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Wasserstoff als Energie, Technik, Zukunft.

Text Datum Benutzer
Wasserstoff als Energie, Technik, Zukunft.
Suche Infos zum Thema Wasserstoff als Energie, Technik, Einsatz, Beispiele, Zukunft, etc. Vielen Dank Gruss G.Sutter

12 Dec 2004
22:56:15
G.Sutter
Wasserstoff als Energie, Technik, Zukunft.

Schauen Sie einmal in unser Portal http://www.fuel-cell.com Dort finden Sie eintr√§ge zum Thema Wasserstofftechnologie mit freundlichem Gru√ü K√ľpper

12 Dec 2004
22:57:18
Gerd K√ľpper
Wasserstoff als Energie, Technik, Zukunft
Texte und viele Links zu Ihrem Thema, im Anhang! Viel Erfolg Gruss Winter


Wasserstoff als Energietraeger und seine Speicherung in Metallen Damit eine wirtschaftliche und effiziente Nutzung der Wasserstoffenergie gew√§hrleistet werden kann, m√ľssen noch unz√§hlige Probleme gel√∂st werden. Die Forschungsgruppe f√ľr Festk√∂rperphysik an der Universit√§t Freiburg besch√§ftigt sich intensiv mit der Speicherung von Wasserstoff in ¬ęLeichtmetallen¬Ľ im Hinblick u.a. auf die Anwendung neuartiger, die Umwelt schonender Batterien.



Auf der Erdoberfl√§che ist Wasserstoff in fast unbeschr√§nkten Mengen im Wasser vorhanden, chemisch aber an den Sauerstoff gebunden. Die chemische Bindung l√§sst sich unter entsprechendem Energieaufwand trennen, es entsteht Wasserstoff und Sauerstoff. Als Prozess f√ľr die Wasserspaltung sind z.B. Kohlevergasung oder Elektrolyse bekannt. Damit l√§sst sich ein geschlossener Stoffkreislauf aufbauen, indem der Wasserstoff als Energietr√§ger auftritt. Abb. 1

Wasserstoff: ein sauberer Energieträger

Durch Elektrolyse, z.B. mit Strom aus photovoltaischen Zellen, kann man Wasser auftrennen in Wasserstoff und Sauerstoff. Den Sauerstoff lässt man in die Luft entweichen und speichert den Wasserstoff.

Kommt der Wasserstoff wieder mit dem Sauerstoff in der Luft in Kontakt und wird die erforderliche Z√ľndenergie zugef√ľhrt, so "verbrennt" er zu Wasser und gibt bis zu 90% der Energie wieder ab, die man vorher zur Auftrennung des Wassers aufbringen musste - der Kreislauf des erneuerbaren Energietr√§gers Wasserstoff ist geschlossen Abb. 2. Bei seiner Verbrennung entsteht abgesehen von Wasser in Form von Wasserdampf nur noch eine sehr kleine Menge Stickoxyd. Es entstehen keine Kohlenwasserstoffe, keine Schwefeloxyde, kein Kohlenmonoxyd, ja nicht einmal Kohlendioxyd (CO2), welches sonst bei jeder Verbrennung von fossilen Brennstoffen entsteht (auch in Katalysator-Autos) und welches im wesentlichen f√ľr den Treibhauseffekt verantwortlich ist.

Speichermöglichkeiten

Damit man Wasserstoff als Energietr√§ger, besonders als Treibstoff f√ľr Fahrzeuge, einsetzen kann, muss man ihn wirksam (d.h. mit m√∂glichst hoher Dichte) und sicher (d.h. unter m√∂glichst geringem √úberdruck) im Tank speichern k√∂nnen. Es sind bis heute vier M√∂glichkeiten bekannt, wie man Wasserstoff speichern kann. Eine davon, die chemische Speicherung in Toluol (ein Benzinzusatz), wird hier nicht betrachtet, weil die Einrichtungen zum Wiederabtrennen des Wasserstoffs derart schwer und volumin√∂s sind, dass diese Variante nur f√ľr Schwerfahrzeuge in Frage kommt. Es verbleiben drei Varianten, die grunds√§tzlich auch in Wasserstoffautos anwendbar sind:

In Druckgasflaschen

Die gasf√∂rmige Speicherung in Druckgasflaschen: Je h√∂her der Druck im Wasserstofftank ist, desto h√∂her ist auch die Speicherdichte. In handels√ľblichen Druckgasflaschen betr√§gt der √úberdruck 200 Atmosph√§ren. Dies stellt ein gewisses Sicherheitsrisiko dar, Wasserstoffbeh√§lter k√∂nnen bei einem Zusammenstoss besch√§digt werden und infolge des hohen Druckes explodieren.

In fl√ľssiger Form

Die Speicherung in fl√ľssiger Form: Hierzu muss der Wasserstoff auf eine Temperatur von -253¬įC abgek√ľhlt werden. Dies stellt hohe Anforderungen an die thermische Isolation des Tanks. Zur Verfl√ľssigung ist ausserdem ein Energieaufwand von 36 kJ/g erforderlich welche etwa einem Drittel der im Wasserstoff gespeicherten Energie entspricht.

In Metallen

Es gibt Metalle, welche grosse Mengen Wasserstoff sozusagen wie ein Schwamm "aufsaugen" und so speichern und wieder abgeben k√∂nnen. Der Wasserstoff kann so in einer noch h√∂heren Dichte als im fl√ľssigen Zustand gespeichert werden. Solche Verbindungen werden Metallhydride genannt. Der Wasserstoff l√§sst sich, trotz der hohen Speicherdichte im Metallhydrid, unter niedrigem Druck beladen und entnehmen. Die Speicherung von Wasserstoff in Metallhydriden ist von allen Varianten bei weitem die sicherste.

Der (untere) Heizwert von Wasserstoff beträgt 120 kJ/g, derjenige von Benzin nur 44.5 kJ/g. Trotzdem kann man in einem Wasserstofftank wegen der geringen Dichte des Wasserstoffs (in jeder Form) nicht so viel Energie speichern wie in einem Benzintank.

Auch Flugzeuge k√∂nnen mit fl√ľssigem Wasserstoff betrieben werden. Dies ist bereits erfolgreich demonstriert worden: Am 15. April 1988 erhob sich eine russische Tupolew-155 als erstes voll mit fl√ľssigem Wassertstoff betriebenes Flugzeug der Welt zu einem 21 Minuten dauernden Probeflug in der Umgebung von Moskau. Die Deutsche Airbus GmbH plant den Umbau eines Airbus-300 auf Wasserstoffbetrieb. Bis 1997 soll dieser Demonstrations-Airbus flugbereit sein. Dasselbe trifft auch auf Automobile zu. Seit 1979 verf√ľgt man bei BMW √ľber praktische Erfahrung mit dem Betrieb von auf fl√ľssigen Wasserstoff umger√ľsteten Autos.

Eine f√ľr Autos besonders interessante und sichere Alternative ist die Speicherung des Wasserstoffs in Metallhydriden. Der Wasserstoff steht hierbei gasf√∂rmig zur Verf√ľgung. In dieser Art kann jeder herk√∂mmliche Benzinmotor problemlos mit Wasserstoff betrieben werden. Bereits seit 1974 wird diese Technologie bei Daimler-Benz in Experimentierfahrzeugen erprobt, und von 1984 bis 1988 wurden zehn mit Hydridspeichern ausger√ľstete Wasserstoffautos in Berlin in der Alltagspraxis getestet. Der Nachteil dieser Methode liegt im hohen Gewicht der Hydridspeicher. Tabelle

Speicherung von Wasserstoff in Metallen

Metallhydride stellt man entweder durch Beladen des Metalls mit gasförmigem Wasserstoff oder durch elektrochemisches Beladen her.

