pte20210813004 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Wasserstoff aus Aluminium und Wasser

MIT-Wissenschaftler arbeiten an einer innovativen, einfachen und sicheren Produktionstechnik


Wasserstoff-Expertin Laureen Meroueh im Labor (Foto: Reza Mirshekari, mit.edu)
Wasserstoff-Expertin Laureen Meroueh im Labor (Foto: Reza Mirshekari, mit.edu)

Cambridge (pte004/13.08.2021/06:00)

Die Herstellung von Wasserstoff, der ein grünes Zeitalter einläuten könnte, benötigt sehr viel Strom für die Elektrolyse, also die Spaltung von Wasser. Es geht auch anders. Wenn reines Aluminium mit Wasser in Berührung kommt, bildet sich Aluminiumhydroxid und Wasserstoff wird frei. Doch Aluminium ist stets mit einer Oxidschicht bedeckt, die es schützt, auch vor Wasser, das das Metall zerstören würde. Die Forscher in aller Welt stehen deshalb vor der Herausforderung, die Oxidschicht zu durchbrechen, und nicht nur die an der Oberfläche. Aluminium besteht aus lauter winzigen Körnchen, die alle oxidiert sind.

[b]Verunreinigungen mit positiven Folgen[/b]

Am Massachusetts Institute of Technology https://www.mit.edu/ in Cambridge/USA hat sich ein Team um die Professoren Douglas P. Hart und Thomas W. Eagar sowie Laureen Meroueh, die 2020 in Maschinenbau promoviert hat, darangemacht, das Problem zu lösen. Sie machten sich daran, die Auswirkungen von Fremdelementen wie Silizium und Magnesium auf die Aluminium-Wasser-Reaktion zu untersuchen. Zudem arbeiteten sie an einer Technik zur Durchdringung der störenden Oxidschicht.

[b]Überzug aus Flüssigmetallschicht[/b]

Das Team überzog korrodiertes Aluminium mit einem flüssigen Mix aus Gallium und Indium und warteten ab. Nach Stunden waren sie in die Aluminiumstruktur eingedrungen und hatten die Oxidschicht so aufgeweicht, dass das metallische Aluminium mit Wasser reagieren konnte. Die Ausbeute war allerdings noch zu gering.

Dann wiederholten sie das Beschichtungsexperiment mit Aluminium, das sie gezielt mit Fremdatomen verunreinigen ließen, um typischen Aluminiumschrott zu simulieren – der enthält meist ebenfalls Fremdmetalle. Aluminiumschrott ist ein preiswertes Ausgangsmaterial für die Wasserstofferzeugung. Außerdem benötigt es vor einer solchen Nutzung keine zusätzliche Energie. Es zeigte sich, dass das leicht verunreinigte Aluminium besser zur Wasserstoffproduktion geeignet war.

[b]Gallium und Indium werden recycelt[/b]

„Sobald das Aluminium aktiviert ist, kann man es in Wasser fallen lassen und es bildet sich Wasserstoff", sagt Meroueh. Das Gallium-Indium-Gemisch reagiert nicht chemisch mit dem Aluminium. „Am Ende des Prozesses könnte ich das gesamte Gallium und Indium, das ich hineingebracht hatte, zurückgewinnen und wieder verwenden", wichtig, weil Gallium und vor allem Indium teuer sind. 

„Aluminium speichert pro Volumeneinheit zehnmal so viel Wasserstoff wie ein Drucktank", sagt Hart. Wenn das Verfahren industrielle Reife erreicht hat ist die Versorgung von Fahrzeugen, die ihren Strom aus Brennstoffzellen beziehen, eine ganz einfache und sichere Sache.

(Ende)
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