Materialforschung für die Energiewende

13. Januar 2016

Prof. Dr. Michael Fröba und Prof. Dr. Volker Abetz sind Partner im neuen Verbundprojekt HyScore, welches sich mit der Erforschung eines neuartigen Kompositmaterials zur Wasserstoffspeicherung beschäftigt und nun vom BMBF mit mehr als 2 Millionen Euro gefördert wird.

Mehr als 2 Millionen Euro für die Erforschung eines neuartigen Kompositmaterials als Wasserstoffspeicher.

Das Projekt „Effiziente H2-Speicherung durch neuartige hierarchisch poröse Core-Shell-Strukturen mit eingelagerten Leichtmetallhydriden (HyScore)“ wird ab 2016 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit mehr als zwei Millionen Euro gefördert.
Koordinator des Projektes ist Prof. Dr. Michael Fröba (IAACh), der davon rund 500.000 € erhält. Beteiligt sind außerdem das Helmholtz-Zentrum Geesthacht, in Person von Prof. Dr. Volker Abetz (der auch am Fachbereich in der Physikalischen Chemie tätig ist) und Prof. Dr.-Ing. Thomas Klassen, die TUHH mit Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt sowie als industrieller Partner die Zoz GmbH aus Wenden, ein Spezialist für Wasserstofftechnologie und nanostrukturierte Werkstoffe.

Es ist bekannt, dass Wasserstoff als Kraftstoff einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten könnte. In einer Brennstoffzelle kann, in Form einer sog. „kalten Knallgasreaktion“, Strom erzeugt und damit dann ein Elektromotor angetrieben werden, ohne Ausstoß giftiger Abgase.

Aufgrund seiner geringen Dichte kann Wasserstoff aber bisher nur unter hohem Druck oder bei tiefen Temperaturen (-253 °C) gelagert werden. Für mobile Anwendungen, z. B. in Kraftfahrzeugen, sind diese beiden Methoden aber nur beschränkt nutzbar.

Die Kooperationspartner von HyScore wollen deshalb untersuchen, inwieweit Tanks, die mit einem innovativen Speichermaterial aus Leichtmetallhydriden in einer porösen Matrix ausgestattet sind, für die Wasserstoff-Speicherung eine kostengünstige und energieeffiziente Alternative darstellen können, bei gleichzeitig schnellen Betankungszeiten und langen Betriebsdauern.

Als aktives Speichermaterial soll dabei ein sogenanntes „Reactive Hydride Composite (RHC)“ verwendet werden. Dieses besteht aus Lithiumborhydrid und Magnesiumhydrid und besitzt eine sehr hohe theoretische Wasserstoffspeicherkapazität.

In nanopartikulärer Form sollen diese RHCs dann in ein nanoporöses Kohlenstoff/Polymer-Komposit eingebettet werden. Durch die kleinen Partikeldurchmesser soll eine erhöhte Aktivität und eine Absenkung der Freisetzungstemperatur des Wasserstoffs aus den RHCs erreicht werden. Die poröse Matrix soll Agglomerationsprozesse verhindern und gleichzeitig eine gute Gaspermeanz und hohe thermische Stabilität aufweisen. Die anschließende Formgebung als Speicherfolie soll dann eine platzsparende, kosteneffiziente und sichere Verwendung innerhalb eines zylindrischen Tanks ermöglichen.

Am Helmholtz-Zentrum Geesthacht wird die Arbeitsgruppe von Prof. Klassen die Synthese der nanopartikulären RHCs übernehmen, während dort in der Gruppe von Prof. Abetz die notwendige Polymerfolie in die die RHC/Kohlenstoff-Komposite eingebettet werden sollen, hergestellt wird. Prof. Fröba und seine Mitarbeiter sind für die Entwicklung geeigneter nanoporöser Kohlenstoffe zur Umhüllung der RHCs vor der Einbettung verantwortlich. Die TUHH wird die Eigenschaften der neuartigen Speichermaterialien am Computer simulieren und in Zusammenarbeit mit den Partnern ein optimiertes Tankdesign entwickeln. Die Zoz GmbH soll die Herstellung dieser neuartigen Speicherwerkstoffe dann in größerem Maßstab realisieren und ist auch für den späteren Bau eines Demonstratortanks zuständig.

Die Bewilligung von HyScore ist auch ein Erfolg für den Energieforschungsverbund Hamburg (EFH), dem Prof. Fröba angehört und mit dessen Unterstützung dieses Forschungsprojekt initiiert wurde. Dieser Verbund umfasst fünf Hamburger Hochschulen (Universität Hamburg, Technische Universität Hamburg-Harburg, Helmut-Schmidt-Universität, HafenCity-Universität und die Hamburger Hochschule für Angewandte Wissenschaften). Er arbeitet daran, möglichst viele Hamburger Partner in Verbundprojekten wie HyScore zusammenzubringen, um so den Wissenschaftsstandort Hamburg im Bereich Energieforschung besser zu vernetzen und dadurch weiter zu stärken. Er wird unterstützt von den beteiligten Hochschulen sowie den Hamburger Behörden für Wissenschaft, Forschung und Gleichstellung, für Wirtschaft, Verkehr und Innovation und für Umwelt und Energie.