Zum Inhalt springen

Powerpaste für Wasserstoffantriebe

Die Forscher des Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden haben eine spezielle Wasserstoffpaste entwickelt, welche die Wasserstoffspeicherung vereinfachen soll. Die Paste ist besonders gut für Kleinfahrzeuge geeignet.

Ausgangsmaterial der Powerpaste ist pulverförmiges Magnesium – eines der häufigsten Elemente und somit ein leicht verfügbarer Rohstoff. Bei 350 ° C und fünf- bis sechsfachem Atmosphärendruck wird dieses mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgesetzt. Dazu kommen Ester und Metallsalz. Bild: Fraunhofer IFAM

Benzin und Diesel als Kraftstoff für Fahrzeuge sollen zunehmend vom Markt gedrängt werden, um den Anforderungen der Klimaziele gerecht zu werden. Aber wie sieht es mit Alternativen aus? Ein Kraftstoff der Zukunft soll Wasserstoff sein. Der Wasserstoff wird mit einem 700-fachem Atmosphärendruck in die Drucktanks der Fahrzeuge gepresst. Aus den Tanks gelangt er in eine Brennstoffzelle, in der er zu Strom umgewandelt wird, der wiederum einen Elektromotor speist, der das Fahrzeug fahren lässt.

Es gibt bereits einige Wasserstoff-Autos in Deutschland. Das Wasserstoff-Tankstellen-Netz soll in den nächsten Jahren von derzeit 100 auf 400 Tankstellen erweitert werden. Allerdings ist es so, dass diese Tatsache den Kleinfahrzeugen wie E-Scootern, Rollern und Co. nur wenig nützt, weil der Druckstoß beim Tanken einfach zu groß wäre.

Und genau für diese Kleinfahrzeuge haben die Forschenden am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden jetzt eine Wasserstoff-Lösung entwickelt. Es handelt sich hierbei um eine Powerpaste, die auf dem Feststoff Magnesiumhydrid basiert. Dr. Marcus Vogt, Wissenschaftler am Fraunhofer IFAM, sagt: „Mit ihr lässt sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck chemisch speichern und bedarfsgerecht wieder freisetzen.“ Das funktioniert auch bei hohen Temperaturen und wenn die Fahrzeuge in der Sonne gestanden haben. Die Paste zersetzt sich nämlich erst oberhalb von etwa 250 °C. Auch das Tanken wäre damit einfacher, denn es muss nur eine Kartusche eingesetzt und zusätzlich Leitungswasser in einen Tank gefüllt werden.

Die Paste besteht im Ursprung aus pulverförmigem Magnesium, das bei 350 °C mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgesetzt wird. Vogt: „Die Energiespeicherdichte der Powerpaste ist enorm: Sie ist wesentlich höher als bei einem 700 bar-Drucktank. Verglichen mit Batterien hat sie sogar die zehnfache Energiespeicherdichte.“ Das ergibt den Vorteil, dass die Paste auch für Autos, Zustellfahrzeuge oder Range Extender, die die Reichweite von Elektroautos erhöhen, geeignet sein könnte. Außerdem könnten auch große Drohnen ihre Reichweite mit der Wasserstoffpaste deutlich erhöhen, was sich zum Beispiel positiv auf Inspektionsaufgaben auswirken würde.

Aber die Powerpaste hat noch mehr Vorteile. Neben der größeren Reichweite lässt sie sich nämlich auch dort einsetzen, wo eine kostenintensive Infrastruktur, wie sie für gasförmigen Wasserstoff nötig ist, fehlt. Das bedeutet, dass keine Wasserstofftankstelle notwendig ist und jede beliebige Tankstelle den alternativen Kraftstoff in Kartuschen oder Kanistern anbieten könnte. Am Fraunhofer-Projektzentrum für Energiespeicher und Systeme ZESS baut das Fraunhofer IFAM derzeit eine Produktionsanlage für die Powerpaste auf, die dann laut Planung Ende 2021 in Betrieb gehen soll. Hier sollen dann jährlich bis zu vier Tonnen des alternativen Kraftstoffs produziert werden.