Die effiziente Speicherung von Energie in Verbindung mit einem minimalen Kohlenstoffdioxid-Ausstoß wird als große Herausforderung für die Mobilität der Zukunft gesehen. Wissenschaftler der Montanuniversität forschen an neuen Speicherungsmethoden von Wasserstoff mit einem minimalen ökologischen Fußabdruck. Die Forschungsergebnisse wurden im renommierten Magazin „Nano Energy Journal“ veröffentlicht.

Eine Brennstoffzelle kann chemisch gebundene direkt in elektrische Energie umwandeln, die in Traktionsbatterien gespeichert wird. Mit Elektromotoren wird die elektrische Energie wieder in Bewegungsenergie umgewandelt. Die Brennstoffzelle lädt im Betrieb die Fahrbatterie nach und arbeitet so als „Range Extender“ zur Vergrößerung der Reichweite eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb. Die direkten Abgas-Fahrzeugemissionen bestehen bei reinem Wasserstoffbetrieb vor allem aus Wasserdampf bzw. Wasser und geringen Emissionen durch die verschmutzte Ansaugluft. Somit erfüllen die Fahrzeuge die Kriterien, um zur Verbesserung der Luftqualität in verkehrsreichen Gebieten beizutragen.

Einige der beteiligten Wissenschaftler, v.l.: Univ.-Prof. Dr. Christian Mitterer, Christian Koczwara, Nikolaos Kostoglou, M.Sc., Dipl.-Ing. Dr. Christian Prehal und Univ.-Prof. Dr. Oskar Paris

Verbesserte Wasserstoffspeicherung

Die große Hürde besteht in der Speicherung des Wasserstoffes. Derzeit wird der Wasserstoff in Hochdruckzylindern (bis zu 700 bar) gespeichert und im Auto eingebaut. Dies kann jedoch zu Problemen während des Fahrens führen: Druckverluste bzw. Sicherheitsfragen. Wissenschaftler der Montanuniversität forschen nun an einer neuen Generation von nanoporösen Materialien, die in der Lage sind, sehr große Mengen an Gas in ihrer porösen Struktur zu speichern.

Diese Kohlenwasserstoff-Nanostrukturen (z. B. Graphen-basierte Flitter und Schäume) haben eine durchschnittlichen Porengröße von 0,6 nm sowie eine hohe spezifische Oberfläche (>1.200 m ²/g) und ein großes Porenvolumen (0,5 cm ³/g). „Es scheint, als wären diese nanoporösen Kohlenstoffe der Schlüssel für die Umsetzung von großflächigen Gasspeichersystemen“, erläutert Univ.-Prof. Dr. Christian Mitterer vom Lehrstuhl für Funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme. Damit sollen künftig Anwendungen im Bereich der Energiespeicherung mit einem minimalen ökologischen Fußabdruck erschlossen werden.

Veröffentlichung im „Nano Energy Journal“

Ein Team bestehend aus drei Doktoranden der Montanuniversität – Nikolaos Kostoglou, M.Sc., vom Lehrstuhl für Funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme, Dipl.-Ing. Christian Koczwara und Dipl.-Ing. Dr. Christian Prehal vom Institut für Physik – konnte kürzlich eine Veröffentlichung über die Synthese eines nanoporösen aktivierten Kohlenstofftuchs und seine Anwendung im Bereich der Energiespeicherung im renommierten Journal „Nano Energy“ (Impact-Faktor 12,343) publizieren.

In das Forscherteam waren neben Wissenschaftlern der Montanuniversität Leoben auch Partner der University of Cyprus, Nicosia, Zypern, der University of Belgrade, Serbien, der Cyprus University of Technology, Lemesos, Zypern, des National Center for Scientific Research Demokritos, Athen, Griechenland, der University of Surrey, Guildford, England, und der Khalifa University of Science, Technology & Research, Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate, eingebunden.

Link zur Veröffentlichung

Weitere Informationen:

Univ.-Prof. Dr. Christian Mitterer
Lehrstuhl für Funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme
Tel.: +43 3842 402-4220
E-Mail: christian.mitterer(at)unileoben.ac.at