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Brennstoffzell-Antrieb: Forscher glauben an Durchbruch bei Wasserstoffspeicherung

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Autos mit Brennstoffzellen sollen mit einer Tankfüllung mehr als 500 Kilometer fahren können - dank eines neuen Speicherverfahrens. Die Technik ist jedoch noch lange nicht ausgereift. Trotzdem glauben britische Forscher an eine Serienproduktion in den nächsten zehn Jahren.

Automanager setzen große Hoffnungen in die Brennstoffzelle. Die Antriebstechnik hat den Vorteil, dass beim Fahren nur völlig harmloser Wasserdampf entsteht - klimaschädliches Kohlendioxid wird nicht freigesetzt. Die wegen ihrer Spritfresser viel gescholtene Branche stünde plötzlich als Vorbild da. Allerdings hat die Technik, die bereits in Bussen und U-Booten eingesetzt wird, ihre Tücken. Nicht nur die Wasserstoff-Erzeugung belastet die saubere Ökobilanz. Größtes Problem ist die Speicherung des explosiven Gases.

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Man kann Wasserstoff unter hohem Druck in große Flaschen abfüllen - oder aber es extrem abkühlen und so verflüssigen. In beiden Fällen muss viel Energie für die Speicherung aufgewendet werden. Deshalb suchen Wissenschaftler nach Alternativen, etwa, indem sie den Wasserstoff in feste Stoffe leiten, die ihn wie ein Schwamm aufsaugen.

Nun vermelden britische Wissenschaftler einen Durchbruch bei der Schwammtechnik. Dank einer Lithiumverbindung als Speichermedium könnten Autos mit Brennstoffzell-Antrieb mehr als 500 Kilometer mit einer Tankfüllung fahren, berichten Peter Edwards von der University of Oxford und seine Kollegen in einer Pressemitteilung. Das Erreichen einer solchen Reichweite sei essentiell dafür, dass in Zukunft ein Massenmarkt für Brennstoffzellen entstehe. Autos mit einem Wasserstoffantrieb, so die Forscher, müssten bisher spätestens nach 300 Kilometern wieder an die Tankstelle.

Zehn Jahre bis zur Serienreife

"Das könnte einer der wichtigen Schritte nach vorn sein, auf den die Brennstoffzell-Branche und die Auto-Industrie gewartet haben", erklärte Edwards. Die Arbeit könne dazu beitragen, dass Autos mit Wasserstoffantrieb innerhalb der nächsten zehn Jahre reif für die Massenproduktion würden.

Ganz neu ist der Ansatz der britischen Forscher freilich nicht. Die von ihnen verwendete Lithiumverbindung sei unter Forschern schon länger bekannt, sagte Andreas Züttel vom Schweizer Forschungsinstitut Empa im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Seit kurzem werde sie auch für die Wasserstoffspeicherung untersucht.

Anfangs galten Metallhydride als vielversprechendes Speichermedium. Der Wasserstoff lagert sich darin im Metallgitter ein. Das Problem an diesen Verbindungen ist aber ihre hohe Masse. Ein Wasserstoffatom ist viel leichter als ein Metallatom: Folge: Die Speicherdichte ist ziemlich gering, ein Metallhydrid-Tank extrem schwer.

Etwa vier Kilogramm Wasserstoff benötige ein Auto, um 500 Kilometer weit fahren zu können, sagte Martin Jones im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE, der wie Edwards an der University of Oxford forscht. Ein herkömmlicher Hydridspeicher für diese Wasserstoffmenge sei 500 Kilogramm schwer. Die nun untersuchte Lithiumverbindung erreiche theoretisch einen Wasserstoffanteil von elf Prozent - das sei als echter Durchbruch zu werten.

Leichte Elemente verringern Gewicht

Die britischen Forscher nutzten bei ihren Versuchen im Labor kein herkömmliches Metallhydrid. Um Masse zu sparen, arbeiteten sie vielmehr mit einem sogenannten komplexen Hydrid, dass neben Lithium auch die vergleichsweise leichten Elemente Bor und Stickstoff enthält. Dies erhöht die Speicherdichte.

Von einem Test in Autos ist die Lithiumverbindung aber noch weit entfernt. Bislang konnten Edwards und seine Kollegen nur zeigen, dass das Hydrid Wasserstoff freisetzen kann, also den Kraftstoff liefern. Das Einlagern von Wasserstoff, das Tanken, ist bislang noch nicht gelungen. "Die Reversibilität ist ein Problem", räumt Jones ein. Allerdings sei er optimistisch, dass es gelingen werde, Wasserstoff in die Verbindung einzubringen. "Bei Verbindungen mit leichten Atomen ist die Umkehrbarkeit leichter."

