Wasserstoff für Brennstoffzellen wird oft in Hochdrucktanks vorgehalten. Eine deutlich einfachere Handhabung in Form einer Paste haben Fraunhofer-Forschende entwickelt.

 

Wasserstoff wird eine wichtige Rolle überall dort im Verkehr spielen, wo eine direkte Elektrifizierung von Antrieben durch Batterien nicht sinnvoll möglich ist. Ein Problem dabei ist aber die Infrastruktur für die Hochdruckbetankung und -speicherung, die größtenteils noch aufgebaut werden muss − und bei kleineren Fahrzeugen oft technisch gar nicht möglich ist. 

Eine alternative Methode für die Betankung etwa von Drohnen, Zustellfahrzeugen oder Range-Extendern von E-Autos haben Forschende am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden in Form von "Powerpaste" entwickelt. "Mit der Paste lässt sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck chemisch speichern und bedarfsgerecht wieder freisetzen", so Marcus Vogt, Wissenschaftler am Fraunhofer IFAM.

Ausgangsmaterial der Powerpaste ist pulverförmiges Magnesium – eines der häufigsten Elemente und somit ein leicht verfügbarer Rohstoff. Bei 350 Grad Celsius und fünf- bis sechsfachem Atmosphärendruck wird dieses mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgewandelt und mit weiteren Stoffen wie Ester und Metallsalzen zur Powerpaste vermengt.

Um etwa ein Brennstoffzellen-Fahrzeug anzutreiben, befördert ein Stempel die Wasserstoff-Paste aus einer Kartusche heraus. Wird Wasser dazugegeben, entsteht gasförmiger Wasserstoff. Der Clou: Nur die Hälfte des Wasserstoffs stammt aus der Powerpaste, die andere Hälfe liefert das Wasser zu.

Ähnliche Energiespeicherdichte wie Benzin

"Die Energiespeicherdichte der Powerpaste ist dadurch enorm: Sie ist wesentlich höher als bei einem 700-bar-Drucktank. Verglichen mit Batterien hat sie sogar die zehnfache Energiespeicherdichte", so Vogt. Dadurch lasse sich mit der Powerpaste eine ähnliche Reichweite erzielen wie mit der gleichen Menge Benzin. Auch beim Reichweitenvergleich mit auf 700 bar komprimiertem Wasserstoff schneidet die Paste besser ab.

Neben der großen Reichweite gibt es einen weiteren Punkt, der für die Paste spricht: Während gasförmiger Wasserstoff eine kostenintensive Infrastruktur erfordert, lässt sich die Powerpaste auch dort einsetzen, wo eine solche Infrastruktur fehlt. Stattdessen könnte jede beliebige Tankstelle Powerpaste in Kartuschen oder Kanistern anbieten. Denn die Paste ist fließfähig und pumpbar – sie kann daher auch über einen normalen Tankvorgang und vergleichsweise kostengünstige Abfüllanlagen getankt werden. Zum Vergleich: Tankstellen für gasförmigen Wasserstoff bei hohem Druck schlagen derzeit mit etwa ein bis zwei Millionen Euro pro Zapfsäule zu Buche.

Am Fraunhofer-Projektzentrum für Energiespeicher und Systeme ZESS baut das Fraunhofer IFAM derzeit eine Produktionsanlage für die Powerpaste auf. Ende 2021 soll diese in Betrieb gehen und dann zunächst bis zu vier Tonnen von der Wasserstoffpaste pro Jahr produzieren.