WAS IST EIN WASSERSTOFF-FESTSTOFFSPEICHER?
Wasserstoff-Feststoffspeicher
Als Energieträger hat Wasserstoff eine hohe Energiedichte pro Gewicht, ist aber gleichzeitig ein leichtes Gas. Unser Artikel Wasserstoff
beschreibt dies ausführlicher. Aus diesem Grund sind die DASH-Feststoffspeichersysteme eine interessante Option für die Wasserstoffinfrastruktur. In diesen Speichern wird der Wasserstoff weder in flüssiger noch in gasförmiger Form gespeichert, sondern als Feststoff in einem anorganischen Trägermaterial, dem Metallhydrid.
Grundlagen der Technologie
Grundlage dieser Form der Wasserstoffspeicherung ist, dass die von GRZ Technologies verwendeten Metallverbindungen den Wasserstoff unter den richtigen Bedingungen absorbieren. Dieser Prozess ist unten dargestellt.
Bei der Absorption spalten sich die Wasserstoffmoleküle (H2) in einzelne Wasserstoffatome (H) auf. Anschließend wandern sie in das Zwischengitter der Metalllegierung. Die Abstände zwischen den einzelnen Atomkernen werden deutlich kleiner als in der Gasphase. Dadurch ist die Volumendichte des Wasserstoffspeichers sehr hoch, und damit auch die Energiedichte des Systems. Für diesen Prozess können verschiedene Legierungen verwendet werden. Ein Beispiel für eine Legierung ist LaNi5. Die folgende chemische Reaktion findet statt, wenn Wasserstoff von einer solchen Legierung absorbiert wird:
LaNi5 + 3H2 ⟶ LaNi5H6
Wichtig ist, dass diese Legierung ein Einzelfall aus einer ganzen Klasse von Werkstoffen ist. Die Ingenieure von GRZ Technologies entwickeln für jedes Produkt den besten Werkstoff und optimieren so die Eigenschaften des Gesamtsystems.
Vergleich mit anderen Speichermethoden und technischen Vorteilen
Für den Einsatz von Metallhydriden als Festkörper-Wasserstoffspeicher ist jedoch nicht nur die Auswahl des Materials entscheidend, vielmehr müssen auch die Eigenschaften des gesamten Speichersystems optimiert werden, wie im Abschnitt „Systemdesign und Herstellung“ beschrieben. Ein wesentlicher Aspekt der DASH-Speichertechnologie ist die hohe volumetrische Speicherdichte, sie ist abhängig vom Speichermaterial und 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 kgH2/m3 möglich. Zum Vergleich: Flüssiger Wasserstoff hat eine Dichte von 71 kgH2/m3 und gasförmiger Wasserstoff bei 900 bar ca. 40 kgH2/m3. Die GRZ-Metallhydrid-Technologie ist extrem zyklenfest und ermöglicht eine Laufzeit von über 25 Jahren. Wir können also die gesamte verfügbare Kapazität ohne Einschränkungen nutzen. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Technologie ist ihre Umweltfreundlichkeit. Der Metallhydrid-Wasserstoffspeicher DASH überzeugt durch einen deutlich reduzierten ökologischen Fußabdruck im Vergleich zu bestehenden konkurrierenden Energiespeicherlösungen wie beispielsweise Lithiumbatterien. Die Speicher sind vollständig recycelbar, und der Energieaufwand für die Herstellung der Speicher ist deutlich geringer.