Wasserstoff ist ein Hoffnungsträger mit Blick auf eine CO2-neutrale Fortbewegung. Doch bis dato hat das extrem flüchtige Gas so seine Tücken. Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts ist es jetzt gelungen, das Gas in einer Paste zu binden und damit das Einsatzgebiet deutlich zu erweitern.

Momentan sind es meist Lithium-Ionen-Akkus, die als Heilsbringer einer neuen, emissionsfreien Elektromobilität angesehen werden. Ein anderer Hoffnungsträger ist Wasserstoff, der in der Regel mit einem Druck von 700 bar in die Tanks von Fahrzeugen gepresst wird. Von dort gelangt er in die Brennstoffzelle, in der er in der Reaktion mit Sauerstoff zu Strom umgewandelt wird, der den Elektromotor antreibt. Ein Prinzip, das für Autos bereits ausgezeichnet funktioniert, aber aufgrund des Wirkungsgrades eher für Großtransporter wie Lkw eine Relevanz in naher Zukunft haben dürfte. Nichtsdestotrotz wird in den nächsten drei Jahren in Deutschland das Netz an Wasserstofftankstellen von derzeit 100 auf 400 wachsen.

Doch noch eine andere Erfindung könnte die Tank- und Energiespeicherprobleme von Brennstoffzellen-Fahrzeugen lösen: eine vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik (IFAM) entwickelte "Powerpaste". Die kann nämlich den normalerweise gasförmigen Wasserstoff an ein festes Material binden. Der Ausgangsstoff für die Powerpaste ist pulverförmiges Magnesium, das bei 350 Grad Celsius und fünf bis sechs bar mit dem Wasserstoff zu Magnesiumhydrid wird. Dem Ganzen werden jetzt noch Ester und Metallsalz zugefügt und fertig ist die Power aus der Tube.

Hohe Leistungsabgabe

Um jedoch ein Fahrzeug anzutreiben, muss die Powerpaste aus einer Kartusche gepresst und mit Wasser gemischt werden. Treffen die beiden Stoffe aufeinander, entsteht gasförmiger Wasserstoff. Die Menge muss dabei natürlich dynamisch dem Wasserstoffbedarf der jeweiligen Brennstoffzelle angepasst werden.

Der Clou bei dieser Art der Energiegewinnung ist, dass nur die Hälfte des Wasserstoffs aus der Paste stammt, die andere Hälfte liefert das Wasser. "Die Energiespeicherdichte der Powerpaste ist daher enorm: Sie ist wesentlich höher als bei einem 700-bar-Drucktank. Verglichen mit Batterien hat sie sogar die zehnfache Energiespeicherdichte", erklärt Dr. Marcus Vogt, Wissenschaftler am Fraunhofer IFAM. Rechnet man die Energieleistung um, würde ein Fahrzeug, das mit der Powerpaste betrieben wird, eine ähnliche Reichweite haben wie mit der gleichen Menge Benzin. Rein rechnerisch schnitte die Paste sogar im Vergleich mit dem auf 700 bar komprimierten Wasserstoff besser ab.

Einsatz extrem vielfältig

Den ersten möglichen Einsatz der Powerpaste sieht das IFAM beim Betrieb von E-Scootern. Bislang scheitert der Einsatz von Brennstoffzellen bei E-Rollern, weil die relativ großen Wasserstoff-Drucktanks in der Architektur der Zweiräder keinen Platz finden. Die Powerpaste hingegen soll bei gleicher Reichweite deutlich weniger Bauraum benötigen. Zudem könne der Verkauf der Powerpaste in kleinen Dosen durch Tankstellen ermöglicht werden. Bei größerem Bedarf ist dank der Fließfähigkeit der Paste auch ein Verkauf aus dem Fass heraus oder über eine Pumpanlage möglich. Der Aufwand soll in jedem Fall geringer und vor allem kostengünstiger sein als bei einer konventionellen Wasserstofftankstelle. Langfristig könnte die Paste daher nach Einschätzung der Wissenschaftler auch für Pkw oder Flugdrohnen interessant werden.

Welche Bedeutung das IFAM seiner Erfindung zumisst, ist daran zu erkennen, dass die Powerpaste in Europa und den USA bereits patentiert wurde und derzeit eine Produktionsanlage für die Powerpaste aufgebaut wird. Ende 2021 soll diese in Betrieb gehen und dann bis zu vier Tonnen Powerpaste pro Jahr produzieren. Natürlich nicht nur für E-Scooter.