Viele elementare Metalle, intermetallische Verbindungen und ein- oder mehrphasige Legierungen sind in der Lage, Wasserstoffatome (H, D, T) zwischen die Metallatome einzulagern und chemisch zu binden. Diese Einlagerungsverbindungen nennt man Metallhydride, auch Metall-Wasserstoff-Legierungen oder populärer Wasserstoffschwämme. Unter Metall kann man dabei verstehen:

¥ metallische Elemente z.B. Pd, Mg, La, die sich zu binären Metallhydriden PdH0.6, MgH2, LaH2, LaH3 hydrieren lassen

¥ intermetallische Verbindungen z.B. ZrMn2, LaNi5, Mg2Ni, die sich zu ternären Metallhydriden ZrMn2H3.4, LaNi5H6.7, Mg2NiH4 hydrieren lassen

¥ mehrphasige Legierungen, z.B.TiNi-Ti2Ni oder Mg-Mg2Ni, die sich zu mehrphasigen Hydriden hydrieren lassen.

Eigenschaften der Metallhydride

Metalle, die Wasserstoff ohne grossen Aufwand absorbieren und desorbieren, können als reversible Speicher von Wasserstoff eingesetzt werden. Die wichtigsten Eigenschaften eines Metallhydridspeichers sind

¥ Menge Wasserstoff, die pro Gewicht und pro Volumen reversibel gespeichert werden kann.

¥ Temperatur und Druck, bei welchen der Speicher betrieben werden muss; Reaktionswärme, bzw. Bildungsenthalpie der Metallhydridbildung

¥ Kinetik der Absorption und Desorption

¥ zyklische Lebensdauer

¥ Preis

F√ľr die Speicherung von Wasserstoff stehen folgende Familien von intermetallischen Verbindungen im Vordergrund:

Dehnung des Metallhydrids

In einer Metall-Wasserstofflegierung können nacheinander sowohl tetraedrische wie auch oktaedrische Zwischengitterplätze besetzt werden Abb. 3. Das Wasserstoffatom ist zwar klein und wird durch die chemische Bindung ans Metall noch kleiner, dennoch verspannt und verzerrt der Einbau des Wasserstoffatoms das Metallgitter gewaltig. Das Kristallgitter des Metallhydrids ist im Vergleich zum Gitter des Metalls ohne Wasserstoff um 10 bis 30 Vol. % gedehnt. Die Dehnung des Gitters erfolgt oft anisotrop, d.h. sie ist nicht in alle Kristallrichtungen gleich gross. Ein halb beladenes Metall besteht aus einem Gemisch von voll beladenen Metallhydrid-Körnern und fast leeren Metallkörnern. Abb. 4

Bildung eines Metallhydrids

Hydridbildende Metalle l√∂sen bei konstanter Temperatur T1 in der sog. a-Phase wenig Wasserstoff (einige Atom%), statistisch verteilt, auf Zwischengitterpl√§tzen. Die Konzentration cH des gel√∂sten Wasserstoffs steigt dabei mit √∑p(H2) an, wobei p(H2) = Druck des H2-Gases ist. Wenn die S√§ttigung der a-Phase √ľberschritten wird, bilden sich Ausscheidungen des Metallhydrids, b-Phase genannt. Ohne weitere Druckerh√∂hung wird alles Material von der a-Phase in die b-Phase umgewandelt, die Druck-Konzentrations-Isotherme beschreibt ein Plateau mit Plateaudruck oder Gleichgewichtsdruck peq (T1). Abb.5

Auch in der b-Phase kann durch weitere Druckerh√∂hung die Konzentration erh√∂ht werden. Wenn eine zweite Sorte Zwischengitterpl√§tze besetzt werden kann (g-Phase), erfolgt zur oben beschriebenenen a√ěb Phasenumwandlung mit dem Plateaudruck peq a√ěb (T1) eine zus√§tzliche Phasenumwandlung b√ěg mit einem zweiten Druckplateau peq a√ěg (T1).

Plateaudruck und Plateaul√§nge sind temperaturabh√§ngig. Es gibt eine kritische Temperatur Tc, bei der das Plateau verschwindet. F√ľr Temperaturen T>Tc erfolgt der √úbergang a√ěb kontinuierlich.

Die Elektronen in Metallen verteilen sich auf Zustände bestimmter Energie. Bei der Einlagerung von Wasserstoff (Proton und Elektron) werden die Zustände und die Verteilung der Elektronen wie folgt geändert :

I. Die Protonen ziehen die Metallelektronen an und schaffen so neue energetisch tiefere Zustände, die mit Elektronen besetzt werden können (Gesamtenergieerniedrigung, exothermer Vorgang)

II. Elektronen von Wasserstoffatomen f√ľllen elektronische Zust√§nde oberhalb des Ferminiveaus auf (endothermer Vorgang)

Wenn beim Prozess I mehr Energie frei wird als beim Prozess II verbraucht wird, entsteht ein stabiles Metallhydrid.

Die Bildung eines Metallhydrides aus molekularem Wasserstoffgas und einem Metall kann man in folgende Schritte zerlegen:

- Transport von H2 bis an die Metalloberfläche

- Dissoziation (Aufspalten) von H2 und Adsorption der zwei H-Atome an der Oberfl√§che: H2 √ě 2Hads

- Diffusion durch Oberfläche

- Diffusion im Metall, stark temperaturabhängig

- Nukleation und Wachstum der Hydridphase

Bei der elektrochemischen Hydridbildung entf√§llt der Schritt der Dissoziation von H2. Stattdessen wird ein H2O-Molek√ľl gespalten und das freiwerdende Proton (H+) durch Elektronentransfer (e-) zu dem an der Elektrodenoberfl√§che adsorbierten Hads - Atom gemacht gem√§ss Reaktion.



H2O + e- √ě Hads + OH-



Der langsamste Schritt bestimmt die Kinetik der Wasserstoffabsorption und -Desorption. Metalle, die mit Luft in Kontakt waren, sind mit Oxidschichten belegt, welche oft die Oberfl√§chenreaktionen hemmen oder blockieren. Aktivierungsprozesse k√∂nnen erforderlich sein. Oft gen√ľgt heizen im Vakuum. Spuren von SO2, H2S oder CO k√∂nnen die Oberfl√§che vergiften, die Reaktion mit Wasserstoff wird stark gehemmt oder verz√∂gert. Reaktivieren im Vakuum oder in Wasserstoff bei erh√∂hter Temperatur ist erforderlich.

Im Aktivierungsprozess werden passivierende Oberfl√§chenschichten entweder durchl√§ssig gemacht oder im Innern der Legierung aufgel√∂st. Durch bevorzugte Oxidation der A-Komponente (La) und zusammenclustern der B-Komponente (Ni) entstehen z.B. an der Oberfl√§che von AB5 (LaNi5) Legierungen feinste Ausscheidungen von metallischen Ni, die f√ľr die wichtigen Oberfl√§chenreaktionen (H2 √ě 2H, H2O + e- √ě H + OH-) katalytisch wirken.

Technische Anwendungen von Metallhydriden

Mobile oder stationäre Speicherung von H2, Gitter zur H2 - Reinigung

Wasserstoff (mit Verunreinigungen) wird absorbiert, gespeichert und wieder desorbiert. Reaktive Verunreinigungen werden (irreversibel) an das Metall gebunden. Beim folgenden Zyklus wird neuer Wasserstoff mit neuen Verunreinigungen gespeichert. Vor- und Nachteile:

+ im Vergleich zu Druckgasflaschen und Kryospeichern f√ľr fl√ľssigen Wasserstoff sichere, kompakte Speichermethode

- schwere Speicher, enthalten "nur" √Ö1 bis 5 Gew % Wasserstoff

+ der desorbierte Wasserstoff ist ultrarein, √Ö 10 ppb Verunreinigungen

Die Art und Menge der Verunreinigungen im zu speichernden H2 und die Stärke der Gitterdehnung (Zerreissen von passivierenden Oberflächenschichten) bestimmen die zyklische Lebensdauer.

