Pilotprojekt: Wasserstoff aus der Dose

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Fraunhofer IFAM

Wolfgang Plank
Wolfgang Plank
  —  Lesedauer 3 min

Die Ära von Motoren mit fossilen Kraftstoffen neigt sich dem Ende entgegen. Das Akku-Auto gewinnt an Fahrt – einer der großen Hoffnungsträger für die Zukunft ist indes der Wasserstoff. Üblicherweise wird er mit gewaltigen 700 bar in Drucktanks gepresst. Von dort aus strömt er in eine Brennstoffzelle, wird zu Strom umgewandelt und treibt so einen Elektromotor. Im Alltag funktioniert das längst. Einige hundert Wasserstoff-Pkw wie Toyota Mirai oder Hyundai Nexo fahren bereits auf Deutschlands Straßen, die Schweiz setzt verstärkt auf H2-Lastwagen.

Noch allerdings ist das Tankstellen-Netz großmaschig – auch wenn es in den nächsten drei Jahren von derzeit 100 auf 400 Zapfsäulen erweitert werden soll. Kleinfahrzeugen nutzt der Ausbau aber wenig: Der Druckstoß beim Tanken wäre zu groß. Keine Chance also für Wasserstoff bei E-Scooter und Co.?

Hoffnung kommt vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden. Dort haben Forschende die auf Magnesiumhydrid basierende „Powerpaste“ entwickelt. „Mit ihr lässt sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck chemisch speichern und freisetzen“, schwärmt IFAM-Wissenschaftler Dr. Marcus Vogt. Das sei sogar unkritisch, wenn der Roller in der prallen Sonne steht, weil sich die Powerpaste erst oberhalb von 250 Grad zersetzt. Den Tankvorgang beschreibt Vogt als denkbar einfach: „Man wechselt eine Kartusche, füllt zusätzlich Leitungswasser in einen Tank – fertig.“ Die Kosten für eine Füllung stehen allerdings noch nicht fest.

Ende des Jahres soll eine Pilotanlage in Betrieb gehen. Ausgangsmaterial der Powerpaste ist Magnesium – eines der häufigsten Elemente überhaupt. Bei 350 Grad und leichtem Druck wird es mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgesetzt sowie mit Ester und Metallsalz angereichert. Um das Fahrzeug anzutreiben, drückt ein Stempel die Paste aus der Kartusche. Zusammen mit dem Wasser entsteht gasförmiger Wasserstoff.

Die Energiespeicherdichte ist wesentlich höher als bei einem 700-bar-Drucktank. „Verglichen mit Batterien liegt sie sogar zehn Mal so hoch“, sagt Vogt. Damit lässt sich mit der Powerpaste eine ähnliche Reichweite erzielen wie mit der selben Menge Benzin. Auch beim Reichweiten-Vergleich mit komprimiertem Wasserstoff schneidet die Powerpaste nach Angaben des Fraunhofer-Institus besser ab.

Das macht die neue Technologie auch für Autos, Zustellfahrzeuge oder Range Extender interessant. Sogar große Drohnen könnten ihre Reichweite deutlich erhöhen und so statt 20 Minuten mehrere Stunden in der Luft bleiben. Hilfreich sei das vor allem bei der Überprüfung von Wäldern oder Stromtrassen. Beim Camping könnte die Powerpaste via Brennstoffzelle Strom liefern.

Und noch ein Plus sehen die Wissenschaftler in Dresden: Während gasförmiger Wasserstoff eine teure  Infrastruktur erfordert, lässt sich die pumpbare Paste überall einsetzen. So könnte jede beliebige Tankstelle Nachschub in Kartuschen oder Kanistern anbieten – und das laut Vogt mit Investitionen von einigen zehntausend Euro. Zum Vergleich: Normale Wasserstoff-Tankstellen kosten pro Zapfsäule etwa ein bis zwei Millionen Euro. Auch der Transport wäre deutlich billiger, weil aufwändige Drucktanks oder Tiefkühlung entfallen.

Quelle: Fraunhofer-Institut – Wasserstoffantriebe für E-Scooter und Co.

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Wolfgang Plank

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Wolfgang Plank ist freier Journalist und hat ein Faible für Autos, Politik und Motorsport. Tauscht deshalb den Platz am Schreibtisch gerne mal mit dem Schalensitz im Rallyeauto.
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Ewald Krämer:

Ich denke die E- Mobilität mit Akku wird sich eine Übergangslösung bleiben , mehr aber auch nicht. Was gegen E – PKW S sprich ist hohe Anschaffungskosten, kurze Reichweite, lange Tankzeiten, , nach 4-5 Jahren ist der Akku hinüber kosten 10-15 tausend Euro zuzügl Entsorgung. Wasserstoff wird sich in der Energiepolitik sowie in der Fortbewegung durchsetzen.

Strauss:

Wem sagst du das, erkläre dies besser den H2 Gegnern Daniel und Wolfbrecht….

bergfex:

Strauss: U-Boote haben Wasserstoff und Sauerstoff an Bord und haben E-Antriebe mit Brennstoffzellen, damit sie leise sind. Und die Brennstoffzelle kommt von Siemens. Weißt Du als H2-Fan das nicht?
Hoffentlich kommen sich im Gefecht Wasserstoff und Sauerstoff nicht zu nahe: KaWumm!