"Die untersuchte Lithiumverbindung ist ein interessantes Material", sagte der Schweizer Wasserstoffexperte Züttel, "aber wir stehen erst am Anfang." Es werde noch Jahre dauern, bis man diese Technik in Autos nutzen könne.

Allzu große Skepsis gegenüber der Wasserstofftechnik hält man an der University of Oxford für nicht angebracht: "Schauen Sie sich an, wie groß Handyakkus in den achtziger Jahren waren und wie klein sie heute sind", sagte Jones. Die Wasserstofftechnik befinde sich derzeit quasi in ihren Achtzigern, große Sprünge seien möglich.

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Forum - Welcher Antrieb wird der Motor der Zukunft?
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1.
DJ2002dede, 16.11.2006
---Zitat von sysop--- Die Autohersteller setzen für morgen auf die Brennstoffzelle, die Autofahrer heute schon auf Erdgas. Wo sehen Sie die Chancen und Risiken der Alternativen Antriebe? ---Zitatende--- Ich denke, Wasserstoff wird sich durchsetzen. Bis dahin ist aber der Mix wichtig und richtig.
2.
Saboteur 16.11.2006
Ich denke mittelfristig wird es mehrere Möglichkeiten geben. Erdgas funktioniert schon. Brennstoffzelle hat immernoch das Problem der Wasserstoffspeicherung aber es sind auch Typen möglich, die mit Methanol u.Ä. laufen (Nachteil hier: die Stoffe müssen sehr rein sein). Außerdem gibt es Forschungen dazu aus organischen Abfallstoffen eine Art Biodiesel effizient herzustellen; das könnte auch ein Weg werden (z.B. Umsetzung mittels Bakterien).
3. Keine Alternative!
Lopez21 16.11.2006
Tja so sehe ich es. Denn, obwohl ich nicht einmal mehr Auto fahre, ist das ein echt schwieriges Thema. Nur eines sollten wir wissen (ob wir wollen oder nicht). Unsere Mobilitaet macht unsere Umwelt kapput und krank. Und wir koennen gerne Brasilien als Beispiel nehmen, wo sie schon seit einer langen Zeit auf fosile Brennstoffe setzen. Aber um welchen Preis? Da kommen Monokulturen und wir sind ebenfalls auf dem besten Weg dazu. Die Natur dankt es uns frueher oder spaeter mit kleineren oder groesseren Katastrophen. Erdgas ist auch nicht unbeschraenkt vorhanden. Heute sind wir wohl schon soweit, dass wir Biogas erzeugen koennen. Aber wen interessiert das? Deutschland ist eh ein Vorbild: mit 200 ueber die Bahn zu brettern und 500 PS unter der Haube zu haben. Das ist geil! Ich frage nur, wann werden wir erwachsen?
4. Sparsamkeit
dieterschg, 16.11.2006
---Zitat von sysop--- Die Autohersteller setzen für morgen auf die Brennstoffzelle, die Autofahrer heute schon auf Erdgas. Wo sehen Sie die Chancen und Risiken der Alternativen Antriebe? ---Zitatende--- So lange diese Techniken noch nicht ausgereift sind, sollte man auf sparsamen Verbrauch bei den Fahrzeugen achten. 400km/h braucht niemand, schon 200km/h auf überfüllten Autobahnen reicht dicke aus, wobei manche Wagen dabei sogar noch relativ sparsam sein können.
5. Ganz klar: Wasserstoff
Tarja13, 16.11.2006
---Zitat von sysop--- Die Autohersteller setzen für morgen auf die Brennstoffzelle, die Autofahrer heute schon auf Erdgas. Wo sehen Sie die Chancen und Risiken der Alternativen Antriebe? ---Zitatende--- Wasserstoff bietet von allen derzeit denkbaren Treibstoffen eindeutig das größte Potential. Es verwundert schon ein bisschen, warum die Automobilindustrie die Forschung seit Jahrzehnten nicht entschlossener vorantreibt. Erdgas ist nunmal endlich, Sonne nicht immer verfügbar, Wind sowieso als Autoantrieb ungeeignet, Öl geht in absehbarer Zeit zur Neige. Wasserstoff hingegen wäre reichlich vorhanden, würde bei der Reaktion keine Schadstoffe erzeugen und trotzdem ausreichend Energie freisetzen.
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