„Powerpaste“

Forscher entwickeln Wasserstoff-Paste für E-Roller

05.02.2021 11:26

Otto- und Dieselmotoren, die mit fossilen Kraftstoffen fahren, werden wegen des Klimawandels zu Auslaufmodellen. Als besonders vielversprechende und umweltschonende Alternative gilt Wasserstoff, der üblicherweise mit 700-fachem Atmosphärendruck in die Drucktanks der Fahrzeuge gepresst wird, von wo aus er in eine Brennstoffzelle strömt und zu Strom umgewandelt wird, der wiederum einen Elektromotor speist. Was bei Pkw bereits sehr gut funktioniert, nutzt Kleinfahrzeugen wie E-Scootern, Rollern und Co. allerdings nur wenig: Der Druckstoß beim Tanken wäre zu groß. Für sie haben Wissenschaftler in Deutschland nun eine Lösung entwickelt: die „Powerpaste“.

„Mit Powerpaste lässt sich Wasserstoff bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck chemisch speichern und bedarfsgerecht wieder freisetzen“, erläutert Dr. Marcus Vogt vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden. Das sei auch dann unkritisch, wenn der Roller bei sommerlicher Hitze stundenlang in der Sonne stünde, da die Powerpaste sich erst oberhalb von etwa 250 Grad Celsius zersetze. Der Tankvorgang gestalte sich denkbar einfach: Statt eine Tankstelle anzusteuern, müsse der Roller-Fahrer einfach eine Kartusche wechseln und zusätzlich Leitungswasser in einen Wassertank füllen. Das könne er bequem zu Hause erledigen oder unterwegs, so das Institut in einer Mitteilung.

Ausgangsmaterial der Powerpaste ist demnach pulverförmiges Magnesium - eines der häufigsten Elemente und somit ein leicht verfügbarer Rohstoff. Bei 350 Grad Celsius und fünf- bis sechsfachem Atmosphärendruck wird dieses mit Wasserstoff zu Magnesiumhydrid umgesetzt und anschließend mit Ester und Metallsalz zur Powerpaste vermengt. Um das Fahrzeug anzutreiben, befördert ein Stempel die Powerpaste aus der Kartusche heraus. Aus dem Wassertank wird Wasser zugegeben, es entsteht gasförmiger Wasserstoff. Die Menge werde dabei „hochdynamisch dem Wasserstoffbedarf der Brennstoffzelle angepasst“, so das IFAM.

„Enorme Energiespeicherdichte“
Der Clou: Nur die Hälfte des Wasserstoffs stammt aus der Powerpaste, die andere Hälfe liefert das Wasser zu. „Die Energiespeicherdichte der Powerpaste ist daher enorm: Sie ist wesentlich höher als bei einem 700 bar-Drucktank. Verglichen mit Batterien hat sie sogar die zehnfache Energiespeicherdichte“, freut sich Vogt. Für den Fahrer bedeute dies, dass er mit der Powerpaste eine ähnliche Reichweite wie mit der gleichen Menge Benzin erziele, wenn nicht sogar eine größere. Auch beim Reichweitenvergleich mit auf 700 bar komprimiertem Wasserstoff soll die Powerpaste besser abschneiden.

Die Wasserstoff-Paste soll daher nicht nur für E-Scooter geeignet sein, sondern auch für Autos, Zustellfahrzeuge oder Range Extender - die die Reichweite von Elektroautos erhöhen - interessant werden. Selbst große Drohnen könnten ihre Reichweite mit der Paste „deutlich erhöhen und so statt zwanzig Minuten auch mehrere Stunden in der Luft bleiben“, prognostiziert das Institut. Eine Anwendung der etwas anderen Art biete sich beim Camping: Hier könne die Powerpaste via Brennstoffzelle Strom für Kaffeemaschine und Toaster bereitstellen.

Für alle Tankstellen geeignet
Weiterer Vorteil: Während gasförmiger Wasserstoff eine kostenintensive Infrastruktur erfordert, lässt sich die Powerpaste auch dort einsetzen, wo eine solche Infrastruktur fehlt. Sprich: Wo es keine Wasserstofftankstellen gibt. Stattdessen könnte jede beliebige Tankstelle die Paste zunächst in kleineren Mengen, etwa aus einem Metallfass, anbieten und das Angebot entsprechend der Nachfrage ausweiten - mit Investitionskosten von einigen zehntausend Euro.

Zum Vergleich: Tankstellen für gasförmigen Wasserstoff bei hohem Druck schlagen derzeit mit etwa ein bis zwei Millionen Euro pro Zapfsäule zu Buche. Auch der Transport der Paste gestalte sich kostengünstig, aufwändige Drucktanks oder sehr kalter, flüssiger Wasserstoff seien nicht nötig.

Derzeit baut das Fraunhofer IFAM eine Produktionsanlage für die Powerpaste auf. Ende 2021 soll diese in Betrieb gehen und dann bis zu vier Tonnen Wasserstoff-Paste pro Jahr produzieren.