Profil Wasserstoffspeichermaterialien

Reaktionsschema in einem „Reaktiven Hydridkomposit"

Feststoffspeicher – basierend auf Leichtmetallhydriden bzw. Hydridkompositen – ermöglichen eine besonders sichere Wasserstoffspeicherung für das emissionsfreie Automobil der Zukunft, wobei gleichzeitig eine hohe Speicherkapazität, bezogen auf das Volumen und auf das Gewicht, gewährleistet sein soll. Im Unterschied zur gasförmigen Wasserstoffspeicherung in Hochdrucktanks und zur Flüssigwasserstoff-Speicherung wird der Wasserstoff in Feststoffspeichern bei der Wasserstoffaufnahme exotherm im Material gebunden. Die hierbei freiwerdende Wärmemenge muss dem Tank bei der Freisetzung des gebundenen Wasserstoffs wieder hinzugefügt werden. Die Wasserstofffeststoffspeicherung ist im Vergleich mit der Hochdruckspeicherung von Wasserstoff und der Flüssigwasserstoffspeicherung die energieeffizienteste und einzige Möglichkeit der Wasserstoffspeicherung, bei der keine zusätzlichen Energieverluste (aufzuwendende Energie für Komprimierung, Verflüssigung o.ä.) auftreten, wenn es gelingt, die für die Wasserstofffreisetzung benötigte Wärme aus nicht anderweitig nutzbarer Prozesswärme bereitzustellen. Hierfür ist es erforderlich, dass Reaktionsenthalpien/-wärmen des Speichermaterials auf die verfügbare Prozess(ab)wärme (z.B. Abwärme einer Brennstoffzelle / eines Verbrennungsmotors) angepasst bzw. maßgeschneidert werden können. Mit der Entdeckung der „Reaktiven Hydridkomposite“ im Jahre 2004 erzielten Mitarbeiter des Helmholtz-Zentrum Geesthacht und der HRL Laboratorien unabhängig voneinander einen entscheidenden Durchbruch. Beide Gruppen konnten zeigen, dass sich die aufzuwendenden / freiwerdenden Reaktionswärmen in solchen Kompositmaterialien im Vergleich zu den reinen Hydriden entscheidend verändern lassen.

Potential der Wasserstoffspeicherung in festen Metallhydriden

• die Untersuchung von Leichtmetallhydriden, komplexen Hydriden und reaktiven Hydridkompositen sowie von geeigneten Katalysatoren zur Einstellung einer anwendungsgerechten Wasserstoffspeicherdichte und -kinetik;
• die kostengünstige Herstellung nanokristalliner Wasserstoffspeicher-Materialien mittels Hochenergiemahlen und die Entwicklung einer Prozesstechnologie für den industriellen Einsatz;
• die Optimierung des Tankdesigns für komplexe Hydride und reaktive Hydridkomposite.