Verbessert: Wasserstoff in Pulver speichern
Wasserstoff lässt sich nicht so einfach bändigen: Wegen seiner geringen Atomgröße schlüpft er durch viele Materialien hindurch, je nach Konzentration und Temperatur ist er dann an der Luft entweder leicht entzündlich oder gar explosiv.
Will man den Energieträger speichern, muss man ihn unter großem Energieaufwand verflüssigen, stark komprimieren oder an andere Substanzen anheften und danach wieder aus der Verbindung lösen. Schlägt aber ein Hochdrucktank mit Wasserstoff leck, dann wird es angesichts großer austretender Mengen schnell gefährlich.
Mikroglaskugeln als Basis
Geht man die Frage der sicheren Wasserstoffspeicherung so an wie die Wiener Forscher, dann hängt vieles daran, wie sich sogenannte Mikrohohlglaskugeln zwischen etwa 20 bis 70 Mikrometer im Durchmesser am besten beschichten lassen. Denn diese Kugeln sind eine Art „alternativer Wasserstoffspeicher“, wie der Erstautor einer aktuellen Studie, Andreas Eder vom Institut für Festkörperphysik der Technischen Universität (TU) Wien, erklärt. Die Idee dazu stammt vom TU-Forscher Gerwin Schmid und ist mittlerweile patentiert.
Studie
”Aspects of thin film deposition on granulates by physical vapor deposition”, European Physical Journal D, 22.11.16
Den Forschern geht es salopp gesagt darum, den Wasserstoff in die Glaskugeln hineinzudrücken, indem sie die Minibehälter in einer Wasserstoffatmosphäre erwärmen, was dazu führt, dass das Gas durch das Glas hineindiffundiert. „Ich habe das Ganze dann als verfrachtbares Pulver vorliegen“, sagte Eder. Geht beim Transport ein Teil der Mikrokugeln kaputt, treten nur geringere Mengen Wasserstoff aus.
Will man den Wasserstoff wieder aus dem Granulat herausholen, wird eine spezielle chemische Reaktion gestartet. „Damit die aber ablaufen kann, brauchen wir einen Katalysator auf der Oberfläche der Kugeln. Darum beschichten wir die Glaskugeln mit dem Katalysator. Gut daran ist auch, dass die Reaktion selbst ebenfalls noch Wasserstoff erzeugt“, so der Forscher.
Beschichtung verbessert
Beim Beschichten neige das Granulat allerdings zum Verkleben, was es entscheidend erschwert, die angestrebte Rundum-Ummantelung zu erreichen. Dem Verklumpen wirken die Forscher einerseits mit einem speziellen, schräg gestellten Behälter und andererseits mit einem integrierten Schlagmechanismus entgegen. „Das erlaubt es uns nun, extrem homogene Schichten abzuscheiden, deren Dicke wir auch messen können“, sagte Eder.
Mit der Stärke der Schicht (im Nanometerbereich) hängen wiederum viele wichtige Materialeigenschaften, wie der elektrische Widerstand oder die Haftung der Partikel aneinander zusammen. Die Messinnovation - laut Eder ein „Nebenprodukt“ der Forschung - sei auch für andere Technikbereiche interessant.
Durch die neuen Erkenntnisse können die Wissenschaftler nun bis zu einen Liter Granulat rundum beschichten. Bisher war das nur im Umfang von 20 Millilitern - also im „Stamperl“-Bereich - möglich. Wenn man allerdings daran denke, dass Glaskugeln im Schiffscontainer-Format verkauft werden, sei auch die neue Methode von industriellen Maßstäben noch entfernt. „Aber es ist ein Schritt in die richtige Richtung“, so der Forscher.
science.ORF.at/APA