Was ist wasserstoffspeicherung?

Wasserstoffspeicherung

Die Wasserstoffspeicherung ist ein entscheidender Aspekt der Wasserstoffwirtschaft und bezieht sich auf die Methoden und Technologien, um Wasserstoff sicher und effizient zu speichern. Die Speicherung ist notwendig, da Wasserstoff nicht überall und jederzeit in der benötigten Menge verfügbar ist. Die Herausforderungen bei der Wasserstoffspeicherung umfassen die geringe volumetrische Energiedichte von Wasserstoff, insbesondere unter Standardbedingungen, sowie Sicherheitsaspekte und Kosten.

Methoden der Wasserstoffspeicherung:

• Komprimierter Wasserstoff: Hierbei wird Wasserstoff unter hohem Druck (bis zu 700 bar oder mehr) in speziellen Druckbehältern gespeichert. Die Druckbehälter müssen hohe Sicherheitsstandards erfüllen.
• Verflüssigter Wasserstoff: Wasserstoff wird auf extrem niedrige Temperaturen (ca. -253 °C) gekühlt, um ihn zu verflüssigen und seine volumetrische Energiedichte zu erhöhen. Die Kryogene%20Speicherung erfordert energieintensive Kühlung.
• Materialbasierte Speicherung: Diese Methode nutzt Materialien, die Wasserstoff absorbieren oder chemisch binden. Hierzu gehören:
  • Metallhydride: Metalle oder Legierungen, die Wasserstoff reversibel binden. Die Metallhydrid-Speicherung bietet eine relativ sichere Speicherung bei niedrigerem Druck.
  • Adsorptionsmaterialien: Hochporöse Materialien wie Aktivkohle, MOFs (Metal-Organic Frameworks) oder COFs (Covalent-Organic Frameworks), die Wasserstoff an ihrer Oberfläche adsorbieren. Die Adsorption kann bei kryogenen oder Raumtemperaturen erfolgen.
  • Chemische Wasserstoffspeicher: Chemische Verbindungen, die Wasserstoff durch chemische Reaktionen freisetzen, wie Ammoniak (NH3) oder organische Flüssigkeiten (LOHC – Liquid Organic Hydrogen Carriers). Die Chemische%20Wasserstoffspeicherung ermöglicht eine einfache Handhabung und Transport.

Anwendungen der Wasserstoffspeicherung:

• Transport: Speicherung von Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge (PKW, Busse, LKW, Züge, Schiffe, Flugzeuge).
• Stationäre Energiespeicherung: Speicherung von Wasserstoff zur Rückverstromung in Brennstoffzellen oder Gasturbinen, um Schwankungen erneuerbarer Energien auszugleichen.
• Industrielle Anwendungen: Speicherung von Wasserstoff als Rohstoff für chemische Prozesse oder als Reduktionsmittel in der Stahlindustrie.

Herausforderungen und Forschungsbereiche:

• Kosten: Reduzierung der Kosten für Speichermedien, Druckbehälter, Kryokühler und andere Komponenten.
• Sicherheit: Entwicklung sicherer Speichermethoden und -systeme, um das Risiko von Leckagen oder Explosionen zu minimieren.
• Volumetrische und gravimetrische Energiedichte: Verbesserung der Energiedichte, um die Speichersysteme kompakter und leichter zu machen.
• Lebensdauer und Zyklenfestigkeit: Erhöhung der Lebensdauer und Zyklenfestigkeit der Speichermaterialien und -systeme.

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