Polymere halten die Hydridkörnchen zusammen

Um den Wasserstoff schnell bereitstellen zu können, dürfen sich die Hydridkörnchen beim Beladen nicht allzu weit voneinander entfernen. Sonst können sie später beim Entladen nicht mehr so gut miteinander reagieren. Dafür sorgen die Polymere.

"In der Kombination mit den Polymeren haben wir kleine Compartments geschaffen", sagt Klassen. "Die Reaktionspartner sind darin mit den Polymeren eingeschlossen und können sich nicht weit voneinander entfernen, so dass das Material sich schnell und be- und entladen lässt."

Das zweite Problem, das das Polymer löst, ist die Zyklenstabilität des Speichers: Außer Wasserstoff kann sich auch Sauerstoff an die Metalle anlagern. Sauerstoff verlässt dann seinen Platz aber nicht mehr und blockiert ihn dauerhaft. Das bedeutet: Je mehr Sauerstoffmoleküle sich anlagern, desto mehr verliert der Speicher an Kapazität. Das verhindert das Polymer, es lässt keinen Sauerstoff durch.

Der Polymer-Trick wurde beobachtet

Bei den Leichtmetallhydriden sei die Zyklenstabilität bislang etwas schwierig gewesen, sagt Klassen. "Mit den Polymeren kann man das sehr gut lösen." Dieser "Polymer-Trick" sei zwar bereits seit einiger Zeit im Labor bekannt gewesen, heißt es in einer Mitteilung des Hereon. Doch erst jetzt sei sichtbar gemacht worden, was sich dabei genau abspiele.

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Thomas Klassen vom HZG mit einem der neuartigen Wasserstofftanks (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Die Metallhydride in Polymere einzubetten, hat schließlich noch einen Vorteil: Es eröffnet mehr Möglichkeiten bei den Tanks. Bisher war die Idee, das Metallpulver zu Tabletten zu pressen. Diese werden dann auf ein Rohr aufgefädelt, das durch den Tank verläuft. Jetzt können die Metalle in dünne Polymerfolien eingebettet werden. Diese Folien lassen sich dann aufrollen. Das bietet mehr Freiheit bei der Gestaltung der Tankform und Vorteile bei der Fertigung.

Fortschritte gab es aber nicht nur bei den leichten Metallhydriden. "Wir haben ja ganz verschiedene Materialien, die Wasserstoff speichern können", sagt Klassen. So hat das Hereon mehrere Projekte mit Speichern aus schwereren Metallhydriden gestartet. Diese haben den Vorteil, dass sie mit deutlich niedrigeren Temperaturen betrieben werden können. Eine Titan-Eisen-Legierung etwa gibt genügend Wasserstoff schon bei Raumtemperatur frei.

Das macht den Umgang natürlich einfacher. Aber wegen des hohen Gewichts eignen sich diese Raumtemperatur-Hydride nicht für Fahrzeuge. Ein Tank mit einer Titan-Eisen-Legierung, der fünf Kilogramm Wasserstoff speichern soll, würde 500 Kilogramm wiegen, ein Leichtmetallhydrid-Speicher mit gleicher Kapazität etwa die Hälfte.

Bei einem Projekt zur Kopplung unterschiedlicher Energiesektoren, an dem Hereon mitarbeitet, kommt es auf das Gewicht nicht an.