Wasserstoff im Griff Pastöser Wasserstoffspeicher macht E-Scootern „Beine“!

Drucktanks sind für die Bereitstellung von Wasserstoff bei kleineren Elektromobilen nicht anwendbar. Dresdener Forscher packen das energiereiche Gas deshalb jetzt in die Powerpaste.

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Würde man Wasserstoff in einen Drucktank einleiten, der sich an einem relativ leichten E-Scooter oder -Roller befindet, wäre der Druckstoß zu hoch. Die Powerpaste, sagen die Experten des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), ist aber die ideale Wasserstoffspeicher-Alternative, um auch elektrisch angetriebenen Kleinfahrzeugen den Weg in die batteriefreie Zukunft zu ebnen. Denn immerhin fahren bereits Hunderte von Wasserstoff-Pkw in Deutschland und das entsprechende Tankstellennetz soll in den kommenden drei Jahren von 100 auf 400 Tankstellen erweitert werden, wie es weiter heißt. Folglich setzt man fest auf diese Antriebsenergie. Der Erfolg zeichnet sich schon ab. Deshalb baut das IFAM am Fraunhofer-Projektzentrum für Energiespeicher und Systeme (ZESS) derzeit eine Produktionsanlage, mit der ab Ende 2021 bis zu 4 t Powerpaste im Jahr hergestellt werden können. Kein Wunder, bei diesem beeindruckenden Spektrum an Vorteilen:

Wasserstoff-Nachtanken per Kartuschenwechsel

„Mit Powerpaste lässt sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck chemisch speichern und bedarfsgerecht wieder freisetzen“, erklärt Dr. Marcus Vogt, Wissenschaftler am Fraunhofer-IFAM, kurz die Funktion. Das sei auch dann unkritisch, wenn der Roller stundenlang in der Sommerhitze geparkt steht. Denn die Powerpaste zersetzt sich erst bei über 250 °C. Auch das Tanken ist recht simpel: Statt zur Tankstelle zu fahren, kann man zu Hause einfach nur eine Kartusche auswechseln und füllt zusätzlich Leitungswasser in einen Wassertank – das war`s! Die Kartuschen können natürlich auch auf Fahrten mitgenommen werden.

Das läuft! 10-fach höhere Energiedichte als Batterieantrieb

Die Powerpaste basiert auf Magnesiumhydrid. Das Ausgangsmaterial ist pulverförmiges, metallisches Magnesium. Das Gute: Es ist eines der häufigsten Elemente der Erde und somit leicht verfügbar, betont Vogt. Bei 350 °C und unter 5- bis 6-fachem Atmosphärendruck wird dieses mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid (MgH₂) umgewandelt. Jetzt braucht man noch Ester und Metallsalz – und fertig sei die Powerpaste!

Um letztendlich ein Fahrzeug anzutreiben, befördert ein Stempel die Powerpaste aus der Kartusche heraus. Aus dem Wassertank wird Wasser zugegeben und der gebundene Wasserstoff wird wieder zum Gas, erklärt Vogt. Die Menge werde außerdem reaktionsschnell dem Wasserstoffbedarf der Brennstoffzelle angepasst. Besonders hervorzuheben ist, dass nur 50 Prozent des Wasserstoffs wirklich aus der Powerpaste kommen, die andere Hälfe liefert das Wasser. „Die Energiespeicherdichte der Powerpaste ist deshalb enorm“, merkt Vogt an. Sie ist wesentlich höher als bei einem 700-bar-Drucktank! Verglichen mit Batterien, habe sie sogar die 10-fache Energiespeicherdichte, freut sich Vogt. Das heißt im Endeffekt, dass man bei einer Fahrt mit der Powerpaste eine ähnliche Reichweite hat, wie mit der gleichen Menge Benzin – wenn nicht sogar eine größere. Auch beim Reichweitenvergleich mit auf 700 bar komprimiertem Wasserstoff schneide die Powerpaste besser ab.

Keine kostspielige Wasserstoff-Infrastruktur nötig!

Und während gasförmiger Wasserstoff eine teure Infrastruktur brauche, ließe sich die Powepaste auch dort leicht einsetzen, wo diese fehlt. Vogt präzisiert: „Wo es keine Wasserstoff-Tankstellen gibt, könnte jede beliebige Tankstelle Powerpaste in Kartuschen oder Kanistern anbieten.“ Denn die Paste fließt und kann deshalb einfach gepumpt werden – sie kann also über einen normalen Tankvorgang und vergleichsweise günstige Abfüllanlagen getankt werden, heißt es weiter. Die Tankstellenbetreiber könnten die Powerpaste anfangs in kleineren Mengen – etwa aus einem Metallfass – anbieten. Steigt die Nachfrage, genüge ein Invest von nur einigen Zehntausend Euro, um sich derselben entsprechend anzupassen. Zum Vergleich: Tankstellen für gasförmigen Wasserstoff, der unter hohem Druck stehen muss, kosten satte 1 bis 2 Mio. Euro pro Zapfsäule. Auch der Transport der Paste schont den Geldbeutel, denn die aufwendigen Drucktanks, die den superkalten, zuvor verflüssigten Wasserstoff beinhalten, braucht es nicht, macht Vogt klar.

Der E-Scooter ist nicht die einzige Anwendungschance

Wenn man sich die Vorteile durch den Kopf gehen lässt, ist die Powerpaste letztlich auch für Autos, Zustellfahrzeuge oder Range-Extender denkbar. Ja, selbst große Drohnen, sagt Vogt, könnten ihre Reichweite mit der Wasserstoffpaste deutlich erhöhen, um statt 20 min etwa mehrere Stunden in der Luft bleiben zu können.

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