Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger der Energiewende. Bisher scheiterte sein Einsatz oft an teurer und komplizierter Speicherung. Eine neue Batterie aus Japan könnte das ändern: Sie speichert Wasserstoff bei vergleichsweise niedrigen 90 Grad Celsius. Ist das ein Schritt Richtung Alltagstauglichkei?
Täglich sind Hunderte Wasserstoffbusse auf deutschen Straßen unterwegs. Doch Lagerung und Nutzung bleiben technisch schwierig. Eine neue Batterie, die schon bei 90 Grad arbeitet, könnte Wasserstoff auch für Industrie, Speicher und Netze praktikabler machen. Foto: Wrightbus
Wasserstoff lässt sich künftig möglicherweise deutlich einfacher speichern als bisher. Ein Forschungsteam des Institute of Science in Tokio hat eine neuartige Wasserstoff-Batterie vorgestellt, die bereits bei 90 °C funktioniert. Was deutlich unter den bisherigen technischen Anforderungen liegt. Ein vereinfachter Umgang mit Wasserstoff, insbesondere bei Transport und Speicherung, könnte Stromüberschüsse aus Wind und Sonne besser nutzbar machen. Gerade in Zeiten hoher Einspeisung könnten solche Speicher helfen, Energie flexibel zu speichern und bedarfsgerecht bereitzustellen. Herkömmliche Wasserstoffsysteme benötigen dafür Temperaturen zwischen 300 und 400 °C. Diese neue, vergleichsweise niedrige Schwelle könnte die Speicherung und Rückgewinnung von Wasserstoff effizienter und sicherer machen. Im Zentrum der Innovation steht ein neu entwickelter fester Stoff mit hoher Leitfähigkeit. Diese Verbindung weist eine besondere Kristallstruktur auf, die es ermöglicht, negativ geladene Wasserstoff-Ionen – sogenannte Hydrid-Ionen – gezielt durch das Material zu leiten. Dieser Stoff bleibt dabei auch unter Belastung stabil und eigne sich für den praktischen Einsatz. In der neu vorgestellten Batterie dient Magnesiumhydrid als Anodenmaterial, während an der Kathode Wasserstoffgas genutzt wird. Die elektrochemischen Prozesse ermöglichen eine reversible Speicherung: Wasserstoff wird aufgenommen und bei Bedarf wieder freigesetzt.
Die Speicherkapazität der neuen Zelle liegt laut Veröffentlichung bei rund 2.030 Milliamperestunden pro Gramm, was für feste Wasserstoffspeicher ein hoher Wert ist. Von entscheidender Bedeutung ist jedoch der niedrige Temperaturbereich, da dieser den Betrieb dieser Batterien auch dort ermöglicht, wo hohe Heizleistungen bisher unwirtschaftlich oder technisch nicht darstellbar waren. Gerade im Kontext dezentraler Energiespeicherung und erneuerbarer Energiequellen könnte dies von Bedeutung sein.
Ein zusätzlicher Vorteil des Konzepts liegt in der Sicherheit: Die Speicherung erfolgt nicht unter Hochdruck, sondern im festen Aggregatzustand. Dadurch entfallen die üblichen Risiken, die bei der Speicherung unter hohem Druck oder mit extrem starker Kühlung auftreten. Im Unterschied zur thermischen Wasserstofffreisetzung, für die üblicherweise Temperaturen um 400 °C benötigt werden, gelingt die Umwandlung hier mit vergleichsweise geringem Energieaufwand. Zwar ist die Umwandlung derzeit noch etwas weniger effizient: Pro Mol Wasserstoff wird mehr Energie eingesetzt als bei der herkömmlichen, wärmebasierten Methode, doch laut den Forschenden lässt sich der Wirkungsgrad durch verbesserte Leitfähigkeit und geringere Verluste im Zellaufbau deutlich steigern. Die höheren Anfangsverluste könnten sich lohnen, da das System bei deutlich niedrigeren Temperaturen arbeitet und sicherer sowie flexibler einsetzbar ist.
Langfristig könnte das Konzept dazu beitragen, Wasserstoff nicht nur als flüchtiges Gas, sondern auch als speicherbare Substanz in den Kreislauf einer nachhaltigen Energienutzung einzubinden. Das ist besonders relevant, um Strom aus Sonne und Wind auch dann verfügbar zu machen, wenn er gebraucht wird, und nicht nur dann, wenn er erzeugt wird. Voraussetzung dafür sind robuste, skalierbare Systeme mit hoher Wiederverwendbarkeit. Erste Labortests zeigen, dass die neue Batterie auch in dieser Hinsicht Potenzial hat. Bis zur industriellen Umsetzung ist es allerdings noch ein weiter Weg. Die Forscherinnen und Forscher sehen in ihrem Ansatz jedoch einen Schritt in Richtung einer praktikablen Wasserstoffspeicherung für künftige Energiesysteme und damit einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft, die ohne verlässliche Speichermöglichkeiten kaum realisierbar ist.
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