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LIKAT-Forscher und APEX entwickeln wieder aufladbare Wasserstoff-Batterie

© Adobe Stock / Fotolia© Adobe Stock / FotoliaRostock - Wasserstoff ist in Gegenwart von Sauerstoff explosiv und als Gas unter normalen Bedingungen flüchtig und von geringer Dichte. Führende Forschungslabore erforschen daher vor allem chemische Wege der Wasserstoffspeicherung. Rostocker Forscher haben dabei jetzt einen Meilenstein erreicht.

Chemiker am Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) haben gemeinsam mit dem Unternehmen Apex ein katalytisches System entwickelt, das Wasserstoff chemisch speichert und in hochreiner Form beliebig wieder abgeben kann. Auf dieser Basis könnten in Zukunft Anlagen nach dem Prinzip einer Batterie jederzeit und überall Wasserstoff bereitstellen, z.B. um Brennstoffzellen zu betreiben.

Ameisensäure als Speichermedium
Ein im Rahmen der Grundlagenforschung am LIKAT entwickeltes katalytisches System zur Speicherung und Abgabe von Wasserstoff könnte dessen Nutzung im Energiesektor einen guten Schritt voranbringen. Wasserstoff sei zwar als künftige Basis für den Energiesektor mittlerweile akzeptiert, allerdings sei seine Speicherung immer noch problematisch, so der Leiter der Forschungsgruppe Dr. Henrik Junge am LIKAT.

Dr. Duo Wei, Postdoktorand am LIKAT, verwendete als Speichermedium für Wasserstoff Ameisensäure und ihre Salze, sogenannte Formiate. Bereits vor einem Jahr beschrieben die Rostocker Chemiker im Fachjournal CHEMICAL SCIENCE, wie sie mittels CO2 aus der Luft und der Aminosäure L-Lysin katalytisch Wasserstoff in Formiaten speichern. Mit dem jetzt entwickelten katalytischen System ist es gelungen, den gespeicherten Wasserstoff im selben System auch wieder freizusetzen und für die weitere Nutzung zur Verfügung zu stellen.

Den Katalysator, der all die notwendigen chemischen Reaktionen ermöglicht, entwickelten die Chemiker auf der Basis eines Mangan-Komplexes. Anders als bislang üblich, kommt der Ansatz damit ohne Edelmetall aus. Ein weiterer Pluspunkt des Verfahrens ist, dass das bei der Rückgewinnung von Wasserstoff zuvor für die Speicherung verwendete CO2 nicht wieder freigesetzt wird, sondern dauerhaft in dem Reaktionssystem festgehalten wird. Dieser Trick besteht darin, dass die Forscher das CO2 an eine gewöhnliche Aminosäure binden, die in der Natur und in uns selber vorkommt.

Hohe Ausbeuten von 90 bzw. 80 Prozent
Das neu entwickelte Reaktionssystem folgt dem Prinzip einer elektrischen Batterie, mit dem Unterschied, dass anstelle von elektrischem Strom Wasserstoff genutzt wird. Eine solche Batterie wird also einmal zu Beginn mit COysub>2 aus der Luft befüllt. Sie kann dann den Zyklus der Hydrierung (H2-Speicherung) und Dehydrierung (H2-Freisetzung) mehrmals durchlaufen, wobei stets neuer Wasserstoff in den Speicher geladen wird. Dabei zeichnet sich das System durch die hohen Ausbeuten dieses Prozesses aus, mehr als 90 Prozent für die H2-Speicherung und 80 Prozent H2-Freisetzung.

Patentantrag mit APEX Group läuft
Dr. Junge betont, dass es sich bislang noch um Grundlagenforschung handelt. Diese sei doch in hohem Maße geeignet, Wirtschaft und Energiesektor mit klimaneutralen Verfahren transformieren zu helfen. Hinzu komme, dass die Chemie CO2 in der Atmosphäre zunehmend als Rohstoffquelle erkenne, so Junge weiter. Für die praktische Nutzung ihrer Erkenntnisse wird die Kooperation des LIKAT mit der APEX Group sorgen. Der Antrag zu einem gemeinsamen Patent, das von APEX angemeldet wurde, läuft gerade.


© IWR, 2022


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30.06.2022

 



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