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Concept Car fährt mit neuem Wasserstoffspeicher

Institutsleiter Prof. Thomas Klassen übergibt den durch die Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum Geesthacht entwickelten Tank am Freitag, den 3. Juli. Das Studententeam der Universität Chemnitz „Fortis Saxonia“ integriert den Tank in das 2014 gebaute und „Umicore EcoBee“ genannte Fahrzeug.

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Concept-Car Umicore EcoBee fährt mit neuem Wasserstoffspeicher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht. Am Steuer: Institutsleiter Thomas Klassen hinten v.lv.n.r.: Martin Rößler, Max Tschirpke, Patrick Schaarschmidt und Giovanni Capurso.

„Seit 2006 nutzen wir die unterschiedlichen Fahrzeuge der Chemnitzer Studenten für die Erprobung unserer Metallhydrid-Speicher unter Realbedingungen“, erklärt Prof. Thomas Klassen, Institutsleiter Werkstoffforschung im Teilbereich Werkstofftechnologie. „Durch diese Kooperation haben wir bereits wertvolle Erkenntnisse zur Weiterentwicklung unserer Technologie gewonnen.“ Dies wird jetzt mit dem sechsten Wagen der Studenten fortgesetzt.

Thomas Klassen

Institutsleiter Thomas Klassen

EcoBee steht für ein von der Natur geprägtes Fahrzeugkonzept. So sind zum Beispiel Aussehen und Antrieb der „Öko-Biene“ nachhaltig ausgelegt. Das Fahrzeug tankt Wasserstoff und erzeugt in der Brennstoffzelle Strom für den Elektromotor. Als Abgas entsteht dabei: Wasser. Der nur 180 Kilogramm leichte Wagen mit einem CFK-Chassis erreicht eine maximale Geschwindigkeit von etwa 50 Stundenkilometern. Im Tank lassen sich rund 1000 Liter gasförmigen Wasserstoffs speichern. Dies entspricht äquivalent dem Energiegehalt von circa 0,34 Litern Benzin.

Grundlage des Tanks bildet das Metallhydrid Hydralloy C5. Dieses Metallpulver auf der Basis von Mangan und Titan wurde von den Geesthachter Forschern der Abteilung Nanotechnologie speziell behandelt und verarbeitet, damit es als Speicher benutzt werden kann.

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Testen des neuen Tanksystems im Wasserstoff-Labor der Geesthachter Forscher

Hierfür besitzen die Wissenschaftler in Geesthacht eigene Laborräume, in denen der Tank zuvor getestet wurde. In einer Hochenergie-Kugelmühle wird das Pulver bis zur gewünschten Nanostruktur gemahlen. So vergrößert sich die Oberfläche des Speichergrundstoffs und dieser kann mehr und schneller Wasserstoff aufnehmen. Weitere Entwicklung: Im Systemverbund mit der Brennstoffzelle des Fahrzeugs, lässt sich durch konstruktive Maßnahmen die Abwärme für den Speichertank nutzen.

Durch diese zusätzliche Abwärme kann der benötige Eingangsdruck der Brennstoffzelle auch bei Spitzenlast länger gehalten werden. Der neue Speicher nutzt also die Abwärme der Brennstoffzelle für die effizientere Entladung (Desorption), weil der Tank sich naturgemäß bei diesem Vorgang abkühlt.

„Wir sind gespannt, welche Strecke die Umicore EcoBee mit dem neuen Tank zurücklegen wird“, sagt Fortis Saxonia-Vorstand Martin Rößler. „Die vorausgegangenen Laborexperimente haben gezeigt, dass die Kapazität des Tanks deutlich vergrößert wurde.“

Weitere Informationen:


Fortis Saxonia: Ein studentisches Forschungsprojekt der Technischen Universität Chemnitz zur Entwicklung leichter, energiesparender Fahrzeuge. Fortis Saxonia ist ein eingetragener gemeinnütziger Verein und wird durch Sponsorengelder und Spenden finanziert.

Institut für Werkstoffforschung, Teilbereich Werkstofftechnologie am Helmholtz-Zentrum Geesthacht: Geleitet wird dieses Teilinstitut durch Prof. Dr. Thomas Klassen, der zugleich Professor an der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg ist. Die rund 30 Mitarbeiter des Instituts erforschen ausgewählte Anwendungen der Wasserstoff- und Nanotechnologie. Sie arbeiten interdisziplinär und abteilungsübergreifend unter anderem an nanostrukturierten Halbleiteroberflächen zur photoelektrochemischen Gewinnung von Wasserstoff mittels Sonnenlicht, an der Entwicklung, Optimierung, Herstellung und Evaluierung neuartiger Speichermaterialien, dem Wasserstoffspeicher-Tankdesign und der Testung sowie an nanostrukturierten, dünner Schichten für Röntgen- und Neutronenoptiken.

Metallhydridspeicher: Ein feines, nanokristallines Pulver aus einer geeigneten Metalllegierung bildet das Speichermedium des Tanks. Der gasförmige Wasserstoff wird unter Druck (max. 100 bar) in den Tank geleitet und bildet mit dem Speichermedium ein Metallhydrid. Diese Reaktion ist reversibel: Bei der Beladung (Absorption) wird Wärme frei (exotherme Reaktion) und bei der Entladung (Desorption) muss Wärme durch die Umgebung zugeführt werden (endotherme Reaktion).

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Heidrun Hillen
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