15.03.2011

Poröser Tank

Nanokomposit zur schnellen Speicherung von Wasserstoff hoher Dichte.

 

Nanokomposit zur schnellen Speicherung von Wasserstoff hoher Dichte.

Seit den 1970ern gilt Wasserstoff auf Grund der sauberen Verbrennung als vielversprechende Alternative zu fossilen Brennstoffen. Verglichen mit Benzin ist Wasserstoff leicht, bietet eine höhere Energiedichte und ist leicht verfügbar. Das entscheidende Problem, Benzin als Kraftstoff abzulösen, liegt in der Schwierigkeit, Wasserstoff sicher und in hoher Dichte zu speicher. In den letzten Jahren haben Forscher daher den Ansatz verfolgt, den Wasserstoff in Festköpern zu speichern, wobei eine niedrige Reaktivität gewährleistet sein muss. Allerdings konnten die meisten der geeigneten Strukturen nur kleine Mengen an Wasserstoff absorbieren und mussten zudem stark erhitzt oder gekühlt werden, um die Effizienz des Systems zu erhöhen.

Nun haben Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab, CA, USA) des U.S. Department of Energy (DOE) ein Kompositmaterial entwickelt, das Wasserstoff bei moderaten Temperaturen schnell absorbiert und freigibt. Das Material besteht aus metallischen Magnesium-Nanopartikeln, die in einer Matrix aus Polymethyl-Methacrylate, einem Polymer ähnlich zu Plexiglas, verteilt sind. Eine wesentliche Eigenschaft dieses flexiblen Nanokomposits besteht darin, dass das Metall beim periodischen Befüllen und Entnehmen des Wasserstoffs nicht oxidiert. Zudem bedarf es keiner teuren Schwermetalle als Katalysatoren.

Abb.: Die schematische Darstellung zeigt das Kompositmaterial zum Speichern von Wasserstoff, das aus Magnsium-Nanokristallen in einer Polymermatrix besteht. Das Polymer ist selektiv gasdurchlässig, Sauerstoff und Wasser können nicht eindringen. (Bild: Jeff Urban)

Die Untersuchung der Eigenschaften des Kompositmaterials bei der Aufnahme und Abgabe des Wasserstoffs wurde an der Environmental Technologies Division (EETD) des Berkeley Lab in Zusammenarbeit mit Industriepartnern durchgeführt. In Testprotokollen, die zur Charakterisierung der Speichereigenschaften entwickelt wurden, konnten die Forscher zeigen, dass sich das Material für Wasserstoffspeicher mit hoher Kapazität eignet. Die Ergebnisse demonstrierten die Möglichkeit, mit Kompositen aus nanoskaligen Materialien grundlegende thermodynamische und kinetische Barrieren zu überwinden und Materialkombinationen zu schaffen, die früher schwer vorstellbar erschienen, so die Wissenschaftlicher. Die Erkenntnisse im Materialdesign ließen sich auch auf Batterien oder Brennstoffzellen übertragen.

  

Berkeley Lab / MH

  

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