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Patricia de Rango, Daniel Fruchart, Albin Chaise, Michel Jehan und Nataliya Skryabina

Sicheres und nachhaltiges Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff

Frankreich

Preiskategorie

Forschung

Technisches Gebiet

Materialchemie, Hüttenwesen

Organisation

Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Gemeinsame Interessen führten Patricia de Rango, Albin Chaise, Daniel Fruchart, Michel Jehan und Nataliya Skryabina zusammen, und so entwickelten sie mit ihrer geballten Expertise eine Methode, mit der Wasserstoff sich auf nachhaltigere Weise – sprich: mit weniger Energie –und obendrein sicherer speichern lässt.

Gewinner/innen des Europäischen Erfinderpreis und Publikumspreis 2023

Sowohl staatliche als auch privatwirtschaftliche Akteure bemühen sich um eine Abkehr von fossilen Brennstoffen, und so rückt grüner Wasserstoff als vielversprechende Alternative in den Blickpunkt. Damit der Wasserstoff auch tatsächlich als “grün” gelten kann, muss er mit erneuerbaren Ressourcen and kohlestoffarmer Technologie gewonnen werden. Wasserstoff verbraucht mehr Platz als fossile Brennstoffe und muss in gasförmigem Zustand unter immensem Energieaufwand verdichtet und bei einem Druck von 700 bar gespeichert und dann wieder freigesetzt werden. Ähnlich energieintensiv ist es, den Wasserstoff auf -253°C abzukühlen und in flüssiger Form zu speichern. Dadurch ist es auch schwierig, Wasserstoff sicher zu transportieren und zu lagern.

Bei der bahnbrechenden Methode des Teams wird Magnesiumhydrid mit Metallzusätzen und Graphit gemischt, um Wasserstoff zu festen Platten zu komprimieren. Diese Festkörper lassen sich einfach in speziell dafür entwickelten Behältern speichern. Dabei ist der Energieeinsatz geringer als bei anderen Verfahren, und auch die Freisetzung aus dem Behälter erfolgt bei einem relativ niedrigen Druck von etwa zwei bar. Die Platten sind stabil und einfach in der Handhabung und entzünden sich auch bei Kontakt mit Feuer nicht. Und, was ganz entscheidend ist, es geht auch bei langen Lagerzeiten keinerlei Wasserstoff verloren. So wird grüner Wasserstoff im Kampf gegen den Klimawandel zu einer echten Alternative.

Ein funktionierendes Team

De Rango konzipierte die Speicherbehälter, analysierte deren Entwicklungsverfahren und die strukturellen und magnetischen Eigenschaften der beteiligten chemischen Verbindungen, während Chaise sich um die Misch- und Verfestigungsverfahren kümmerte und die thermischen Eigenschaften sowie die Fließeigenschaften der Platten untersuchte, um ihre Leistungsfähigkeit beurteilen zu können. Fruchart beschäftigte sich mit dem Magnesiumhydrid, dessen atomare Struktur für die Speicherung des Wasserstoffs zuständig ist. Magnesium ist recycelbar und erhöht damit die Nachhaltigkeit des Hydrids. Skryabina leitete die Forschung dazu, wie Wasserstoff mit anderen Materialien reagiert und forschte zu den grundlegenden physikalischen und chemischen Eigenschaften von Magnesiumhydrid. Als das Interesse an der Wasserstoffspeicherung erst einmal geweckt war, setzte Fruchart sich mit Jehan in Verbindung, dessen damaliges Unternehmen Metal Composite Powder (MCP) die zur Herstellung größerer Mengen an Magnesiumhydrid benötigte industrielle Technologie entwickelte.

Die ersten Forschungsarbeiten wurden bei CNRS durchgeführt, das auch die ersten europäischen Patente anmeldete. Dann übertrug es die Rechte an der Technologie an Partnerunternehmen, zunächst an McPhy und später dann an JOMI-LEMAN, um in größerem Maßstab produzieren und das Produkt besser vermarkten zu können. Skryabina betont die große Bedeutung der Teamarbeit in dieser Kooperation zwischen Wissenschaft und Industrie, die sie mit folgenden Worten beschreibt: "Ich finde, unser Team ist wie ein Orchester. Jeder ist ein ganz eigenes Instrument. Jeder kann auch alleine spielen, aber das ist dann noch keine Musik, sondern nur ein ganz kleiner Teil davon."