Daniel W.:

Schlachtschiffe und Militär Uboote haben Raketenantrieb, …

Nur damit hier keine „alternative Fakten“ in die Welt gesetzt werden.

U-Boot.

Großmächte fast gänzlich auf den Einsatz von Atom-U-Booten verlegten, blieb es kleineren Marinen (hauptsächlich Deutschland, Italien, Schweden und Niederlande) überlassen, die Technik für konventionell betriebene U-Boote weiterzuentwickeln. Momentaner Stand der Technik ist die Einführung außenluftunabhängiger Antriebsanlagen, beispielsweise in Form von Brennstoffzellen, Kreislaufantrieben oder Stirlingmotoren.

Flugzeugträger.

Die modernen US-Träger sowie die französische Charles de Gaulle beziehen die Energie für ihre Dampfturbinen aus mehreren (meist zwei) Druckwasserreaktoren, wodurch sie eine sehr große Leistung und Reichweite haben. Alle anderen Flugzeugträger werden konventionell mit Kesseln oder Gasturbinen angetrieben. Mit bis zu vier Propellern erreichen sie eine Geschwindigkeit von über 30 Knoten.

(Quelle: Wikipedia)

Strauss:

Wolfbrecht , Der Mirai und die von Hyundai sind Pkw s, die wollen wir hier gar nicht über Schellenkönig loben. In dem Bereich ist batterieelektrisch z. Zt. besser. Schlachtschiffe und Militär Uboote haben Raketenantrieb, und von denen reden wir hier auch nicht. Pass auf dass du nicht bald mausetot bist. Mit Deiner rückständigen Denkweise würdest du diese Entwicklung, die für den Schwerverkehr geplant ist, auch wieder verschlafen, ähnlich wie dies einigen eingesessenen Automobilfirmen in der E Mobilität ergangen ist.Ich fahre seit 10 Jahren elektrisch, nun das 3. Auto. Noch keiner war weder ein Mirai noch einer aus Korea.

Wolfbrecht Gösebert:

[…] Und hört doch endlich auf, den H2 Einsatz immer wieder vom Einsatz bei PKWs abzuleiten und schlechtzureden [sp!].

Vorweg: H2 wird in einigen Bereichen, in denen Strom (statt Kohle oder Öl) nicht unmittelbar/zweckmäßig anwendbar ist, auch als H2-Brennstoffzelle sinnvoll sein können.

Aufhören darauf hinzuweisen aber erst
–> sobald Du mal aufhörst, Wasserstofftechnik wie in „H2-Tank-Schlachtschiffen“ – z.B. Toyota Mirai e.a. – immer wieder schönzureden!

Merke:

  • Tonnen-schwere,
  • Innenraum-magere,
  • Anschaffungs-teuere,
  • Zuladungs-schwache,
  • Betriebskosten-fressende,
  • Wartungskosten-schluckende, [tbc.]

H2-PKWs und – jetzt auch Transporter – sind (zumind. in der EU) doch bald mausetot!

Strauss:

Tja, mit der Fettpresse tanken, tanken wäre auch möglich.Wenn da was neben aus geht, sieht man es gleich .Beim sehr leichten Gas von H2 müssen die Fittiche bei dem hohen Druck schon festsitzen, und der Tank stabil sein.

TITAN:

wie viele Wasser braucht es dann für welchen Energieertrag?
Ist das für ein Passagierflugzeug denkbar, denn nur da ist diese teure Technologie vorstellbar, die Batterien werden ja auch imemr besser und preiswerter! .

Strauss:

Ruhig mal die Fraunhofer weiter machen lassen. Schliesslich ist auch die Batterietechnik immer noch in der Verbesserung. Und hört doch endlich auf, den H2 Einsatz immer wieder vom Einsatz bei PKW s abzuleiten und schlecht zu reden. Da spielt man in einer anderen Liga. Verluste gibt es überall im Leben. Die Schlussrechnung gilt.
Als Vergleich, ein Auto das beim Laden 5% mehr Ladeverluste hat als andere die doppelt so teuer sind, ist trotzdem wirtschaftlicher.

Daniel W.:

Nachtrag:

Bei der Wasserstoffpaste wäre auch interessant zu wissen was als Endprodukt übrig bleibt und was möglicherweise als Abgas in die Luft geblasen wird.

Ausgangsmaterial der Powerpaste ist Magnesium – eines der häufigsten Elemente überhaupt. Bei 350 Grad und leichtem Druck wird es mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgesetzt sowie mit Ester und Metallsalz angereichert. Um das Fahrzeug anzutreiben, drückt ein Stempel die Paste aus der Kartusche. Zusammen mit dem Wasser entsteht gasförmiger Wasserstoff.

Kann man das Magnesium zurückgewinnen oder wäre Recycling teuerer als neues Magnesium?

Es gibt Ester von organischen Säuren (z. B. Carbonsäuren wie Essigsäure, Sulfonsäuren) und solche von anorganischen Säuren (z. B. Phosphorsäure, Schwefelsäure, Borsäure, Kohlensäure).

Quelle: Wikipedia)

Welche Verbindungen entstehen, wenn Magnesium, Säuren und Metallsalz (welche Metalle?) miteinander reagieren?

Ganz wichtig ist der Preis pro kWh – sonst hätte man zwar kleine H2-Tanks, aber teueren Wasserstoff.

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