Wasserstoffautos sind noch nicht am Massenmarkt angekommen. (Foto: Stephen Barnes/ Shutterstock)
Fahrzeuge mit Wasserstoffbrennstoffzelle gelten zumindest langfristig als Alternative für reine Elektroautos und für Verbrenner – insbesondere wenn es um Lkw und lange Strecken geht. Pkw mit Brennstoffzelle sind derzeit aufgrund der noch sehr geringen Modellstückzahlen und Infrastruktur vergleichsweise teuer. Allerdings haben Ingenieure am DLR erst vor wenigen Tagen einen elektrischen Zweisitzer mit Brennstoffzelle vorgestellt, der nur 15.000 Euro kosten soll.
Durchbruch für Verbreitung der Brennstoffzelle?
Jetzt haben Forscher am Leibniz-Institut für Katalyse (Likat) in Rostock ein Verfahren entwickelt, mit dem sich in Methanol zwischengespeicherte Energie unter sogenannten „milden“ Bedingungen zurück in Wasserstoff umwandeln lässt. Dem Fachportal IWR Online zufolge könnte das einen Durchbruch für die weitere Verbreitung von Brennstoffzellen bedeuten – und damit auch der damit ausgerüsteten Fahrzeuge.
Der Vorteil von Methanol als Zwischenspeicher für den Wasserstoff: „Methanol lässt sich im Unterschied zu Wasserstoff gut handhaben und auch über weite Strecken transportieren“, so Henrik Junge, Themenleiter am Likat. Das in Wasserstoff zurückverwandelte Methanol kann dann in einer Brennstoffzelle direkt zur Stromerzeugung genutzt werden. Bei der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien kann aus Wasser Wasserstoff erzeugt und dieser unter Zuhilfenahme von Kohlendioxid in Methanol umgewandelt werden.
Bisher waren für die Rückumwandlung aber ein hoher Druck und Temperaturen von einigen Hundert Grad Celsius notwendig. Das machte eine allgemeine Verwendung wenig attraktiv. Dieses Problem haben die Likat-Forscher jetzt offenbar gelöst. Sie griffen dabei auf eine schon 2013 von Chemikern des Instituts im Magazin Nature beschriebenes Verfahren unter Verwendung eines Ruthenium-Katalysators zurück. Dabei wurde aus einer wässrigen Methanol-Lösung Wasserstoff und Kohlendioxid erzeugt, und das bei unter 100 Grad Celsius.
Ameisensäure zu Wasserstoff bei Raumtemperatur
Bei ihrem Projekt setzen die Forscher auf ein sogenanntes Kaskadenverfahren, bei dem unter anderem Ameisensäure (Methansäure) entsteht. Diese Substanz hatten die Rostocker Forscher schon vor 20 Jahren erfolgreich bei Raumtemperatur zu Wasserstoff umwandeln können. Um die Brennstoffzelle kontinuierlich mit Wasserstoff zu versorgen, brachten die Likat-Forscher ein bi-katalytisches System zum Einsatz, indem sie dem Ruthenium-Katalysator einen zweiten Katalysator zur Seite stellten.
Die Funktionstüchtigkeit des Likat-Konzepts wurde im Frühjahr 2020 in einer Testanlage der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg unter Beweis gestellt. Die Anlage lief dabei über knapp 500 Stunden. Eine vom Zentrum für Brennstoffzellentechnik in Duisburg entwickelte Brennstoffzelle lieferte während des Tests laut den Forschern kontinuierlich Strom mit einer Leistung von bis zu 39 Watt. Wann eine auf dem sogenannten Projekt Metha-Cycle basierende Brennstoffzelle auf den Markt kommen könnte, ist aber unklar.
Jetzt wird durch den zusätzlichen Schritt H2 zu Methanol als Zwischenspeicher umzuwandeln der schlechte Wirkungsgrad von Strom zu H2 und über die Brennstoffzelle wieder zu Strom nochmals verschlechtert. Strom über H2 in elekt. Vortrieb entspricht aktuell ca. 30% Wirkungsgrad. Zudem Methanol kommt nicht über eine Pipeline just in time zur Tankstelle , Strom jedoch über ein Kabel. Der LKW mit Methanol macht zudem Leerfahrten und nimmt am dichten Strassenverkehr teil. Würde Methanol gerne zur Überbrückung und für eine weitere Akzeptanz der Verbrenner als Treibstoff sehen. Ist CO2 neutral und produziert keinen Feinstaub und verbrennt kälter damit Motorschonender. Und beim Kaltstart riecht es noch angenehm. In Frankreich, Schweiz und in Skandinavien ist E85 (105 Okt) an den Tankstellen noch erhältlich zu ca. 76 Cent/L. Das Zuviel an Zucker in der Nahrung insbesondere in Süßigkeiten diesen doch für Ethanol/Metahnol nutzen.