Festkörper-Wasserstoffspeicher

Wasserstoff ist ein Energieträger mit einer hohen Energiedichte pro Gewicht, aber auch ein leichtes Gas. Unser Artikel Wasserstoff beschreibt dies genauer.

Da es sich bei Wasserstoff um ein so leichtes Gas handelt, sind die DASH-Festkörper-Wasserstoffspeicher eine interessante Option für die Wasserstoffinfrastruktur. In diesen Speichern wird Wasserstoff weder in flüssiger noch in gasförmiger Form gespeichert. Stattdessen fängt ein festes und anorganisches Trägermaterial den Wasserstoff, das Metallhydrid, ein.

Grundlagen der Technik #

Die Grundlage dieser Form der Wasserstoffspeicherung ist, dass die von GRZ Technologies verwendeten metallischen Verbindungen den Wasserstoff unter den richtigen Bedingungen absorbieren. Dieser Vorgang ist unten dargestellt.

Bei der Absorption spalten sich die Wasserstoffmoleküle (H₂) in einzelne Wasserstoffatome (H) auf. Die einzelnen Wasserstoffatome wandern dann in die Zwischenräume der Metalllegierung. Die Abstände zwischen den einzelnen Atomkernen werden deutlich kleiner als in der Gasphase. Dadurch ist die volumetrische Dichte des Wasserstoffspeichers sehr hoch, ebenso wie die Energiedichte des Systems. GRZ verwendet für diesen Prozess je nach Anwendung viele verschiedene Legierungen. Ein Beispiel für eine Legierung ist LaNi₅. Die folgende chemische Reaktion findet statt, wenn eine Legierung Wasserstoff absorbiert:

LaNi₅ + 3H₂ ⟶ LaNi₅H₆

Es ist wichtig zu erwähnen, dass diese Legierung ein einzelnes Beispiel aus einer ganzen Klasse von Materialien ist. Die Ingenieure von GRZ Technologies entwickeln für jedes Produkt den besten Werkstoff und optimieren so die Eigenschaften des Gesamtsystems.

Technische Vorteile #

Um Metallhydride als Festkörper-Wasserstoffspeicher zu nutzen, ist jedoch nicht nur die Auswahl des Materials entscheidend. Auch die Eigenschaften des gesamten Speichersystems müssen optimiert werden. Wir beschreiben dies ausführlicher im Abschnitt „Systemdesign und -fertigung“.

Ein wesentlicher Aspekt der DASH-Speichertechnologie ist die hohe volumetrische Speicherdichte, die vom Speichermaterial abhängt. Die volumetrische Dichte wird sowohl durch die Größe der Lücken zwischen den Atomen im Trägermaterial als auch durch den Abstand zwischen den einzelnen H-Atomen begrenzt. Nach dem Westlake-Kriterium (siehe z.B . D.G. Westlake, J. Less-Common Metals 91 (1983), S. 275-292) sind mit dieser Technologie theoretisch volumetrische Speicherdichten von bis zu 245 kg_H2/m³ möglich. Zum Vergleich: flüssiger Wasserstoff hat eine Dichte von 71 kg_H2/m³ und gasförmiger Wasserstoff mit 900 bar ca. 40 kg_H2/m³. Die Metallhydrid-basierte Technologie von GRZ ist extrem zyklensicher und ermöglicht eine Lebensdauer von 25 Jahren und mehr. Wir können die gesamte verfügbare Kapazität uneingeschränkt nutzen. Ein wichtiges Merkmal der Technologie ist schließlich ihre Umweltfreundlichkeit.

Qualitativer Vergleich von Speichermethoden #

Der Metallhydrid-Wasserstoffspeicher DASH besticht durch einen deutlich reduzierten ökologischen Fußabdruck im Vergleich zu bestehenden konkurrierenden Energiespeicherlösungen wie Lithiumbatterien. Die Speicher sind vollständig recycelbar, und der Energieverbrauch für die Herstellung der Speicher ist viel geringer. Die Eigenschaften dieser Form der Wasserstoffspeicherung sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst und mit anderen Formen der Wasserstoffspeicherung verglichen: