Wie Benzin: Autos sollen Wasserstoff künftig flüssig tanken können

Wie Benzin: Autos sollen Wasserstoff künftig flüssig tanken können

von Wolfgang Kempkens

Wasserstoff gibt es an Tankstellen bisher vor allem als Gas. Forscher wollen ihn als Flüssigtreibstoff verfügbar machen.

Wasserstoff gilt als saubere Alternative zu Benzin. Man findet ihn eigentlich überall in der Natur und er produziert keine klimaschädlichen Emissionen – vorausgesetzt, er wird mit Grünstrom aus Wasser erzeugt. Eigentlich ein perfekter Treibstoff also...

Allerdings ist es nicht ganz leicht, Wasserstoff für den Fahrzeugantrieb aufzubereiten. Durch den Siedepunkt von minus 253 Grad muss Wasserstoff entweder in Gasform oder erheblich abgekühlt transportiert werden, was hohe Anforderung an den Tank im Auto und die Tankstelle stellt.

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Janus-Teilchen lösen WasserstoffDen Wasserstoff als Flüssigkeit einfach wie Benzin zu tanken, wäre ein großer Schritt nach vorn. BMW versuchte es vor einigen Jahren mit Modellen, die mit Flüssigwasserstoff fahren, gab dann aber wegen technischer Probleme auf. Seitdem fahren Wasserstoffautos der großen Hersteller (wie Toyotas Mirai oder die B-Klasse F-Cell von Mercedes) mit gasförmigem Wasserstoff. Forscher der University of California wagen nun einen neuen Anlauf, um den Treibstoff in flüssiger Form in die Autos zu bekommen.

Es gibt nämlich Flüssigkeiten, die sehr viel Wasserstoff enthalten: Lösungen wasserstoff-haltiger Salze wie Natriumborhydrid, zum Beispiel. Das Problem: Bislang ist es kaum möglich, den Wasserstoff aus der Flüssigkeit freizusetzen. Dazu ist ein Katalysator nötig, der eine entsprechende chemische Reaktion auslöst.

Genau den hat ein Team um den Chemiker Joseph Wang vom Laboratorium für Nanobioelektronik jetzt gefunden und winzige "Janus"-Katalysatoren entwickelt. Diese haben zwei Seiten - deshalb ist ihr Name dem römischen Gott des Anfangs und des Endes entliehen. Sie sind auf einer Seite mit nanofeinem Platin beschichtet, die andere Seite besteht aus Titan.

Flüssigkeit als WasserstoffträgerSchüttet man diese Janus-Katalysatoren in eine entsprechende Salzlösung, beginnt es an der Platinseite zu brodeln. Der Wasserstoff perlt dann aus, wie Kohlendioxid aus dem Champagnerglas. Die frei werdenden Wasserstoffperlen schubsen zudem das Janus-Teilchen an, sodass es sich wie ein Motor dreht (siehe Grafik).

Der frei werdende Wasserstoff ist sehr rein, deshalb besonders gut geeignet für den störungsfreien Betrieb einer Brennstoffzelle, die wiederum Strom für den E-Motor des Autos erzeugt.

Die Idee, dass solche Janus-Katalysatoren Brennstoffzellen mit Wasserstoff versorgen könnten, gibt es schon seit Jahren. Bislang bildete sich bei Versuchen aber schon nach kurzer Zeit ein Film über dem Katalysator und legte ihn lahm.

Fremdpartikel, die sich auf der Platinseite anlagern, werden bei den nun entwickelten Teilchen durch die Nanobeschichtung wieder abgewaschen, sodass die Katalysatorwirkung erhalten bleibt. Die Titanseite reagiert nicht, sorgt aber für gewünsche Bewegungseffekte, welche den Katalysator im Zusammenspiel mit der Beschichtung vor Ablagerungen oder Wasserstoffbläschen schützen.

Auf Fahrzeuge lässt sich das Konzept leider noch nicht eins zu eins übertragen - beispielsweise ist ungeklärt, wie die Wasserstoffproduktion gestoppt werden kann, wenn das Fahrzeug parkt. Außerdem ist bisher fraglich, wie viel Wasserstoff die Flüssigkeiten wirklich tragen können.

Dass ihre Idee grundsätzlich funktioniert, haben die US-Forscher aber bereits im Labor an einem Modellauto gezeigt.

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