Metallhydride in thermischen Maschinen

Zwei Metallhydride 1 und 2 unterschiedlicher Stabilität, also je durch eine Van't Hoff Gerade charakterisiert, je zu einem Metallhydridbett verpackt, können z.B. als Wärmepumpe geschaltet werden in einem stofflich geschlossenen System. Ein und derselbe Wasserstoff wird bei verschiedenen Temperaturen Ttief, Tmittel und Thoch zwischen beiden Hydriden hin und her gepumpt. FCKW frei.

Metallhydride als Elektroden reversibler Batterien

Einige hydridbildende Metalle und Legierungen (M) lassen sich nicht nur mit gasförmigem Wasserstoff, sondern auch als Elektrode in einer elektrochemischen Zelle mit Wasserstoff (Protonen) aus dem Elektrolyten nach folgender Reaktion be- und entladen:







Durch Kompaktieren von Metallhydridpulver können Elektroden hergestellt werden. Dabei sind verschiedene Verfahren möglich. Diese sind vollkommen frei von Schwermetallen.

Perspektiven und die Aktivitäten der Forschungsgruppe "Festkörperphysik"

Wiederaufladbare Batterien mit Metallhydrid-Elektroden

Eine Metallhydridelektrode kann mit einer Nickelhydroxidelektrode und Kalilauge (KOH) als Elektrolyt zu einer wiederaufladbaren Batterie zusammengebaut werden, die dem NiCd-Akku in einigen Punkten √ľberlegen ist (cadmiumfrei, 50% h√∂here Energiedichte keine Dendriten). Der prinzipielle Lade- und Entladevorgang einer solchen Batterie ist im Bild Abb. 6 dargestellt.

Zurzeit stehen zwei Familien von Metallhydriden als Elektrodenmaterialien im Vordergrund:

- einphasige LaNi5-artige intermetallische Verbindungen, in denen das Nickel teilweise durch Cobalt und durch geringe Mengen von Aluminium oder Silizium ersetzt ist und aus Kostengr√ľnden Mischmetall statt reines Lanthan verwendet wird (Mischmetall: nicht aufgetrennte leichte Metalle der seltenen Erden, vorwiegend Lanthan, Cer, Neodym und Praseodym - wird in der Stahlindustrie als Reduktionsmittel verwendet und kostet ca. 15 Franken pro Kilogramm).

- Einphasige AB2 Verbindungen auf der Basis von Zirkon, Nickel, Vanadium, Chrom und Mangan.

Die Nickel-Metallhydrid-Batterie kann nach dem heutigen Stand der Technik die NiCd-Batterie bereits in vielen Anwendungsbereichen sehr gut ersetzen. Je nach Einsatz der neuen Batterie vermögen verschiedene Parameter allerdings noch nicht zu befriedigen, zum Beispiel der maximale Entladestrom oder das Verhalten bei tiefen Temperaturen, die Selbstentladung oder die zyklische Lebensdauer. An der Verbesserung dieser Batterieeigenschaften wird jetzt in verschiedenen Ländern gearbeitet.

Im Rahmen der Ende 1988 lancierten Forschungsprogramme "Wasserstoff" und "Elektrochemie" des Bundesamtes f√ľr Energiewirtschaft werden an unserer Universit√§t Metallhydridelektroden f√ľr Batterien untersucht. Parallel dazu hat Batteriehersteller Leclanch√©, Yverdon, kleine Knopfzellen-Batterien entwickelt und erh√§lt neuerdings auch einen ansehnlichen Beitrag um die Forschungsresultate in neuen Produkten anzuwenden.

Schwerpunkte in Freiburg

In Freiburg stehen die Untersuchungen zur Verminderung der Korrosion der Elektrode im Elektrolyten und die kinetischen Eigenschaften des Lade- Entladevorgangs als typische Oberflächen/Grenzflächenprobleme im Vordergrund. Wir untersuchen dazu die Oberflächen von Multikomponentenelektroden auf der Basis von LaNi5 und ZrNi2 mit Photoelektronenspektroskopie und mit elektrochemischen Methoden. Unser Ziel ist es, den Einfluss der Legierungszusammensetzung auf die Lebensdauer, den maximalen Entladestrom und die Selbstentladung der Nickel-Metallhydrid-Batterie besser zu verstehen und diese Legierungen entsprechend zu optimieren.

Die durch Induktionsschmelzen hergestellten Legierungen LaNi4.7Si0.3 und LaNi4.5Si0.5 weisen folgende vorteilhaften Eigenschaften auf:

- Sie sind billiger, weil sie Silizium und kein Kobalt enthalten.

- Die zyklische Lebensdauer ist sehr hoch, d.h. die Kapazitätsabnahme beim zyklischen Be- und Entladen sehr gering.

- Sie sind einfach herzustellen, weil W√§rmebehandlungen bzw. schnelles oder langsames Abk√ľhlen der Legierungsschmelzen nur geringen Einfluss auf die Zyklenstabilit√§t haben.

- Sie sind schnell und ohne besondere Behandlung aktiviert, d.h. sie erreichen die volle Kapazität schon nach 1 bis 5 Zyklen. Abb. 7

Zum Vergleich ist die Kapazität einer bekannten, Kobalt enthaltenden Legierung eingezeichnet.

Wir f√ľhren die hohe zyklische Lebensdauer und die schnelle Aktivierung auf die starke Anreicherung von Ni an der Oberfl√§che der Legierung und die elektrokatalytische Aktivit√§t dieses Nickels zur√ľck. Die Ni-Anreicherung ist in den photoelektronenspektroskopischen Analysen der Oberfl√§chenschichten deutlich ersichtlich.

In einem andern, NEFF (Nationaler Energie-Forschungs-Fonds) unterst√ľtzten Projekt versuchen wir, aus Leichtmetallen wasserstoffspeichernde Legierungen herzustellen.

Anforderungen an eine neue Metalllegierung

Stabilität des Metallhydrids

Der Katalog der Anforderungen, die an die zu findende Legierung gestellt werden, ist lang. Sie muss nat√ľrlich in erster Linie √ľberhaupt ein Hydrid bilden k√∂nnen, und zwar so, dass die Bildungsenthalpie gerade den richtigen Wert hat. Ausserdem muss die Legierung stabil sein, d.h. die sogenannten freien Energien der Hydride der elementaren Metalle, aus denen die Legierung besteht, m√ľssen deutlich kleiner sein als die freie Energie der Legierung, denn sonst zerf√§llt das tern√§re Hydrid fr√ľher oder sp√§ter in ein bin√§res Hydrid eines dieser elementaren Metalle.

Ideale Metalloberfläche

Weiter muss die Legierung an ihrer Oberfl√§che als Katalysator f√ľr die Wasserstoffdissoziation wirken, denn nur Wasserstoffatome k√∂nnen √ľberhaupt in ein Metall eindringen. Zudem sollte die Oxydschicht an ihrer Oberfl√§che f√ľr Wasserstoffmolek√ľle gen√ľgend durchl√§ssig sein, damit diese die darunterliegende Metalloberfl√§che √ľberhaupt erreichen k√∂nnen. Ferner sollte die Diffusion der Wasserstoffatome in der Legierung und die Nukleation der Hydridphase m√∂glichst schnell sein.

