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Forschung:
Neue Speichermaterialien für Wasserstoff
Eine junge Gruppe von Materialien
könnte Pläne für eine Wasserstoffwirtschaft voranbringen,
hoffen amerikanische Forscher.
(jkm) - Wie die Wissenschaftler
im Magazin "Science" berichten, speichern die Metall-Kohlenwasserstoff-Käfige
unter relativ milden Bedingungen bis zu vier Prozent ihres Eigengewichts
an Wasserstoff. Vielleicht könnten sie künftig als Tanks
für umweltfreundliche Kraftfahrzeuge fungieren.
Omar Yaghi von der University
of Michigan, Ann Arbor, und seine Kollegen bezeichnen die von
ihnen entwickelten Materialien als metall-organische Gerüste
(metal-organic frameworks, kurz MOF). Grundelement ist ein Würfel
mit Metallgruppen als Eckpunkten und Kohlenwasserstoffen als Kanten.
Bereits im letzten Jahr hatten die Forscher gezeigt, dass diese
porösen Materialien dank einer inneren Oberfläche von
bis zu 3.000 Quadratmetern pro Gramm gute Methanspeicher sind.
Nun stellten sie ähnliche Untersuchungen mit Wasserstoff
an.
Ausgangspunkt war eine Verbindung
mit Zinkgruppen und Benzoldicarboxylat als Bausteinen. Bei Temperaturen
von etwa minus 200 Grad Celsius und 20 Bar Wasserstoffdruck nahm
diese 4,5 Prozent ihres Eigengewichts an Wasserstoff auf und gab
diesen auch leicht wieder ab. Bei Raumtemperatur war es zwar nur
noch ein Prozent. An diesem Punkt erwies sich jedoch der modulare
Aufbau der Würfel als vorteilhaft. Setzten Yaghi und sein
Team Naphthalin oder Cyclobutylbenzol als organische Kanten ein,
die dem Wasserstoff mehr Anlagerungsfläche bieten, stieg
die Speicherkapazität prompt auf das Doppelte bzw. Vierfache.
"Die Wasserstoff-Speicherkapazität
dieser Strukturen bei Raumtemperatur ist mit den höchsten
Kapazitäten vergleichbar, die mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen
bei extrem niedrigen Temperaturen erzielt worden sind", schreiben
die Forscher. Zwar erreichten die neuen Materialien noch nicht
das vom US-Energieministerium gesetzte Ziel von 6,5 Prozent, "wir
rechnen jedoch mit weiteren Verbesserungen."
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