Forschung Chemisch gebunden: Batteriespeicher für Wasserstoff

Von Sven Prawitz

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Wasserstoff kann in einer Batterie chemisch gespeichert werden. Eine Forschungsgruppe hat das katalytisches System dafür entwickelt und jüngst vorgestellt.

Wasserstoff tanken ist weniger ein Problem. Das Speichern des Energieträgers ist nachwievor eine Herausforderung.
Wasserstoff tanken ist weniger ein Problem. Das Speichern des Energieträgers ist nachwievor eine Herausforderung.
(Foto: Grimm)

Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Katalyse, Likat, und die Firma Apex haben ein katalytisches System entwickelt, das Wasserstoff chemisch speichert. Diese Batterie könne den Wasserstoff in hochreiner Form beliebig wieder abgeben, zum Beispiel um Brennstoffzellen zu betreiben.

Wasserstoff-Batterie: In der Wasserstoff-Batterie reagieren CO2, Aminosäure (AA) und H2 zu Formiat, dem Salz der Ameisensäure (FA). Das CO2 verbleibt im Kreislauf (fette Pfeile), zum Vorteil gegenüber dem CO2-Recycling (gepunktet). Wasserstoff wird gespeichert.
Wasserstoff-Batterie: In der Wasserstoff-Batterie reagieren CO2, Aminosäure (AA) und H2 zu Formiat, dem Salz der Ameisensäure (FA). Das CO2 verbleibt im Kreislauf (fette Pfeile), zum Vorteil gegenüber dem CO2-Recycling (gepunktet). Wasserstoff wird gespeichert.
(Bild: LIKAT)

Das neu entwickelte Reaktionssystem folgt dem Prinzip einer elektrischen Batterie, mit dem Unterschied, dass anstelle von Elektrizität Wasserstoff genutzt wird. Eine solche Batterie wird also einmal zu Beginn mit CO2 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.

Katalysator ohne Edelmetalle

Die Forscher des Likat verwenden Ameisensäure und deren Salze, sogenannte Formiate, als Speichermedium für Wasserstoff. Den Katalysator, der alle notwendigen chemischen Reaktionen ermöglicht, entwickelten die Chemiker auf der Basis eines Mangan-Komplexes, er kommt also, anders als bei den meisten bisherigen Hydrierungen üblich, ohne Edelmetall aus.

Um den Wasserstoff zu speichern, wird CO2 benötigt. Bisher wird das Kohlendioxid ebenfalls freigesetzt, wenn man den Wasserstoff aus den Formiaten zurückgewinnt. „Wir hingegen halten das CO2 dauerhaft in unserem Reaktionssystem fest“, sagt Direktor Matthias Beller. Das gelingt, indem das CO2 an eine Aminosäure gebunden wird.

Zum Patent angemeldet

Die Apex-Gruppe soll die gewonnenen Erkenntnisse nun praktisch nutzen. Das Unternehmen hat sich unter anderem auf das Speichergeschäft für Wasserstoff spezialisiert.

Die Veröffentlichung des fünfköpfigen Autoren-Teams ist in Nature Energy erschienen. Der Antrag zu einem gemeinsamen Patent, das von Apex angemeldet wurde, läuft gerade.

Originalpublikation in Nature Energy

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