Wasserstoff in kleinen Röhrchen

News: Wasserstoff in kleinen Röhrchen

Wasserstoff ist unheimlich klein, sehr schnell und schlüpft durch jede noch so winzige Öffnung. Daher sind die meisten Materialien für dieses Gas kein Hindernis. An anderen wird es fest adsorbiert, diese lassen es dann auch nicht mehr los. Trotzdem könnte Wasserstoff der Energieträger der Zukunft sein, wenn es eine Möglichkeit gäbe, das Gas zu lagern. Eine Lösung bieten vielleicht Nanoröhrchen aus hochreinem Kohlenstoff, die ein Wasserstoffatom auf zwei Kohlenstoffatome speichern können.

Wasserstoff kann einfach aus Wasser hergestellt werden, und bei der Verbrennung entstehen weder Schadstoffe noch Treibhausgase. Bisher konnten Ingenieure allerdings noch keinen bezahlbaren Tank für dieses Gas bauen. Die Aufbewahrung in Hochdrucktanks wäre eine Möglichkeit, aber der Energieaufwand, um das Gas zu komprimieren, ist zu hoch, sagt der Physiker Michael Heben vom National Renewable Energy Laboratory (NREL). Das gleiche gilt für die Verflüssigung von Wasserstoff.

Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, Wasserstoff in Nanoröhren aus Kohlenstoffatomen zu speichern. Doch bisher war es lediglich gelungen, das Gas bei extrem tiefen Temperaturen in die Röhrchen mit nur zwei Nanometern Durchmesser zu füllen. Entsprechend begeistert waren Heben und seine Kollegin Anne Dillon, als ihnen der Prozeß bei Raumtemperatur gelang. Allerdings faßten die Röhrchen nur ein Wasserstoffmolekül auf 50 Kohlenstoffatome – nicht annähernd genug, um als brauchbarer Tank genutzt zu werden.

Nun hat es eine Arbeitsgruppe unter Leitung der Materialwissenschaftlerin Mildred Dresselhaus vom Massachusetts Institute of Technology geschafft, das Aufnahmevermögen der Nanoröhrchen auf ein Verhältnis von einem Wasserstoff- auf zwei Kohlenstoffatome zu steigern. Diese Verbesserung der Kapazität war möglich, indem die Forscher Verunreinigungen, welche die Adsorption des Wasserstoffs verhindern, mit Hilfe von Salzsäure beseitigten. Dazu saugten sie die Säure in die Röhrchen und trockneten diese anschließend zwei Stunden bei 773 Kelvin. Neben der hohen Kapazität hat die Wissenschaftler besonders gefreut, daß 80 Prozent des Gases wieder entwich, wenn sie den Behälter öffneten (Science vom 5. November 1999).

Aber auch das ist noch kein Grund zur Euphorie, denn Dresselhaus bemerkte, daß für diese Art von Speicher einige Kilogramm Nanoröhrchen pro Brennstofftank nötig wären. Das seien weit mehr, als sie für ihr Experiment gebraucht hätten. Bevor eine kommerzielle Nutzung möglich sei, sagt Heben, müßten die Kosten für die Nanoröhrchen von jetzt einer Millionen Dollar auf zehn Dollar pro Kilogramm sinken.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 1.9.1998
"Druck und Spannung im Nanomaßstab"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 21.4.1998
"Wasserstoff in einem Schritt "
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)