Einfach zu laden: Leibniz-Forscher entwickeln eine neuartige Wasserstoff-Batterie

Wasserstoff bringt eine Vielzahl an hoch interessanten Eigenschaften mit sich. Experten halten das Gas daher für unverzichtbar bei der Überwindung des fossilen Energiezeitalters. Ganz ohne Probleme lässt sich Wasserstoff aber nicht nutzen. Beispielsweise stellt die Speicherung eine Herausforderung dar. So ist das Gas unter normalen Bedingungen von geringer Dichte und sehr flüchtig. Außerdem wird es explosiv, sobald es mit Sauerstoff in Kontakt kommt. Für den Transport muss Wasserstoff daher stark heruntergekühlt oder unter hohen Druck gesetzt werden. Forscher in aller Welt arbeiten deshalb an chemischen Speicherlösungen. Das finale Ziel: Eine Art Batterie, die Wasserstoff dauerhaft speichert und beispielsweise mit einer Brennstoffzelle verbunden werden kann. Führend in diesem Bereich sind die Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Katalyse. Dort war bereits im vergangenen Jahr ein erster Durchbruch gelungen. Damals konnten die Forscher ein Speichermedium präsentieren, das auf der Nutzung von Ameisensäure und ihren Salzen – sogenannte Formiate – basiert.

Der Wasserstoff wird mithilfe der natürlichen Ameisensäure gespeichert

Nun ist es gelungen, den Prozess mit einem zweiten Schritt zu vollenden. Das gleiche System kann nun den Wasserstoff nicht nur aufnehmen, sondern bei Bedarf auch wieder abgeben. Der Wunsch nach einer Wasserstoff-Batterie scheint damit erfüllt zu sein. So wird das System zu Beginn einmal mit CO2 aus der Luft versorgt und durchläuft anschließend einen Zyklus aus Wasserstoff-Aufnahme und Wasserstoff-Abgabe. Oder anders ausgedrückt: Aus Hydrierung und Dehydrierung. Gespeichert wird das Gas dabei in den bereits erwähnten Formiaten. Der Ansatz der Leibniz-Forscher bringt zwei große Vorteile mit sich: Zum einen basiert der für die chemischen Prozesse benötigte Katalysator auf einem Mangan-Komplex. Anders als bei ähnlichen Ansätzen werden daher keine Edelmetalle benötigt. Außerdem wird normalerweise beim Prozess der Dehydrierung das zuvor verwendete CO2 wieder freigesetzt. Durch die Bindung an eine natürliche Aminosäure ist dies bei dem System der Leibniz-Forscher aber nicht mehr der Fall. Hier wird das CO2 innerhalb des Reaktionssystems gehalten.

Noch handelt es sich lediglich um Grundlagenforschung

Veröffentlicht haben die Forscher ihre Ergebnisse in dem Fachjournal Nature Energy. Von Experten wird vor allem der hohe Wirkungsgrad der Speicherung gelobt. Tatsächlich kommt die neuartige Wasserstoff-Batterie hier auf Werte von neunzig Prozent bei der Wasserstoff-Speicherung und von achtzig Prozent bei der Wasserstoff-Freisetzung. Außerdem wird betont, dass sich auch mehrere Ladezyklen hintereinander realisieren lassen. Dies ist für eine praktikable Nutzung von entscheidender Bedeutung. Die Forscher selbst betonen zwar einerseits, dass es sich noch immer um Grundlagenforschung handelt. Von einem fertigen Produkt für den industriellen Einsatz ist man also noch ein Stück weit entfernt. Gleichzeitig halten sie eine flexibel einsetzbare Wasserstoff-Batterie aber für wichtig, um die Transformation der Wirtschaft und des Energiesektors voranzutreiben. So wird der dringend benötigte grüne Wasserstoff mithilfe von Wind- und Solarkraft gewonnen. Beide Energiequellen sind aber mit Schwankungen versehen – weshalb Speicher benötigt werden.

Via: Catalysis