Hohe Speicherfähigkeit

Selbstverst√§ndlich sollte man pro kg der neuen Legierung deutlich mehr Gramm Wasserstoff speichern k√∂nnen als in allen bisher bekannten Metallhydriden, wenn das neue Material √ľberhaupt einen Fortschritt bringen soll, denn sonst wird der Gewichtsvorteil durch die gr√∂ssere erforderliche Menge zum Speichern derselben Menge Wasserstoff wieder zunichte gemacht. Ausserdem sollte das neue Hydrid m√∂glichst nicht minder best√§ndig gegen Sauerstoffvergiftung sein wie bisherige langlebige Metallhydride. Und schliesslich w√§re es vom Standpunkt der industriellen Produktion und der zur Herstellung des neuen Hydrids ben√∂tigten Energie auch sehr w√ľnschenswert, wenn die Aktivierung m√∂glichst rasch, bei niedrigem Druck und wenn m√∂glich bei Raumtemperatur erfolgen w√ľrde, wie dies bereits bei einigen Legierungen der Fall ist.

Bestimmung neuer Legierungen

Die theoretischen Festk√∂rperphysiker k√∂nnen die Bildungsenthalpie von Hydriden auf den modernsten Supercomputern berechnen - aber nur, wenn sie die atomare Struktur des Hydrids bereits kennen. Dazu m√ľsste man entweder das Hydrid zuerst herstellen - womit man wieder gleich weit w√§re und sich die Rechnung er√ľbrigen w√ľrde - oder man m√ľsste gleichzeitig auch seine Atomstruktur berechnen. Leider ist es selbst mit den gr√∂ssten und schnellsten heute verf√ľgbaren Supercomputern nicht m√∂glich, Aufgaben dieser Gr√∂ssenordnung zu bew√§ltigen.

Eine Hoffnung, die den Forschern noch bleibt, die riesige Zahl m√∂glicher Legierungen einschr√§nken zu k√∂nnen, ist die, m√∂glichst gute sog. empirische Modelle zur Berechnung der Bildungsenthalpie tern√§rer Hydride zu entwickeln, welche zwar grob und ungenau sind, daf√ľr aber die Berechnung vieler Hydride innert n√ľtzlicher Frist erlauben und vielleicht doch wenigstens in die richtige Richtung weisen k√∂nnten.

Vor kurzem haben wir in Freiburg ein Computerprogramm auf der Grundlage eines Modells realisiert, welches urspr√ľnglich von A. R. Miedema und seinen Mitarbeitern an den Philips-Forschungslaboratorien in Holland entwickelt wurde. Anhand von bekannten Hydriden haben wir unser Programm zuerst getestet und es dann systematisch auf alle Hydride von Legierungen leichter Metalle angewandt, auf welche das Modell √ľberhaupt anwendbar ist. Das Resultat ist ermutigend: Es scheint immerhin acht tern√§re Hydride zu geben, deren Bildungsenthalpie im richtigen Bereich liegt. Eine davon enth√§lt ein hochgiftiges Element (Beryllium) und kommt von daher nicht in Frage. Von den verbleibenden sieben sollten vier auf Grund der erh√§ltlichen thermodynamischen Daten eigentlich stabil sein, d.h. sie sollten beim Hydrieren nicht in ein bin√§res Hydrid zerfallen. Wir sind nat√ľrlich sehr gespannt darauf herauszufinden, ob sich die theoretischen Voraussagen des Modells best√§tigen werden oder nicht! Und selbst wenn dies der Fall sein sollte - wird wohl am Schluss noch eine Legierung √ľbrig bleiben, die, wahrscheinlich ohnehin nur durch Zulegieren weiterer Metalle, wenn √ľberhaupt, alle erw√§hnten Anforderungen erf√ľllt?

Zudem, ist es uns durch einen Trick gelungen, die f√ľr die neuen leichten Metallhydride wichtigste Komponente Magnesiumhydrid oxidfrei herzustellen und ihre elektronischen Eigenschaften mit Photoelektronenspektroskopie zu untersuchen. Haft- und Dissoziationsrate von molekularem Wasserstoff sind auf Magnesium sehr klein, auf Palladium aber gross. Nach dem Aufdampfen von d√ľnnen Magnesiumfilmen auf vorher wasserstoffbeladene Palladiumfolien diffundiert atomarer Wasserstoff von Palladium ins Magnesium und ein Magnesiumhydridfilm entsteht. Mit Hilfe der Diffraktion von Photoelektronen konnten wir feststellen, dass Magnesium in kleinen Clustern epitaktisch auf Palladium aufw√§chst, die Cluster untereinander jedoch ungeordnet sind.



Prof. Louis Schlapbach

Hubert Aebischer, Felix Meli, Andreas Z√ľttel

Forschungsgruppe Festk√∂rperphysik mit Unterst√ľtzung des Nationalen Energie-Forschungs-Fonds (NEFF) und Bundesamtes f√ľr Energiewirtschaft (BEW)



Literatur

1 J.J.G. Willems, Philips J. Res., 39 (Suppl. 1) (1984) 1

2 T. Sakai et al., J. Alloys and Compounds, 180 (1992) 37

3 L. Schlapbach (ed.), Hydrogen in Intermetallic Compounds I und II, Topics in Applied Physics, Vol. 63 und 67, Springer, Berlin, 1988 und 1992

4 F. Meli, A. Z√ľttel, L. Schlapbach, J. of Alloys and Compounds (1992)

5 F. Meli, A. Z√ľttel and L.Schlapbach, Swiss Patent Appl. (1992) Nr. 880/92-0

6 L. Schlapbach, F. Meli, B. Schnyder, Technische Rundschau 17 (1991) 74

7 F. Fischer, A. Krozer, L. Schlapbach, Mg/Pd and Ba/Pd Interfaces with and without Hydrogen, Proc. of the 12th European Conference on Solid Surface, Stockholm, 1991, Surf. Science, 269/270, 737 (1992)



Encarts:



Umweltbelastende Schwermetalle in Batterien

Abb. 8 : Schwermetalle wie Blei (Pb), Quecksilber (Hg) und Cadmium (Cd) rufen im menschlichen und tierischen Organismus Vergiftungserscheinungen hervor und sind aus biologischen Kreisl√§ufen m√∂glichst zu eliminieren. Sowohl der Bleiakku wie der Nickel-Cadmium-Akku bestehen zum grossen Teil aus den Schwermetallen Pb, bzw. Cd und m√ľssen entspechend sorgf√§ltig "entsorgt" werden. Cadmium wurde noch 1981 vorwiegend im Oberfl√§chenkorrosionsschutz, als Stabilisator in Kunststoffen und in Loten zur Herabsetzung des Schmelzpunkts eingesetzt.

In der Schweiz fielen 1981 bei einem Jahresverbrauch von total 84t Cadmium nur gerade 2t auf den Einsatz in NiCd-Batterien. Im Verlauf der achtziger Jahre unternahm die Industrie grosse Anstrengungen, den Cadmiumeinsatz in allen Nichtbatterieanwendungen drastisch zu reduzieren. Mit Erfolg: Der Verbrauch schrumpfte in diesem Segment auf 21t im Jahr 1987. Die grosse Verbreitung der NiCd-Batterien machte den Erfolg dieser Anstrengungen allerdings gr√∂sstenteils wieder zunichte, denn 1990 wurde f√ľr diese Anwendung schon 46t Cadmium verbraucht.

Das BUWAL fasst mittelfristig ein Verbot der cadmiumhaltigen Batterien ins Auge; cadmiumfreie, wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterien können NiCd-Batterien vollständig ersetzen. Spannung, Zellgrösse und Aufbau bleiben gleich, die Kapazität ist sogar um 50% grösser.



In Europa nur geringes Interesse...

