Forscher entwickeln Powerpaste für Wasserstoffantriebe
Forschende am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden haben eine spezielle Wasserstoffpaste entwickelt, die sich insbesondere für Kleinfahrzeuge anbietet. Die Wasserstoffspeicherung wird damit deutlich vereinfacht.
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
TRL5-Demonstrator eines Stromgenerators mit eingelegter Powerpaste-Kartusche und 100 Watt PEM-Brennstoffzelle. Bild: Fraunhofer IFAM
Fossil betankte Otto- und Dieselmotoren werden wegen des Klimawandels zunehmend zu Auslaufmodellen. Als Kraftstoff der Zukunft gilt Wasserstoff. Üblicherweise wird er mit 700-fachem Atmosphärendruck in die Drucktanks der Fahrzeuge gepresst. Von dort aus strömt er in eine Brennstoffzelle, wo er zu Strom umgewandelt wird. Der Strom wiederum speist einen Elektromotor, der das Fahrzeug antreibt.
Einige hundert Wasserstoff-PKW fahren bereits auf Deutschlands Straßen; das deutsche Wasserstoff-Tankstellen-Netz soll in den nächsten Jahren von derzeit 100 auf 400 Tankstellen erweitert werden. Kleinfahrzeugen wie E-Scootern, Rollern und Co. nutzt das allerdings wenig: Der Druckstoß beim Tanken wäre zu groß.
Forschende am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden haben nun eine Wasserstoff-Lösung entwickelt, die wie geschaffen scheint für Kleinfahrzeuge: Die Powerpaste, die auf dem Feststoff Magnesiumhydrid basiert. „Mit ihr lässt sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck chemisch speichern und bedarfsgerecht wieder freisetzen“, sagt Dr. Marcus Vogt, Wissenschaftler am Fraunhofer IFAM. Das sei auch dann unkritisch, wenn der Roller bei sommerlicher Hitze stundenlang in der Sonne stehe, denn die Paste zersetze sich erst oberhalb von etwa 250 ° C. Der Tankvorgang gestalte sich denkbar einfach: Statt eine Tankstelle anzusteuern, müsse der Roller-Fahrer einfach eine Kartusche einsetzen und zusätzlich Leitungswasser in einen Wassertank füllen.
Ausgangsmaterial der Powerpaste ist pulverförmiges Magnesium. Bei 350 ° C wird es mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgesetzt. „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“, sagt Vogt. Damit könne sie auch für Autos, Zustellfahrzeuge oder Range Extender – die die Reichweite von Elektroautos erhöhen – interessant werden. Selbst große Drohnen könnten ihre Reichweite mit der Wasserstoffpaste deutlich erhöhen und so statt zwanzig Minuten auch mehrere Stunden in der Luft bleiben. Hilfreich sei das vor allem bei Inspektionsaufgaben, etwa bei der Überprüfung von Waldgebieten oder Stromleitungen, ist sich der Forscher sicher.
Neben der großen Reichweite gibt es einen weiteren Punkt, der für die Powerpaste spricht: Während gasförmiger Wasserstoff eine kostenintensive Infrastruktur erfordert, lässt sich die Paste auch dort einsetzen, wo eine solche Infrastruktur fehlt. Sprich: Wo es keine Wasserstofftankstellen gibt. Stattdessen könnte jede beliebige Tankstelle den alternativen Kraftstoff in Kartuschen oder Kanistern anbieten.
Am Fraunhofer-Projektzentrum für Energiespeicher und Systeme ZESS baut das Fraunhofer IFAM derzeit eine Produktionsanlage für die Powerpaste auf. Ende 2021 soll diese in Betrieb gehen und dann jährlich bis zu vier Tonnen des alternativen Kraftstoffs produzieren.
