_Gebäudetechnik

Wasserstoff kann ein wichtiger Teil bei der Bekämpfung des Klimawandels sein. Nicht zuletzt deswegen hat die Bundesregierung im Juni 2020 die Nationale Wasserstoffstrategie ins Leben gerufen, mit der die Dekarbonisierung auch des Gebäudebetriebs entscheidend vorangetrieben werden soll. Im Verkehrssektor kann Wasserstoff ebenfalls ein wichtiger Energieträger sein. Das Problem dabei ist meist allerdings die Speicherung, die nur in speziellen Drucktanks möglich ist, in denen ein rund 700-facher Atmosphärendruck herrscht. Außerdem müssen besondere Sicherheitsmaßnahmen beachtet werden. All das macht den Umgang mit Wasserstoff noch schwierig. Die Lösung für dieses Problem könnte eine Powerpaste sein, die jüngst am Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM in Dresden entwickelt wurde.

Wasserstoff kann in Brennstoffzellen in Strom umgewandelt werden, der dann wiederum vielfältig genutzt werden kann, etwa zum Antrieb eines Elektromotors oder für die Stromversorgung im Haus. All diese Technologien existieren bereits, sind allerdings noch nicht weit verbreitet. Auf Deutschlands Straßen zum Beispiel sind bisher nur einige hundert Wasserstoff-PKWs unterwegs. Immerhin soll das deutsche Wasserstoff-Tankstellen-Netz in den nächsten drei Jahren (Stand Februar 2021) von derzeit hundert auf 400 Tankstellen erweitert werden. Im Gebäude wiederum ist der Einbau eines speziellen Wasserstofftanks zwar kein Problem, die Skepsis der potenziellen Nutzer wegen der Sicherheitsvorkehrungen und der aufwendige Transport zum Endverbraucher bleiben.

Die Powerpaste

Die von Forschenden am IFAM entwickelte Powerpaste basiert auf dem Feststoff Magnesiumhydrid. Mit ihr lässt sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck chemisch speichern und bedarfsgerecht wieder freisetzen. Das ist auch bei Sonneneinstrahlung unkritisch, denn die Paste zersetzt sich erst oberhalb von 250 Grad Celsius. Das Betanken ist somit denkbar einfach: Bei Fahrzeugen etwa muss einfach eine Kartusche gewechselt werden, außerdem muss zusätzlich noch Leitungswasser in einen Wassertank gefüllt werden. Bei Gebäuden sind sogar noch einfachere Befüllungslösungen denkbar.

Hohe Energiespeicherdichte

Das Ausgangsmaterial der Paste ist pulverförmiges Magnesium – eines der häufigsten Elemente und somit ein leicht verfügbarer Rohstoff. Bei 350 Grad Celsius und fünf- bis sechsfachem Atmosphärendruck wird dieses mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgesetzt. Außerdem kommen noch Ester und Metallsalz hinzu. Um nun gasförmigen Wasserstoff zu erzeugen, der in einer Brennstoffzelle genutzt werden kann, wird der Powerpaste Wasser zugegeben. Der Clou dabei: Nur die Hälfte des Wasserstoffs stammt aus der Paste, die andere Hälfe liefert das Wasser. Verglichen mit Batterien hat sie eine zehnfache Energiespeicherdichte. Bei Autos etwa bedeutet das, dass man eine ähnliche Reichweite erreicht wie mit Benzin oder einem herkömmlichen Wasserstofftank – aber mit den entsprechenden Vorteilen beim Transport und bei der Lagerung.

Keine kostenintensive Infrastruktur

Während gasförmiger Wasserstoff mitunter eine kostenintensive Infrastruktur erfordert, lässt sich die Powerpaste auch dort einsetzen, wo eine solche Infrastruktur fehlt. Stattdessen kann sie in Kartuschen oder Kanistern angeboten werden, denn sie ist fließfähig und pumpbar. Im Grunde ist jede Vertriebsgröße denkbar, also etwa auch für Mini-Anlagen auf dem Campingplatz. Ebenso gestaltet sich der Transport kostengünstig, denn aufwändige Drucktanks für stark gekühlten, flüssigen Wasserstoff sind nicht nötig.

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 bis zu vier Tonnen pro Jahr produzieren.

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Surftipps

• https://www.ifam.fraunhofer.de/de/Institutsprofil/Standorte/Dresden/Wasserstofftechnologie.html