Die Entwicklung der LaNi5-Batterie weist f√ľr die 2. H√§lfte des 20. Jahrhunderts nicht untypische Schritte auf: Kurz nach der Entdeckung der hohen Wasserstoffspeicherf√§higkeit von LaNi5 bei Philips in Eindhoven berichtete Justi in Braunschweig 1973 √ľber die m√∂gliche elektrochemische Anwendung, allerdings nur mit einer Kapazit√§t von 100 mAh/g. 1975-78 wurde an einem CNRS-Laboratorium in Paris durch Modifikation der Legierung die Kapazit√§t systematisch auf 400 mAh/g verbessert und die entsprechende Batterieanwendung patentiert. Wiederum bei Philips in Eindhoven gelang es 1983-85, die Korrosionsph√§nomene, welche f√ľr die zyklische Lebensdauer der Batterie mitverantwortlich sind, so stark zu reduzieren, dass 500 Lade-/Entladezyklen mit einem Kapazit√§tsverlust von nur 10% gefahren werden k√∂nnen. Damit hatte die Entwicklung der LaNi5 Batterie im Laboratorium einen Stand erreicht, der die Entwicklung der Produktion interessant erscheinen liess. Kein europ√§ischer Batteriehersteller war dazu bereit. Das CNRS-Laboratorium verzichtete auf die Weiterbezahlung der nicht unbetr√§chtlichen j√§hrlichen Patentgeb√ľhren. Japan regte sich. Am staatlichen Forschungzentrum GIRIO in Osaka sowie an den nicht weit davon entfernten F + E - Zentren der Elektronikfirmen Matsushita und Sanyo wurden das Kompaktieren der Elektrode, die Selbstentladung sowie der maximale Lade- und Entladestrom verbessert und die Produktion vorbereitet. Sanyo produziert zur Zeit 3 Mio. Zellen pro Monat. Matsushita produziert Nickel-Metallhydrid-Batterien unter dem Produktenamen Panasonic. Die technischen Daten der Batterie sind:



Spannung 1.2 V

Kapazität 1070 mAh

Gewicht 24 g

Energiedichte 54 Wh/kg

Max. Entladestrom 3 A

Lebensdauer 500 Zyklen

http://www.unifr.ch/spc/UF/92novembre/schlapbach.html

22.06.98: Antwort des Bundesministers f√ľr Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie auf die Kleine Anfrage der Abgeordneten Michael M√ľller (D√ľsseldorf), Ingrid Becker-lnglau, Dr. Michael B√ľrsch u.a. (SPD) "Zukunft der Wasserstoff-Technologien" im Deutschen Bundestag

Dezember 1996, BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen http://www.hydrogen.org/Politik/bmbf.html


Das Wasserstoffprogramm des US-amerikanischen Energieministeriums http://www.hydrogen.org/Politik/doe-d.html Wasserstoff-Politik in Japan ‚Äď WE-NET

HyWeb, 7.4.97: Im Rahmen des New Sunshine Project werden im WE-NET-Programm (World Energy Network) Wasserstoff-Technologien entwickelt. Ziel des WE-NET ist der Aufbau eines weltweiten Energienetzwerks f√ľr die effiziente Versorgung, Transport und Nutzung erneuerbarer Energiequellen mittels Wasserstoff als sauberem Sekund√§renergietr√§ger. Die Laufzeit des Programm erstreckt sich √ľber 28 Jahre von 1993 bis 2020. W√§hrend der ersten Phase von 1993 bis 1998 werden grundlegende Technologien erforscht und entwickelt. Im Bereich Wasserstoffproduktion konzentrieren sich die Bem√ľhungen auf die Entwicklung von PEM-Elektrolyseuren. Gro√üe Wasserstoffverfl√ľssigungsanlagen, Tankschiffe f√ľr fl√ľssigen Wasserstoff und Metallhydridspeicher werden im Bereich Wasserstoffspeicherung und -transport entwickelt. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Untersuchung kryogener Materialien. Der vierte F&E-Bereich befa√üt sich schlie√ülich mit wasserstoffgetriebenen Gasturbinen. Au√üerhalb des WE-NET werden noch verschiedene Einzelprogramme durchgef√ľhrt, die sich mit F&E auf den Gebieten Kohlevergasung, Brennstoffzellen und biochemische Wasserstoffproduktion befassen.

Das WE-NET-Budget ist zwischen 1993 und 1996 von 412 mio Yen (etwa 5,6 mio DM) auf 1790 mio Yen (24,2 mio DM) gestiegen. Im gleichen Zeitraum ist das Budget des gesamten New Sunshine Project von 52.283 (706 mio DM) auf 56.085 mio Yen (757 mio DM) gestiegen.

Quellen:

M. Chiba, H. Arai, K. Fukuda, International and national program and project ‚ÄěHydrogen energy technology development in Japan: New Sunshine Program", Proceedings of the 11th World Hydrogen Energy Conference, Stuttgart, Germany, 1996

New Energy and Industrial Technology Development Organization, International Clean Energy Network Using Hydrogen Conversion (WE-NAT), 1995 Annual Summary Report on Results, Japan, March 1996

Comprehensive Approach to the New Sunshine Program, Sunshine Journal, 4/1993


http://www.eurosolar.org/mitteilungen/LH_2/LH_2.antrag.html

HighTech-Offensive Zukunft

Wasserstofftechnologie am Flughafen M√ľnchen







Anrede

Eine neue Technik braucht

Akzeptanz, Bekanntheit und Wirtschaftlichkeit. Deshalb werben wir f√ľr Wasserstoff. Und deshalb f√∂rdern wir Entwicklungs- und Demonstrationsvorhaben.

Mit unserer offensiven Förderung von Wasserstoff, dem Energieträger der Zukunft,

investieren wir in eine zukunftsorientierte Energieversorgung, stärken wir Bayerns Position als High-Tech-Land, schaffen wir sichere, zukunftsorientierte und hochqualifizierte Arbeitsplätze und sichern wir den Wirtschaftsstandort Bayern. Innovation und Zukunftstechnologien gibt es nicht zum Nulltarif. Eine sinnvolle Projektförderung erfordert den Einsatz beträchtlicher Haushaltsmittel. Gleichzeitig unterliegen die öffentlichen Hände besonders in Zeiten knapper Haushaltsmittel und schwieriger Strukturprobleme erheblichen Sparzwängen. Deshalb

sparen wir - wo immer es sinnvoll ist - , aber wir investieren gleichzeitig gezielt in die Zukunft. Dazu setzt die Staatsregierung auch weiterhin Erlöse aus der Privatisierung von Industriebeteiligungen ein. Diesen Weg der Privatisierungspolitik werden wir konsequent fortsetzen.

F√ľr die F√∂rderung der Wasserstofftechnologie haben wir insgesamt fast 100 Millionen DM bereitgestellt, davon knapp 17 Millionen DM f√ľr das Projekt hier am Flughafen; das entspricht 50% der gesamten Projektkosten. Das Wasserstoffprojekt Flughafen M√ľnchen ist damit eines der gr√∂√üten Einzelvorhaben dieser Art in Bayern bisher.

Die mehrj√§hrige Projektierungsphase ist mir noch in guter Erinnerung. Das Projekt stand des √∂fteren auf der Kippe. Kritisch waren insbesondere Kosten- und Finanzierungsfragen. Nach langen Verhandlungen haben wir ein Finanzierungsmodell entwickelt, das die Verwirklichung des Vorhabens letztlich erm√∂glicht hat. Mit der √úbernahme der h√§lftigen Projektkosten ist mein Haus bis an die Grenze des vertretbaren gegangen. Ich habe dieses Modell unterst√ľtzt, weil ich von

Wasserstoff, seinen M√∂glichkeiten und den Aussichten darauf basierender Zukunfts-technologien √ľberzeugt bin.

