8 Mai 2008

Forschung: Ameisensäure als Wasserstoffquelle

Umsetzung in Brennstoffzellen bei Raumtemperatur

Björn Loges, Albert Boddien, Henrik Junge und Matthias Beller vom Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock ist es erstmalig gelungen, Wasserstoff kontrolliert aus Ameisensäure zu erzeugen – ohne dass, wie bei anderen Wasserstoff generierenden Systemen, ein Hochtemperatur-Reformierungsprozess notwendig ist. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, kann dieser bei Raumtemperatur gewonnene Wasserstoff direkt in Brennstoffzellen eingesetzt werden.

Eine mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle ist die sauberste Energiequelle, denn sie emittiert nur eine Art von Abgas: Wasserdampf. Wasserstoff lässt sich bisher jedoch nicht auf praktikable Weise transportieren und speichern – Wasserstoff ist ein Gas und kann nicht einfach wie Benzin in einen Tank gefüllt werden. Bisherige Speichermedien sind groß und schwer, teuer und aufwändig. Sinnvoller erscheint daher die Kopplung mit einem Wasserstofferzeuger, der die Brennstoffzelle direkt und genau dann mit Wasserstoff versorgt, wenn er gebraucht wird. Neben Methan und Methanol zählen vor allem nachwachsende Rohstoffe, wie Biomasse und deren Fermentationsprodukte (z.B. Bioethanol), zu den aussichtsreichsten Ausgangsmaterialien für diese Technologie. Gravierender Nachteil: die Umsetzungen laufen erst bei Temperaturen oberhalb 200°C und fressen damit selbst einen Teil der erzeugten Energie.

Die Rostocker Forscher haben nun einen praktikablen Lösungsansatz entwickelt. Sie erzeugen Wasserstoff aus Ameisensäure (HCO2H). In Anwesenheit eines Amins (z.B. N,N-Dimethylhexylamin) und mit Hilfe eines geeigneten Katalysators, beispielsweise dem kommerziell erhältlichen Ruthenium-Phosphin-Komplex [RuCl2(PPh3)2], wird die Ameisensäure bereits bei Raumtemperatur selektiv zu Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff umgesetzt. Ein einfacher Aktivkohlefilter reicht, um das Wasserstoffgas brennstoffzellengerecht zu reinigen.

Mit Hilfe der Ameisensäure als “Wasserstoffspeicher” lassen sich die Vorteile der etablierten Wasserstoff/Sauerstoff-Brennstoffzellentechnologie mit denen von flüssigen Brennstoffen vereinen. Ameisensäure ist ungiftig und einfach zu speichern. Da sich Ameisensäure katalytisch aus CO2 und aus Biomasse gewonnenem Wasserstoff erzeugen lässt, ist dieser Zyklus im Prinzip CO2-neutral.

Statt Benzin zukünftig Ameisensäure verwenden? Nicht auszuschließen, aber zunächst einmal wahrscheinlicher sind Anwendungen, die geringere Energiemengen benötigen. “Für den Einsatz von Brennstoffzellen in tragbaren elektrischen Geräten,” so Beller, “könnte die gerade am Anfang stehende Ameisensäure-Technologie bereits in Kürze interessante neue Perspektiven eröffnen.”

Weitere Informationen
Björn Loges, Albert Boddien, Henrik Junge, Matthias Beller: Kontrollierte Wasserstofferzeugung aus Ameisensäure-Amin-Addukten bei Raumtemperatur und direkte Nutzung in H2/O2-Brennstoffzellen.. Angewandte Chemie, 120/21, S.4026-4029. 2008-05-06. (Volltext kostenpflichtig)

(Vgl. Meldungen vom 2008-03-05 und 2007-05-14.)

Source: Informationsdienst Wissenschaft (IDW), 2008-05-07.

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