Die Wasserstoffspeicherung kann heute grundsätzlich in gasförmigem oder flüssigem Zustand aber auch in chemisch gebundener Form, z. B. mittels Metallhydriden oder Thermal-Öl erfolgen.
Wasserstoff ist unter Umgebungsbedingungen gasförmig, stellt das leichteste Element im Periodensystem dar und hat eine sehr geringe volumetrische Energiedichte. Im obigen Diagramm ist zu erkennen, dass die volumetrische und gravimetrische Energiedichte der verschiedenen Energieträger stark variiert.
Wasserstoffspeicherung gasförmig (CGH2)
Gasförmiger Wasserstoff lässt sich nach dem Verdichten bei hohem Druck in einem Tank speichern. Im Verkehr hat sich beispielsweise ein Druckniveau von 350 bar für Nutzfahrzeuge und 700 bar für PKW durchgesetzt. Bei 700 bar beträgt die Dichte ca. 40 kg/m³ (24 kg/m³ bei 350 bar). Der Hochdruckspeicher bietet für kleine Speichermengen eine günstige Lösung und wird daher vor allem in mobilen Anwendungen wie in PKW und Nutzfahrzeugen eingesetzt.
Wasserstoffspeicherung flüssig (LH2)
Eine Alternative stellt die Verflüssigung von Wasserstoff dar. In diesem Zustand besitzt LH2 zwar eine wesentlich höhere Dichte 71 kg/m³, muss aber im flüssigen Zustand bei –253 °C gespeichert werden. Solche Speicher sind günstiger für größere Speichermengen und werden daher häufig beim Transport von H2 über weite Strecken eingesetzt. Der Nachteil ist das Abdampfen des H2, welches durch Erwärmung hervorgerufen wird.
Wasserstoffspeicherung mittels Metallhydrid
Metallhydride absorbieren gasförmigen Wasserstoff. Beim Kontakt des Wasserstoffgases mit der Feststoffoberfläche der Speichermaterialien zerfallen die Wasserstoffmoleküle in atomaren Wasserstoff und dringen in das Material ein. Die Beladung und Entladung der Metallhydridspeicher erfolgt bei einem Druckniveau von ca. 30 – 60 bar. Der wesentliche Nachteil ist, dass diese Speichersysteme im Verhältnis zum aufgenommenen H2-Gehalt relativ schwer sind. Sie werden für Spezialanwendungen (Kleinstspeicher, U-Boot) genutzt.
Wasserstoffspeicherung mittels LOHC
Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC) speichern den Wasserstoff in einem flüssigen Trägermedium. Dieses Thermal-Öl bindet Wasserstoff chemisch durch eine katalytische Reaktion. Der gespeicherte Wasserstoff kann dann ähnlich wie Dieseltreibstoff gehandhabt werden. Diese Technologie eignet sich besonders für die Speicherung und den Transport von großen Wasserstoffmengen.
In jeder dieser Varianten hat die Wasserstoffspeicherung ihre Berechtigung. Entscheidend bei der Auswahl der Speichertechnologie ist der spezielle Anwendungsfall (z. B. stationär, mobil, gespeicherte Menge Wasserstoff usw.)
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