Im September 1997 sind wir beim ersten Spatenstich hier gemeinsam angetreten, um die erste öffentliche Wasserstofftankstelle der Welt zu bauen. Wir haben damit Signale gesetzt:

Wasserstofferzeugung mit dem modernsten Druckelektrolyseur, mehrere Varianten der Wasserstoffspeicherung, die vollautomatische und manuelle Betankung von Fahrzeugen mit Fl√ľssig- und Druckwasserstoff, der Betrieb von Vorfeldbussen und Pkw's, die mit den modernsten Wasserstoffmotoren von BMW und MAN ausger√ľstet sind. Der Spatenstich zu diesem Projekt war gleichzeitig der Startschu√ü f√ľr eine Reihe weiterer Vorhaben

in Bayern, in Deutschland und weltweit. F√ľr die Darstellung unseres Projekts, eines geschlossenen Systems der Wasserstofferzeugung und ‚Äďnutzung, haben wir bewu√üt den Flughafen M√ľnchen ausgew√§hlt:

Die Testphase l√§√üt sich am besten auf einer gro√üen, in sich geschlossenen Verkehrsfl√§che beobachten, es kann erprobt werden, wie sich Wasserstoff im normalen Alltagsbetrieb eines Flughafens unter hohen Sicherheitsanforderungen bew√§hrt, der Flughafen ist ein internationales Schau-fenster. Dies ist f√ľr die ARGEMUC wichtig, da fast alle beteiligten Unternehmen als Global Player √ľber eine internationale Gesch√§ftsausrichtung verf√ľgen.

Nat√ľrlich freut mich besonders, da√ü 11 von 13 Unternehmen der ARGEMUC ihren Sitz in Bayern haben. Dies ist ein eindrucksvolles Zeichen f√ľr:

die technologische Spitzenstellung der bayerischen Wirtschaft und die Innovationskraft und die Wettbewerbsf√§higkeit Bayerns bei der Entwicklung und Anwendung von Schl√ľsseltechnologien.

Wasserstoff ist vielfältig einsetzbar in

mobilen und stationären Anwendungen. Schwerpunkt wird nach unserer Auffassung zunächst der Verkehrsbereich sein. Die Entwicklung des Wasserstoffverbrennungsmotors wird ebenso fortschreiten wie die der Brennstoffzelle. Welches System sich letztlich durchsetzt, wird die Zukunft zeigen. Bei beiden Systemen liegen die Probleme in der Peripherie:

die nicht ausreichende Reichweite bei der Verwendung von Druckwasserstoff im Pkw-Einsatz, die Begrenzung der Abdampfverluste bei tiefkaltem Wasserstoff, teils ungel√∂ste technische Details bei der Entwicklung von Reformern f√ľr die Verwendung von Kraftstoffen wie Methanol oder Benzin. An der Brennstoffzelle wird mit ungeheuerer Dynamik gearbeitet, insbesondere f√ľr den Einsatz im Traktionsbereich. Wichtige technische Meilensteine sind bereits erreicht.

Bis zur Marktreife ist es allerdings noch ein weiter Weg:

Die spezifischen Kosten sind zur Zeit mit etwa 30.000 DM pro Kilowatt so hoch, da√ü es f√ľr Anwender kaum interessant sein kann, diese Technik einzusetzen.

Dies gilt im Prinzip f√ľr alle Arten von Brennstoffzellen gleicherma√üen, f√ľr den mobilen Bereich

die Proton-Exchange-Membrane-Brennstoffzelle (PEM) und die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC), und f√ľr den station√§ren Einsatz

die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) und die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC). Bei unserer Technologieförderung werden wir deshalb nur noch

innovative, massenfertigungstaugliche Brennstoffzellentechniken f√∂rdern mit dem Ziel einer drastischen Kostenreduzierung. Es macht keinen Sinn, einen Brennstoffzellenbus zu f√∂rdern, dessen Preis um den Faktor 10 h√∂her ist als ein √ľblicher Stadtbus. Verkehrsbetriebe m√ľssen die Chance erhalten, diese Zukunftstechnologie nachhaltig einsetzen zu k√∂nnen.

Im Herbst diesen Jahres pr√§sentieren wir mit dem Bayern-Bus 1, dem ersten deutschen Brennstoffzellenbus, ein weiteres HighTech-Produkt, made in Bayern. Das Herz des Bayern-Busses ist ein 120 kW-Brennstoffzellenstack von Siemens. Mit diesem Produkt wird Bayern in die Spitzengruppe der Brennstoffzellenanbieter aufr√ľcken.




Schon heute √∂ffnen sich erste M√§rkte f√ľr Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Die Automobil-Industrie rechnet damit, da√ü allein in Kalifornien ab dem Jahr 2003 pro Jahr bis zu 100.000 Null-Emissions-Fahrzeuge verkauft werden k√∂nnen.

Opel erwartet in Deutschland einen Verkaufsanteil von 10% bis zum Jahr 2010. Diese Zahl macht deutlich, daß die Brennstoffzellentechnik nicht auf eine im Volumen beschränkte Marktnische zielt, sondern auch den vielzitierten "OttoNormalverbraucher" anvisiert. Opel will deshalb bis zum Jahr 2004 einen marktreifen Brennstoffzellen-Pkw anbieten.

Bayerische Wasserstofftechnologie konkurriert mit internationalen Wettbewerbern aus USA, Kanada und Japan. Dabei ist die dortige Wirtschaftsf√∂rderung extrem aggressiv. Das US-Department of Energy f√∂rdert Entwicklungsvorhaben mit bis zu 90% der Projektkosten und setzt dabei j√§hrlich weit √ľber 100 Millionen DM ein.

In dieser Form können und wollen wir nicht in den Markt eingreifen. Statt dessen setzen wir auf

eine angemessene, moderate F√∂rderpolitik, das Eigeninteresse der Wirtschaft, Innovation, moderne Fertigungstechnik, niedrige Fertigungskosten und damit auf bessere Marktchancen f√ľr bayerische Produkte.

Mit der Wasserstoff-Initiative Bayern tun wir f√ľr den Wasserstoff mehr als jedes andere Land in Deutschland.

Bei mehreren großen Entwicklungs- und Demonstra-tionsvorhaben werden wir

mit der EU, dem Bund, und ganz besonders mit Baden-W√ľrttemberg zusammenarbeiten. Wir erwarten davon

eine Erhöhung unserer Schlagkraft und eine Streckung unserer Haushaltsmittel.

Auf diese Weise werden wir

den Aufbau einer Brennstoffzellenbusflotte, ein Projekt mit station√§rer Hochtemperatur-brennstoffzelle in Trostberg und die Entwicklung massenfertigungstauglicher Brennstoffzellen f√ľr den mobilen Einsatz unterst√ľtzen.

Beim Wasserstoff-Flugzeug Cryoplane pr√ľfen wir zur Zeit, wie wir dieses Vorzeigeprojekt trotz der hohen Kosten realisieren k√∂nnen.

Im Rahmen unserer √Ėffentlichkeitsarbeit planen wir f√ľr Anfang Oktober 1999 ein Wasserstoff-Symposium mit der Ausrichtung "Mobilit√§t". √úber erste Betriebserfahrungen aus dem Projekt hier am Flughafen werden wir selbstverst√§ndlich auch dann berichten.

Ich w√ľnsche dem Wasserstoffprojekt Flughafen M√ľnchen einen guten Start und uns allen einen erfolgreichen Projektverlauf √ľber das Jahr 2000 hinaus.

