Ultra-leicht und voll beladen

Grüner Wasserstoff ist für die Energiewende unverzichtbar. Er muss aber nachhaltig speicherbar sein, damit Mobilität und Industrie ihn nutzen können. Als Material für die Wasserstoffspeicherung wird häufig eine Verbindung verschiedener Metalle verwendet - sie nehmen Wasserstoff auf und geben ihn bei Bedarf wieder ab. Gängige Metallverbindungen - oder besser Legierungen - haben jedoch ein hohes Gewicht, das die Wasserstoffspeicherkapazität des Systems verringert.

Forschende des Hereon-Instituts für Wasserstofftechnologie haben jetzt eine neue Legierungsfamilie aus Titan und Magnesium entwickelt, die bei Raumtemperatur über 30 Prozent mehr Wasserstoff speichern kann als einige der am häufigsten für Wasserstoffspeicherzwecke verwendeten Materialien, wie beispielsweise TiFe (Titan-Eisen) -Legierungen. Darüber hinaus ist es ultraleicht: Mit 2,83 Gramm pro Kubikzentimeter ist es nur knapp ein Gramm schwerer als reines Magnesium - das leichteste Nutzmaterial der Welt.

Die neu entwickelte Verbindung gehört zu den so genannten „compositionally complex alloys“ („komplex zusammengesetzte Legierungen“) – kurz CCAs. Die Eigenschaften dieser Metallverbindungen können je nach Zusammensetzung des Materials angepasst werden. Die Hereon-Forschenden untersuchten mit Hilfe von Computersimulationen und experimentellen Daten bekannte CCAs, die sehr leicht sind und bereits Wasserstoff speichern können. Dabei testeten sie verschiedene Zusammensetzungen der Materialien und konnten so mehrere ultra-leichte CCA-Legierungen zu entwickeln, die einige der größten in der Literatur beschriebenen Kapazitäten zur Speicherung von Wasserstoff aufweisen. Dieser erste Durchbruch bildet die Grundlage für die Entwicklung weiterer ultraleichter Verbindungen. Sie sind die Voraussetzung für zukünftige Wasserstoffspeicher und damit einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Energieversorgung.