Solid Hydrogen Carriers als H2-Speicher

Speicher
SHC-Speichermodul (l.), Speichersystem aus 15 Modulen (r.)

Am Metallhydrid-Technologie-Zentrum des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM werden Verbundwerkstoffe entwickelt, die erhebliche Vorteile gegenüber klassischen Metallhydridspeichern auf Pulver- oder Granulatbasis aufweisen.

Mit aktivem Wärmemanagement und Füllstandsensorik ausgestattet, können moderne Hydridspeicher sehr dynamisch betrieben werden, so dass Be- und Entladungen innerhalb weniger Minuten technisch realisierbar sind.

Die Umsetzung eines wasserstoffbasierten Energiekreislaufs erfordert vielfältige Technologien zur Speicherung und Verteilung von Wasserstoff. Im Gegensatz zu Druckgas- oder Flüssig-Wasserstoffspeichern stellen Metallhydride als H2-Feststoffspeichermaterialien, auch Solid Hydrogen Carriers (SHC) genannt, eine ökonomisch vielversprechende Option dar, Wasserstoff

  • mit höchster Reinheit (7.0),
  • unter niedrigem Betriebsdruck (2 bis 40 bar),
  • auf engem Raum (bis zu 0,15 kgH2/dm³; im Vgl. zu 0,04 kgH2/dm³ für H2 unter 700 bar) und
  • ohne Abdampfverluste

sicher zu speichern.

In SHC ist Wasserstoff chemisch an ein solides Trägermaterial gebunden, so dass bei Leckagen des Speichers der gebundene Wasserstoff nicht schlagartig, sondern nur sehr langsam austritt. Damit ist eine sehr hohe Systemsicherheit von SHC-Speichern gegeben.

Wegen dieses Vorteils werden Metallhydride bereits seit einigen Jahren industriell für die Speicherung von Wasserstoff eingesetzt, beispielsweise in U-Booten, für stationäre Energiesysteme oder für portable brennstoffzellenbetriebene Elektronik. Neben der Anwendung als Wasserstoffspeicher können Metallhydride auch für vibrationsfreie thermochemische H2-Kompressoren, für thermochemische Wärmepumpen, zur Trennung der Isotope H2 und D2 (Deuterium) oder als selektive und reversible H2-Getter aus Gasgemischen verwendet werden.

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Autoren:
Felix Heubner, Dr. Thomas Weißgärber, Dr. Lars Röntzsch
alle vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM, Dresden

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