Dr. Otto Wiesheu

http://www.hyweb.de/h2muc/pressed/05059902.html

http://www.spezialgase.de/spezialgasekatalog/glossar/S.html

Wasserstoff als Energietr√§ger der Zukunft BMW favorisiert die Anwendung im Verbrennungsmotor Von Christoph Huss, M√ľnchen*

Die technische Zivilisation des 20. Jahrhunderts basiert auf Energie - Energie aus Kohle, Erd√∂l und Erdgas. Diese fossilen Energietr√§ger haben jedoch zwei entscheidende Nachteile: Ihr Vorrat ist begrenzt, und bei der Verbrennung entsteht Kohlendioxid (CO2), das f√ľr die Verst√§rkung des nat√ľrlichen Treibhauseffekts mitverantwortlich gemacht wird. Eine der f√ľr die Menschheit wichtigsten Aufgaben der n√§chsten Zukunft ist deshalb die Suche nach alternativen Energietr√§gern.

Realistische Energie- und Umweltszenarien f√ľr das kommende Jahrtausend gehen davon aus, dass das Automobil Basis der individuellen Mobilit√§t bleibt. Die heute noch dominierenden Benzin- und Dieselmotoren werden immer sparsamer und emissions√§rmer. Das Auto der Zukunft wird aber auch mit anderen Kraftstoffen betrieben werden. Besonders vielversprechend ist Wasserstoff. Er ist das am h√§ufigsten vorkommende Element im Universum und Grundbaustein des Lebens. Er ist vielf√§ltig nutzbar. Die chemische Industrie verarbeitet grosse Mengen davon. Wasserstoff kann auch im Gasherd oder in der Heizung verfeuert werden, er kann Motoren antreiben oder in Brennstoffzellen elektrischen Strom produzieren.

Elektrolyse mit Solarstrom Seinen besonderen Reiz bezieht der Wasserstoff nicht nur daraus, dass er bei der Verbrennung CO2- und schadstofffrei zu Wasser oxidiert wird, sondern auch, dass er mit elektrischem Strom aus Wasser, das praktisch unersch√∂pflich ist, hergestellt werden kann. Das macht jedoch √∂kologisch nur Sinn, wenn der Strom zur Elektrolyse des Wassers aus regenerativen Prim√§renergietr√§gern gewonnen wird. Die L√∂sung f√ľr die Zukunft aus der Sicht von BMW ist daher die grosstechnische Erzeugung von Solarstrom, um mit der Kraft der Sonne unter anderem Wasserstoff herzustellen. Die Sonne h√§lt das gr√∂sste Potential erneuerbarer Energien bereit: Eine Stunde Sonneneinstrahlung liefert der Erde bereits die Menge an Energie, die die Menschheit in einem Jahr verbraucht.

F√ľr Solarkraftwerke pr√§destiniert sind die Gegenden um den 40. Breitengrad. Der derzeitige Energiebedarf Europas und Afrikas liesse sich beispielsweise mit Solarkraftwerken auf einer Fl√§che von drei Prozent der Sahara decken. In der kalifornischen Mojave-W√ľste wird Solarstrom in solarthermischen Parabolrinnenkraftwerken bereits erfolgreich unter Marktbedingungen erzeugt. Sie fangen das Sonnenlicht √ľber Parabolspiegel ein und erzeugen daraus thermisch den Strom.

Im Alltag bereits bew√§hrt BMW setzt langfristig auf Wasserstoffautos. Darin sieht das Unternehmen die beste M√∂glichkeit, die Schonung der Umwelt mit der Freude am Fahren zu vereinen. Die Entwicklung wasserstoffbetriebener Verbrennungsmotoren ist inzwischen so weit fortgeschritten, dass die f√ľr Wasserstoff typische Neigung zu unkontrollierten Gemischz√ľndungen auch ohne aufwendige Massnahmen wie Wassereinspritzung oder Direkteinspritzung beherrschbar wird. Durch die Verbrennung des Wasserstoffs im Luft√ľberschuss wird die M√∂glichkeit unkontrollierter Z√ľndungen vermieden, weil die zus√§tzliche Luft im Brennraum W√§rme aufnimmt und damit die Flammentemperatur unter die kritische Marke senkt, oberhalb deren Stickstoffoxide entstehen. Auch ohne zus√§tzliche Abgasbehandlung durch Katalysatoren arbeiten damit die BMW-Wasserstoffmotoren praktisch emissionsfrei.

Prototypen fahren inzwischen in der vierten Generation. Zahlreiche Probleme der Anfangszeit wie Speicherung des Kraftstoffs, Betanken und Reichweite sind inzwischen gel√∂st. Alle Erwartungen an den Sicherheitsstandard werden erf√ľllt. Die neuesten Tanksysteme erm√∂glichen Personenkraftwagen der Mittelklasse einen beachtlichen Aktionsradius von bis zu 400 km. Im Rahmen des Solar-Wasserstoff-Projekts im bayrischen Neunburg vorm Wald ist es BMW in Zusammenarbeit mit Projektpartnern gelungen, ein Tanksystem zu entwickeln, bei dem die Fahrzeuge mit fl√ľssigem Wasserstoff ebenso schnell, verlustfrei und gefahrlos betankt werden k√∂nnen wie mit Benzin. Diese Technik wird nun in der weltweit ersten √∂ffentlichen Robot-Tankstelle f√ľr fl√ľssigen Wasserstoff am M√ľnchener Flughafen eingesetzt, die in diesen Wochen in Betrieb geht. Durch die vollautomatische Betankung wird die Wasserstofftechnik auch f√ľr Laien anwendbar.

Mit Beginn des n√§chsten Jahrtausends wird BMW die Wasserstofftechnologie unter anderem auch im Rahmen des weltweiten Expo-2000-Projekts ¬ęClean Energy¬Ľ einer breiten √Ėffentlichkeit pr√§sentieren. Als Systemf√ľhrer will BMW mit internationalen Partnerunternehmen das komplette System von Gewinnung, Verteilung und Nutzung des zuk√ľnftigen Energietr√§gers einsatzreif machen. BMW wird daf√ľr eine Kleinserie der Siebner-Reihe mit Wasserstoffantrieb produzieren und erstmals im kundennahen Fahrservice einsetzen.

Brennstoffzelle statt Batterie Neben der von BMW favorisierten Option des Wasserstoff-Verbrennungsmotors verfolgen Experten des Unternehmens auch alle anderen Entwicklungen auf dem Gebiet des Wasserstoffantriebs, allen voran die der Brennstoffzelle, die aus reinem Wasserstoff Strom erzeugt und damit ein Elektrofahrzeug speisen kann. Die Brennstoffzelle √ľbernimmt dabei quasi die Funktion einer Batterie.

Derzeit ist dieses Konzept aber noch mit einer Reihe von Problemen behaftet, beispielsweise dem hohen Gesamtgewicht des Systems aus Treibstofftank, Reformer, Brennstoffzelle und Elektromotor. Bevor es in strassentauglichen Fahrzeugen eingesetzt werden kann, ist noch umfangreiche Entwicklungsarbeit n√∂tig. Zur weiteren Erforschung und Optimierung eignet sich beispielsweise der Einsatz in Elektro-Gabelstaplern, weil hier Reichweite, Gewicht und Batteriekosten keine so entscheidende Rolle spielen wie bei Autos. Ausserdem ist der Gabelstaplermarkt derzeit der gr√∂sste Markt f√ľr Elektrofahrzeuge. In einem Projekt wurde deshalb ein Elektro-Gabelstapler, der durch 10-kW-PEM-Brennstoffzellen mit Strom versorgt wurde, umfassend erprobt. Der Elektro-Gabelstapler ist √ľbrigens das weltweit erste Brennstoffzellenfahrzeug mit T√úV-Zulassung und darf somit auch von Nichtfachleuten bedient werden. Die Resultate waren so vielversprechend, dass BMW nun pr√ľft, seine rund 2000 werkseigenen Gabelstapler sukzessive mit Brennstoffzellen auszur√ľsten.

