" Hinter diesen Stahltüren sind unsere Experimentiervorrichtungen. Wenn ich die jetzt mal öffne, die Stahltür, und wenn wir jetzt hier reingehen und reinschauen, dann sehen wir Messeinrichtungen, in denen unter verschiedensten Druck- und Temperaturbedingungen Experimente stattfinden."
Das Labor, in dem Michael Felderhoff steht, sieht aus wie ein Bunker. Grundfläche vielleicht fünf Quadratmeter, dafür um so höhere und dickere Stahlbetonwände, nackt und weiß. In einer Ecke steht eine Gasflasche mit Wasserstoff, dem vermeintlichen Energieträger der Zukunft. Die gasförmige Speicherung bringt jedoch Nachteile mit sich: Man braucht hohe Drücke oder ein großes Volumen, um eine größere Menge Wasserstoff zu speichern. Schließlich will man ja mit dem Wasserstoffauto der Zukunft auch mindestens 500 Kilometer ohne Tankstopp fahren. Auch flüssiger Wasserstoff ist keine optimale Lösung. Er ist unter minus 252 Grad kalt. Michael Felderhoff erforscht im Max-Planck-Institut in Mülheim an der Ruhr eine weitere Möglichkeit zur Wasserstoffspeicherung: Metallhydride.
" Metallhydride sind Verbindungen aus Metallen und Wasserstoffen, es sind Feststoffe. Das heißt, die Speicherung von Wasserstoff findet in einem Festkörper statt."
Das Prinzip gibt es schon seit langem. Auch im Brennstoffzellen-U-Boot U31, vor wenigen Jahren bei der Bundesmarine in Dienst gestellt, wird der Wasserstoff auf diese Art und Weise gespeichert. Die Schwermetallhydride, die dabei eingesetzt werden, haben aber nur eine geringe Speicherkapazität. Sie haben also im Vergleich zum Wasserstoff ein sehr hohes Gewicht.
" Beim Einsatz in einem U-Boot ist das Gewicht, das Sie benötigen, um große Mengen Wasserstoff zu speichern, nicht entscheidend. Entscheidend ist das Gewicht, wenn Sie an andere Anwendungen denken - sprich mobile Anwendungen, im Automobil oder auch bei kleineren Anwendungen, sprich bei Laptops, bei Camcordern und dergleichen."
Deshalb setzen Felderhoff und sein Team auf Leichtmetalle, etwa Natrium und Aluminium. In der Verbindung Natriumalanat können Sie schon fünf Gewichtsprozent Wasserstoff speichern. In einem 100 Kilogramm schweren Autotank ließen sich also fünf Kilo Wasserstoff transportieren. Das reicht für etwa 500 Kilometer. Nicht nur die Speicherkapazität, auch die Geschwindigkeit des Betankens konnten die Mülheimer Wissenschaftler verbessern. Dazu mischen sie dem feinen Natriumalanat-Pulver im Tank die Elemente Titan, Cer oder Scandium bei. Diese wirken als Katalysatoren, beschleunigen also die Reaktion. Von der Marktreife ist die Technik dennoch ein Stück entfernt:
" Da es sich um eine chemische Reaktion handelt, bei der Reaktion des Metalls mit Wasserstoff unter Bildung des Metallhydrides, wird eine große Menge Wärme frei. Und diese Wärme muss abgeführt werden. Das heißt also, Sie brauchen einen guten Wärmetauscher, der hohe Leistung hat, um die Wärme innerhalb der kurzen Zeit abführen zu können. Ein Problem, das Ingenieure lösen müssen. Ein Problem, das lösbar ist, das aber schon erheblichen technischen Aufwand mit sich bringen kann."
Um so geringer der Aufwand bei der Entnahme des Wasserstoffs. Dazu muss das Metallhydrid erwärmt werden. Nichts leichter als das: Die Abwärme der Brennstoffzelle bietet sich hier geradezu an.
Die ersten Serienmodelle von Wasserstoffautos werden wohl einen Gastank für Wasserstoff haben, da ist sich auch Michael Felderhoff sicher. Doch wenn die Leichtmetallhydrid-Speicherung ihre Feuerprobe beim Einsatz in Notebooks und anderen Kleingeräten bestanden hat, könnte sie auch in Autos eingesetzt werden. Falls sich die Probleme mit Wärme, Druck und Aufladegeschwindigkeit nicht lösen lassen, wäre es auch denkbar, ein Kartuschensystem zu verwenden. Dann würde an der Wasserstofftankstelle einfach der leere Tank gegen einen neuen, vollen ausgetauscht.
