Wasserstoff kann der saubere Treibstoff der Zukunft sein, aber es ist nicht einfach, ihn vom Labor in den Alltag zu bringen. Die meisten wasserstoffreichen Materialien sind bei Raumtemperatur fest oder werden erst unter extremen Bedingungen, wie hohem Druck oder Gefriertemperaturen, flüssig.
Tief eutektischen Lösungsmittel (DES)
Die Herstellung einer wasserstoffreichen Flüssigkeit, die bei normalen Temperaturen stabil bleibt, könnte die Speicherung und den Transport von Wasserstoff erheblich erleichtern, wie die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL) am Dienstag mitteilte.
Ein vielversprechendes Gebiet sind die sogenannten tief eutektischen Lösungsmittel (DES). Das sind Mischungen, die bei niedrigeren Temperaturen schmelzen als ihre Bestandteile. Dieser Aspekt ist wichtig, da DES feste wasserstoffreiche Materialien bei viel niedrigeren Temperaturen in leicht handhabbare Flüssigkeiten verwandeln können. Bisher hatte jedoch keines dieser DES Hydridkomponenten verwendet, die besonders wasserstoffreich sind und neue Wege eröffnen könnten, um mehr Wasserstoff in flüssiger Form zu speichern.
Bis zu 6,9 Prozent Wasserstoff
Wissenschaftler der Gruppen von Professor Andreas Züttel an der EPFL und Professor Satoshi Horike an der Universität Kyoto entwickelten das erste Beispiel für ein hydridbasiertes DES: eine transparente, stabile und wasserstoffreiche Flüssigkeit, die bei Raumtemperatur flüssig bleibt. Das neue DES kann bis zu 6,9 Gewichtsprozent Wasserstoff enthalten und übertrifft damit mehrere technische Ziele für die Wasserstoffspeicherung, darunter auch die vom US-Energieministerium für 2025 gesetzten.
Zur Herstellung des neuen DES mischten die Wissenschaftler Ammoniakboran und Tetrabutylammoniumborhydrid in verschiedenen Mengen, um herauszufinden, welche Kombinationen bei Raumtemperatur flüssig bleiben würden. Das richtige Verhältnis (zwischen 50 und 80 Prozent Ammoniakboran) ergab eine stabile Flüssigkeit, die auch bei kalten Temperaturen amorph blieb, das heisst: keine Kristalle neu bildete.
Nur 60 Grad
Tests zeigten, dass die neue Flüssigkeit Wasserstoff freisetzen konnte, wenn sie auf nur 60 Grad erhitzt wurde, eine Temperatur, die weit unter derjenigen der meisten wasserstoffreichen Feststoffe liegt. Das neue DES könnte daher die Lagerung und den Transport von Wasserstoff wesentlich einfacher und sicherer machen.
Statt auf Hochdrucktanks oder sehr kalte Flüssigkeiten angewiesen zu sein, könnten die Industrien so stabile und einfach zu handhabende Wasserstoffträger verwenden, so die Schlussfolgerung der EPFL. Wissenschaftler der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben ebenfalls zu dieser in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlichten Arbeit beigetragen.