Erkl√§rtes Ziel ist der Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff. Der Weg dorthin wird noch viel Zeit in Anspruch nehmen, teilweise bedingt durch Faktoren, die ausserhalb der eigenen Einflussm√∂glichkeiten liegen. Als technologisch wie √∂kologisch idealen Zwischenschritt sieht BMW deshalb den Einsatz von Erdgas. Auf absehbare Zeit gibt es nach √úberzeugung des Unternehmens √ľberhaupt nur eine einzige sinnvolle Alternative zu Benzin- und Dieselmotoren: den Erdgasmotor. Erdgas besteht im wesentlichen aus Methan (CH4) und ist in seinen fahrzeugrelevanten Eigenschaften dem Wasserstoff sehr √§hnlich. Erdgas verbrennt wesentlich sauberer als Brennstoffe aus Erd√∂l und ist zurzeit der sauberste Kraftstoff der Welt. BMW bietet seit 1995 als erster europ√§ischer PW-Hersteller Serienfahrzeuge mit Erdgasantrieb an, die bivalent, also wahlweise mit Erdgas oder Benzin betrieben werden k√∂nnen.

Verl√§ssliche Rahmenbedingungen gefragt Der Weg in die Zukunft wird nach dieser Strategie mittelfristig durch den √úbergang von komprimiertem Erdgas (CNG) zu verfl√ľssigtem Erdgas (LNG) realisiert. Verfl√ľssigtes Erdgas hat eine fast viermal so hohe Energiedichte wie komprimiertes. So kann bei gleichem Tankvolumen eine Reichweite von etwa 70 Prozent derjenigen eines benzinbetriebenen Fahrzeugs erzielt werden. - Wann die Wasserstoff-Zukunft beginnen kann, h√§ngt bei weitem nicht nur vom Engagement der Industrie ab, die die technischen Voraussetzungen zu schaffen hat, sondern auch von der Politik und den wirtschaftlichen und gesellschaftspolitischen Rahmenbedingungen. Es bedarf eines umfassenden politischen Konsenses f√ľr eine Energieperspektive des 21. Jahrhunderts, der den Unternehmen Planungssicherheit gibt und die erforderlichen Investitionen ausl√∂st.

BMW schafft mit dem ¬ęHyforum 2000¬Ľ eine Plattform f√ľr die Gr√ľndung einer Allianz von Interessenspartnern. Diese internationale Wasserstoffkonferenz wird im September des Jahres 2000 in M√ľnchen stattfinden. Sie wird hochrangige Entscheidungstr√§ger aus der Industrie, der Finanz- und Versicherungswirtschaft sowie der Politik zusammenf√ľhren.

* Dipl.-Ing. Christoph Huss ist Beauftragter des Vorstandes f√ľr Verkehr und Umwelt bei der BMW AG.

http://www.nzz.ch/online/01_nzz_aktuell/sonderbeilagen/automobilsalon99/autosalon99huss.htm

HyWeb- HyWeb Wasserstoff-Informations-System umfassendes Angebot an aktueller und detaillierter Information zum Thema "Wasserstoff als Energieträger" sowie zu Brennstoffzellen. Wasserstoff-Gazette http://www.hyweb.de http://www.wasserstoff.de

Koordinationsstelle der Wasserstoff-Initiative Bayern Initiierung, Konzeption, Planung , Pr√ľfung und Bewertung von Projektantr√§gen unter technischen, energiewirtschaftlichen und √∂konomischen Kriterien Koordinationsstelle der Wasserstoff-Initiative Bayern

Zentrum f√ľr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) Systemanalyse, Energiekonzepte, Materialentwicklung, Anlagen- und Systemtechnik... http://zsw.e-technik.uni-stuttgart.de/

Fraunhofer Gesellschaft f√ľr Solare Energiesysteme (FhG-ISE) Abteilung Chemische Energiewandlung und Speicherung http://www.ise.fhg.de/Research/CES/Welcome_german.html

WA-TEC Lehrmodelle Solarer Wasserstoff http://members.aol.com/Strippel/links_d.htm

Bayernwerk AG Solar-Wasserstoff-Bayern GmbH http://www.bayernwerk.de/bag/pages/rubriken/eumwelt/stromerz/solar/solwas.htm

DASA Wasserstoff-Flugzeuges (CRYOPLANE) http://www.dasa.com/dasa/g/presse/lbcry_d.htm

Automobilindustrie Wasserstoff-Motoren http://www.auto-news.de/technik/mx5wass.htm , http://www.bmw.com/bmwd/pulse/index.shtml

H-TEC Wasserstoff-Energie-Systeme GmbH Wasserstofftechnologie/Brennstoffzellentechnik http://www.h-tec.com

MESSER AG Wasserstofftechnik, Produkte http://www.messer.de/produkte/umwelttechnik/wasserstoff.html

RWTH Aachen. Biosolarer Wasserstoff, Energieträger aus Sonnenlicht und Abfallstoffen http://www.biotec.rwth-aachen.de/biotgrafger/Wasserst.htm


13 Dec 2004
22:41:39
Winter
mhm
Das klingt ja alles sehr nett. Ich denke das Problem ist jedoch immer noch die industrielle Herstellung von Wasserstoff. Soweit ich mich nicht irre werden heutzutage nur bis zu 10% des Wasserstoffes elektrolytisch hergestellt und ich glaube nicht, dass der Strom hierfuer aus Solarenergie stammt. Desweiteren ist die Herstellung von Solarzellen auch nicht gerade energiearm. Also ich sehe da noch keine so schnelle Loesung...Kommt Zeit kommt Rat...
29 Jan 2005
17:04:11
Besucher
....naja....
also!!ICh finde diesen Beitrag gut,aber nicht perfekt.Meiner Meinung sollte man auch aufzählen,wie effektiv Wasserstoff in der Technik allgemein ist und dann alle ganzen "Einzellgruppen" nennnen.Mein Beitrag
02 Apr 2005
10:06:44
unbekannt
Nachteile?
Leute - ich habe eine Frage und hoffe auf eine schnelle Antwort: Kann mir jemand kurz die Nachteile von Wasserstofftechnik aufzählen?
16 Nov 2005
16:36:34
Michael
Nachteile?
warum in die W√ľste gehen?-Dort gibt es wenig wasser un d Afrika ist politisch h√∂chst instabil.Die Alternative:das Meer.
Dort gibt es genug Wasser und die internationalem Gewässer sind frei von politischer Einflussnahme(sonst sitzen die Scheichs schon wieder an der Quelle).
Das Ganze als schwimmende Plattformen(unbemannt und wesentlich weniger aufw√§ndig als √Ėlbohrplattformen),in Modulbauweise hergestellt.Wasserstoff komprimieren und mit Schiffen abtranspotieren.
15 Apr 2009
22:30:33
unbekannt
Fragen √ľber Wasserstoff?
Fragen √ľber Wasserstoff



1) Was ist Wasserstoff √ľberhaupt?



2) Wie Sinnvoll ist der Wasserstoff im Verkehr?



3) Wen der Wasserstoff Sinnvoll ist in wie vielen Jahren wäre es umzusetzen, ihn im Verkehr einzusetzen?



4) Was w√ľrde ein Bau von einem Wasserstoff Motor ungef√§hr so kosten?



5) Wo liegt der Unterschied zwischen einem Wasserstoffmotor und einem Hybrid Motor?
12 Oct 2009
09:38:13
josua und kilian

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