Das Labor, in dem Michael Felderhoff steht, sieht aus wie ein Bunker. Grundfläche vielleicht fünf Quadratmeter, dafür um so höhere und dickere Stahlbetonwände, nackt und weiß. In einer Ecke steht eine Gasflasche mit Wasserstoff, dem vermeintlichen Energieträger der Zukunft. Die gasförmige Speicherung bringt jedoch Nachteile mit sich: Man braucht hohe Drücke oder ein großes Volumen, um eine größere Menge Wasserstoff zu speichern. Schließlich will man ja mit dem Wasserstoffauto der Zukunft auch mindestens 500 Kilometer ohne Tankstopp fahren. Auch flüssiger Wasserstoff ist keine optimale Lösung. Er ist unter minus 252 Grad kalt. Michael Felderhoff erforscht im Max-Planck-Institut in Mülheim an der Ruhr eine weitere Möglichkeit zur Wasserstoffspeicherung: Metallhydride.
" Metallhydride sind Verbindungen aus Metallen und Wasserstoffen, es sind Feststoffe. Das heißt, die Speicherung von Wasserstoff findet in einem Festkörper statt."
Das Prinzip gibt es schon seit langem. Auch im Brennstoffzellen-U-Boot U31, vor wenigen Jahren bei der Bundesmarine in Dienst gestellt, wird der Wasserstoff auf diese Art und Weise gespeichert. Die Schwermetallhydride, die dabei eingesetzt werden, haben aber nur eine geringe Speicherkapazität. Sie haben also im Vergleich zum Wasserstoff ein sehr hohes Gewicht.
" Beim Einsatz in einem U-Boot ist das Gewicht, das Sie benötigen, um große Mengen Wasserstoff zu speichern, nicht entscheidend. Entscheidend ist das Gewicht, wenn Sie an andere Anwendungen denken - sprich mobile Anwendungen, im Automobil oder auch bei kleineren Anwendungen, sprich bei Laptops, bei Camcordern und dergleichen."
Deshalb setzen Felderhoff und sein Team auf Leichtmetalle, etwa Natrium und Aluminium. In der Verbindung Natriumalanat können Sie schon fünf Gewichtsprozent Wasserstoff speichern. In einem 100 Kilogramm schweren Autotank ließen sich also fünf Kilo Wasserstoff transportieren. Das reicht für etwa 500 Kilometer. Nicht nur die Speicherkapazität, auch die Geschwindigkeit des Betankens konnten die Mülheimer Wissenschaftler verbessern. Dazu mischen sie dem feinen Natriumalanat-Pulver im Tank die Elemente Titan, Cer oder Scandium bei. Diese wirken als Katalysatoren, beschleunigen also die Reaktion. Von der Marktreife ist die Technik dennoch ein Stück entfernt:
" Da es sich um eine chemische Reaktion handelt, bei der Reaktion des Metalls mit Wasserstoff unter Bildung des Metallhydrides, wird eine große Menge Wärme frei. Und diese Wärme muss abgeführt werden. Das heißt also, Sie brauchen einen guten Wärmetauscher, der hohe Leistung hat, um die Wärme innerhalb der kurzen Zeit abführen zu können. Ein Problem, das Ingenieure lösen müssen. Ein Problem, das lösbar ist, das aber schon erheblichen technischen Aufwand mit sich bringen kann."
Um so geringer der Aufwand bei der Entnahme des Wasserstoffs. Dazu muss das Metallhydrid erwärmt werden. Nichts leichter als das: Die Abwärme der Brennstoffzelle bietet sich hier geradezu an.
Die ersten Serienmodelle von Wasserstoffautos werden wohl einen Gastank für Wasserstoff haben, da ist sich auch Michael Felderhoff sicher. Doch wenn die Leichtmetallhydrid-Speicherung ihre Feuerprobe beim Einsatz in Notebooks und anderen Kleingeräten bestanden hat, könnte sie auch in Autos eingesetzt werden. Falls sich die Probleme mit Wärme, Druck und Aufladegeschwindigkeit nicht lösen lassen, wäre es auch denkbar, ein Kartuschensystem zu verwenden. Dann würde an der Wasserstofftankstelle einfach der leere Tank gegen einen neuen, vollen ausgetauscht.