Palladium-Nanopralinen statt 700 bar zur Speicherung von Wasserstoff?

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Wasserstoff könnte bald in Pralinen und nicht mehr in 700 bar Drucktanks gelagert werden. Das ließ zumindest die bildhafte Beschreibung der Forschungsergebnisse eines Teams der Universität Hamburg erahnen. Die Forschenden des Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY), einem Forschungszentrum mit Standorten in Hamburg und Zeuthen bei Berlin, konnten Wasserstoff mithilfe von Palladium und Iridium binden und später wieder freisetzen. Der spezielle Aufbau des Speichermediums verleitete dabei zum Vergleich mit Pralinen.

Schon seit Längerem sei bekannt, dass Palladium sich dazu eigne, Wasserstoff zu speichern. Das Element sauge Wasserstoff auf wie ein Schwamm, hieß es in der Institutsmitteilung. „Allerdings ist es bislang ein Problem, den Wasserstoff wieder aus dem Material herauszubekommen“, erläutert Andres Stierle, Leiter des Forschungsteams. „Deshalb versuchen wir es mit Palladium-Teilchen, die lediglich rund einen Nanometer messen.“

Die kleinen Teilchen sind dabei aufgebaut wie Pralinen, wie es vom DESY-Institut heißt. In der Mitte befinde sich ein Kern aus Iridium, der für die nötige Stabilität sorge. Außenrum umhüllt eine Schicht Palladium den Kern. In dem Projekt fixierten die Forschenden die Nanoteilchen auf Graphen, also einer extrem dünnen Kohlenstoffschicht. Die Palladium-Iridium-Pralinen selbst seien nur 1,2 Nanometer groß und könnten in Abständen von nur zwei Nanometern auf dem Graphen fixiert werden.

Unter einer Röntgenlichtquelle konnten die Forschenden verfolgen, wie sich Wasserstoff Moleküle an die Palladiumteilchen binden und wieder lösen. So konnten sie erkennen, dass der Wasserstoff sich lediglich an der Oberfläche des Palladiums bindet. Durch leichte Temperaturerhöhung konnte der Wasserstoff gut aus dem Palladium herausgelöst werden. Der Aufwand, der hierfür betrieben werden muss, läge unter dem der herkömmlichen Speichermethoden; also entweder den Drucktanks mit mehreren Hundert bar oder dem Herabkühlen auf -253 Grad Celsius. In beiden Fällen müsse eine größere Menge Energie aufgewendet werden, um den Wasserstoff einzuspeichern.

„Als nächstes wollen wir herausfinden, welche Speicherdichten wir mit der neuen Methode erreichen könnten“, sagt Stierle. Hierfür werden die Forschenden allerdings das Kohlenstoffmedium wechseln. Um die Oberfläche, auf der Palladium-Nanoteilchen angeordnet werden kann, zu vergrößern und die Teilchen in „nennenswerten Mengen“ unterzubringen, ziehen die Forschenden Kohlenstoffschwämme in Betracht.

Die Ergebnisse der Gruppe sind dem wissenschaftlichen Fachblatt „ACS Nano“ der American Chemical Society (ACS) erschienen.

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