von RALF BUTSCHER
Seit Jahrzehnten träumen Visionäre von einer Wirtschaft, die auf Wasserstoff als Energieträger basiert. Doch das leichteste chemische Element für den Einsatz in alltäglichen Anwendungen nutzbar zu machen, ist eine technologische Herausforderung. Zum Beispiel als Kraftstoff in Autos, Schiffen und Flugzeugen: Anders als Benzin, Diesel und Kerosin ist Wasserstoff bei normaler Umgebungstemperatur und gewöhnlichem Luftdruck gasförmig und leicht flüchtig. Um ihn in einen Tank zu packen, muss er bei extrem tiefer Temperatur verflüssigt oder unter hohen Druck gesetzt werden, um ihn stark zu verdichten.
Brennstoffzellenfahrzeuge, die mit Wasserstoff betrieben werden, beziehen den gasförmigen Treibstoff aus Tanks mit einem Druck von rund 700 Bar. Hinzu kommt eine weitere Schwierigkeit: Der Aufbau einer Infrastruktur, um etwa Autos mit reinem Wasserstoff betanken zu können, ist aufwendig und teuer. Jede einzelne Zapfsäule für Wasserstoff schlägt mit Installationskosten von rund ein bis zwei Millionen Euro zu Buche – kein Wunder, dass in Deutschland, Österreich und der Schweiz bislang nicht einmal 200 öffentlich zugängliche Wasserstoff-Tankstellen existieren.
Eine Paste mit Power
Eine deutlich einfachere und kostengünstigere Lösung haben jetzt Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden geschaffen. Sie entwickelten eine Technologie, mit der sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck aufbewahren lässt – und dabei eine große Menge an Energie bunkern kann. „Die Methode basiert auf einer zähflüssigen Paste aus Magnesiumhydrid – einer chemischen Verbindung aus je einem Atom Magnesium und zwei Wasserstoff-Atomen –, die sich wie Fugenfüllmasse in eine Kartusche füllen und darin sicher aufbewahren lässt“, erklärt Felix Heubner, Gruppenleiter Speichertechnologie und Systeme am IFAM. Die Dresdner Forscher nennen die energiegeladene Substanz eine „Powerpaste“.
Um sie herzustellen, sind nur wenige Zutaten erforderlich: pulverförmiges Magnesium, Wasserstoff sowie Ester und ein Metallsalz. Das Erdalkalimetall Magnesium ist in der Natur reichlich vorhanden und auch in großen Mengen preisgünstig zu haben. Der Wasserstoff lässt sich etwa durch Elektrolyse von Wasser gewinnen. Dabei werden Wassermoleküle durch elektrischen Strom in ihre Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die Energie dafür können – klimaschonend – Windkraft- oder Photovoltaikanlagen liefern. Sie steckt dann in dem Produkt der chemischen Reaktion, die bei rund 300 Grad Celsius und 5 bis 6 Bar Druck abläuft: dem Magnesiumhydrid. Ungiftige Ester und Metallsalze sind nötig, um die Verbindung in die Form einer formbaren Paste zu bringen. Sie enthält, bezogen auf ihre Masse, rund zehn Prozent Wasserstoff und speichert eine spezifische Energie von 1600 Wattstunden pro Kilogramm. Das entspricht bei kleinen Stromgeneratoren bis 10 Kilowatt und Berücksichtigung der Wirkungsgrade etwa der nutzbaren Energiedichte von Benzin oder Diesel. Und in ihr steckt zehnmal so viel Energie wie in einem Lithium-Ionen-Akku gleicher Masse.
