Wasserstoffspeicher 2018-02-08T09:37:06+00:00

Wasserstoffspeicher

Energieträger der Zukunft.
Wasserstoff als Energieträger verursacht keine schädlichen Emissionen, insbesondere kein Kohlendioxid, wenn er aus erneuerbaren Energien (Wind, Sonne, Wasser) gewonnen wird. Wasserstoff ist Hauptbestandteil unseres Planeten und ist z.B. in gebundener Form im Wasser vorhanden. Selbst unser Körper besteht zu ca. 10% aus Wasserstoff.

Wasserstofflagerung in Druckspeichern – wir forschen für eine saubere Zukunft.

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In Druckwasserstoffspeichern wird der Wasserstoff mittels hohem Druck von bis zu 800bar gespeichert. Hierzu wird der gasförmige Wasserstoff zuerst gekühlt und dann mit mehrstufigen Kompressoren bis zum gewünschten Druck komprimiert. Durch das Verdichten des Wasserstoffs wird die Energiedichte im vorhandenen Volumen erhöht. Der zusätzliche Energieaufwand für die Kompression für die Betankung von wasserstoffbetriebenen Personenkraftwagen liegt bei ca.12% (bei 700bar) des gespeicherten Wasserstoffenergieinhalts. Als Behälter werden spezielle Hochdruckbehälter, welche diffusionsarm sind, verwendet. Da Wasserstoff das kleinste Molekül auf unserem Planeten darstellt, wird besonderes Augenmerk auf die Innenbeschichtung des Behälters gelegt. Die Druckbehälter werden TÜV zertifiziert, wobei Tanks bis 1200bar machbar bzw. produzierbar sind.

Informationen zum Wasserstoff:

Eigenschaften von Wasserstoff: Wasserstoff ist das Element mit der geringsten Dichte. Molekularer Wasserstoff (H2) ist etwa 14,4-mal so leicht wie Luft. Flüssiger Wasserstoff wiegt 70,8 Gramm pro Liter. Sein Schmelzpunkt liegt bei 14,02 K (−259 °C), der Siedepunkt bei 21,15 K (−252 °C). Wasserstoff ist in Wasser und anderen Lösungsmitteln schlecht löslich. Für Wasser beträgt die Löslichkeit 18,2 ml/L bei 20 °C und Normaldruck. Wegen seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften unterscheidet sich der Umgang mit Wasserstoff von den bisher genutzten Energieträgern.
Wasserstoff bildet beim Austreten ein entzündliches Gemisch mit der Umgebungsluft, bei einem Anteil von 4 % bis 75 %. Ein explosives Gemisch (Knallgas) bildet Wasserstoff erst bei einem Anteil von 18 %. Weil Wasserstoff das leichteste von allen Elementen ist, verflüchtigt es sich in offener Umgebung, bevor es ein explosives Gemisch bilden kann, oder es brennt in heißen Umgebungen bereits bei der Konzentration von 4 % ab.
Wasserstoff hat im Vergleich zu vielen Kohlenwasserstoffen eine niedrige Verbrennungsenthalpie und damit eine niedrige volumenbezogene Energiedichte (ca. 1/3 von Erdgas). Das erfordert zum Speichern äquivalenter Energiemengen einen dreimal so großen Tank oder einen dreimal so hohen Druck wie für Erdgas. Auf Grund der geringen molaren Masse ergibt sich jedoch eine vergleichsweise hohe massenbezogene Energiedichte (z.B. mehr als die doppelte massenbezogene Energiedichte von Erdgas).
Durch seine geringe Molekülgröße diffundiert Wasserstoff relativ gut durch eine Vielzahl von Materialien, sodass viele Materialien für die Tankhülle ungeeignet sind. Durch hohe Temperaturen und hohen Innendruck wird der Diffusionsprozess verstärkt. Durch Wasserstoffversprödung werden metallische Tankhüllen zusätzlich belastet. Bei Hüllen aus Kunststoff tritt dieser Effekt nicht auf.

Wasserstoff-Gas enthält mehr Energie pro Gewichtseinheit als jeder andere chemische Brennstoff, allerdings deutlich weniger Energie pro Volumeneinheit. Wasserstoff ist, wie auch elektrische Energie, keine Primärenergie, sondern muss wie Strom aus Primärenergie hergestellt werden. Die technischen Probleme bei der Speicherung von Wasserstoff sind heute technisch bereits gelöst.

Energiedichten im Vergleich

Auf die Masse bezogen (in kWh/kg):
– Wasserstoff: 33,3
– Erdgas: 13,9
– Benzin: 11,1–11,6 (40,1–41,8 MJ/kg)
– Diesel: 11,8–11,9 (42,8–43.1 MJ/kg)
– LOHC (N-Ethylcarbazol): 1,93
– Li-Ionen-Batterie: 0,2 (ca., abhängig vom Typ)

Auf das Volumen bezogen (in kWh/l):
– Wasserstoffgas (Normaldruck): 0,003
– Wasserstoffgas (20 MPa / 200 bar): 0,53
Wasserstoffgas (70 MPa / 700 bar): 1,855 Betankung von Autos
Erdgas (20 MPa): 2,58
Benzin: 8,2–8,6
Diesel: 9,7
– Li-Ionen-Batterie: 0,25–0,675