Wasserstoffspeicher aus Bambus könnten die Nutzung von Brennstoffzellen vorantreiben: Zwei Forscherinnen der Universität Hohenheim in Stuttgart haben in spezielles Verfahren entwickelt, mit dem sie die Pflanze in Gasspeicher umwandeln.

Trockenes und nasses Verfahren

Prof. Dr. Andrea Kruse und Dr. Catalina Rodriguez Correa vom Fachgebiet Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe der Universität Hohenheim testeten zwei chemische Verfahren, mit denen sich aus Bambus Aktivkohle herstellen lässt: Die Pyrolyse und die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) von Bambus. Bei der sogenannten Pyrolyse wird der zermahlene Bambus bei 500 Grad Celsius drei Stunden lang in einem Stickstoffstrom erhitzt, bis sich Kohlenpulver, das Karbonisat, bildet – in Fachkreisen wird dies auch als „trockenes Verfahren“ bezeichnet. Hydrothermale Karbonisierung wrd der Bambus mit Wasser versetzt und in einem Druckbehälter drei Stunden bei 250 Grad Celsius erhitzt. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als „nasses Verfahren“.

Sowohl aus dem trockenen als auch aus dem nassen Verfahren entstehen sogenannte Karbonisierungsprodukte. Diese werden danach mit wässriger Kalilauge imprägniert. Das heißt, sie werden mit der Lauge versetzt und anschließend filtriert. Anschließend werden die imprägnierten Kohlen im Stickstoffstrom auf 600 Grad Celsius erhitzt. Dabei erzeugt jedes Kaliumion letztendlich ein sehr kleines Loch, eine sogenannte Mikropore. Anschließend werden die so erzeugten Aktivkohlen mit saurem Wasser gespült, um die Reste der Kalilauge zu entfernen und getrocknet.

Mikroporen speichern Gase

Das Ergebnis ist ein etwa handgroßes, poröses Aktivkohle-Plätzchen, in dessen Mikroporen sich das bis zu dreifache Gasgewicht des Filtergewichts speichern lässt. „Es bietet bei 1 bar Druck pro 20 Gramm Gewicht eine Fläche von rund sechs Fußballfeldern. Damit lassen sich zwischen 23 bis 32 Gramm Wasserstoff pro Kilogramm Aktivkohle speichern“, erklärt Wissenschaftlerin Andrea Kruse. „Zusätzlich sind die Speicher wesentlich weniger gefährlich, weil sie statt mit 300 bar in herkömmlichen Gasflaschen bei nur 1 bar Druck arbeiten. Die tiefe Temperatur schränkt die Anwendungsbreite zwar ein, aber die Ergebnisse machen uns sehr optimistisch in Hinblick auf neue Materialien für die Wasserstoff-Wirtschaft.“ Die Erkenntnisse seien wichtig für das Entwicklungsziel: biobasierte Elektroden für Brennstoffzellen.

Die Sache hat noch einen Haken

Der aktuelle Prototyp ist mit einem 3D-Drucker aus hochreinem Kohlenpulver gedruckt. „Wir haben herausgefunden, dass die Aktivkohle-Speicher sich auch in herkömmlichen Pressverfahren herstellen lassen“, sagt Catalina Rodriguez Correa. Noch hat die Sache allerdings einen Haken: Es funktioniert nur bei sehr tiefen Temperaturen von minus 196 Grad Celsius. "Wir möchten noch bessere Kohlen herstellen und werden weiter daran forschen“, betont Andrea Kruse. „Wir hoffen, dass wir zusammen mit unserem Industriepartner HTCycle in wenigen Jahren ein wirtschaftliches Verfahren daraus entwickeln können.“

Im Rahmen der Jubiläums-Veranstaltungsreihe „Forschung vor Ort“ laden die beiden Forscherinnen die Öffentlichkeit ein, sich direkt über ihre Arbeit zu informieren. Am Samstag, dem 17.11.2018, öffnen sie zwischen 14 und 18 Uhr im Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim die Labortür für Interessierte. Die Teilnahme ist kostenfrei und ohne Anmeldung möglich. (aho)

Quelle: Uni Hohenheim