällen aus der Industrie einen Einstieg in die Kreislaufwirtschaft ermöglicht.
Metallhydride bieten hohe Speicherdichte
Speicher aus Metallhydriden könnten nach Ansicht der Wissenschaftler eine attraktive Lösung für die Wasserstoff sein, insbesondere für Anwendungen, bei denen das Volumen und die Sicherheit des Speichersystems eine Rolle spielen - zum Beispiel bei der stationären Speicherung in Wasserstofftankstellen oder auf Schiffen. Sie bieten eine sehr hohe Speicherdichte. Für die Herstellung dieser Materialien werden in der Regel hochreine Metalle verwendet, schreibt das Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie in einer Presseinformation. Trotz ihrer Vorteile stellten der Abbau und die großtechnische Herstellung aber eine starke Belastung für die Umwelt dar, da sie unter anderem große Mengen an Treibhausgasen freisetzen. Forschende des Instituts haben nun gezeigt, dass sich hochwertige Wasserstoffspeicher auch aus weniger reinen Metallabfällen aus der Industrie herstellen lassen.
Einstieg in die Kreislaufwirtschaft
„Ansätze der Kreislaufwirtschaft für die Herstellung von Wasserstoffspeichermaterialien zu nutzen, ermöglicht es uns, die Energieherausforderungen unserer Zeit auf eine nachhaltigere Weise anzugehen“, sagt Dr. Claudio Pistidda, Wissenschaftler am Institut für Wasserstofftechnologie. Zumal es laut Institut dem Forscherteam es gelungen ist, ansonsten nicht recycelbare Materialien für deren Herstellung zu verwenden. „Unsere Forschung eröffnet einen neuen Weg zur Entwicklung umweltfreundlicher Materialien für Hochleistungs-Wasserstoffspeicheranwendungen“, so Pistidda.
So funktioneren die Speicher
Im Vergleich zu herkömmlichen Druck- oder Flüssigwasserstofftanks sind laut Hereon-Institut Metallhydride eine attraktive Lösung, um Wasserstoff bei niedrigen Drücken und moderaten Temperaturen zu speichern. Die zu feinen Pulvern gemahlenen Metallverbindungen haben eine hohe Affinität für Wasserstoff. Sobald sie diesem ausgesetzt sind, führt die hohe Affinität zum Bruch der Bindungen zwischen den beiden Wasserstoffatomen des Wasserstoffmoleküls (H2). Danach gehen die Metalle eine Bindung mit den einzelnen Wasserstoffatomen ein, wodurch Hydrid-Spezies entstehen.
Dieser Prozess lässt sich leicht umkehren, indem der zuvor aufgebrachte Wasserstoffdruck zur Herstellung der Hydride verringert oder indem die Temperatur erhöht wird, so das Institut. Wie ein Schwamm, der Wasser aufsauge, könnten so Metallhydride Wasserstoff in erstaunlichen Mengen binden und schnell wieder abgeben. (kw)
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