Borhydride für die Wasserstoffspeicherung
Für die Integration erneuerbarer Energiequellen in das Energieversorgungsnetz sind fortschrittliche Wasserstoffspeichersysteme erforderlich. Diese Speichersysteme müssen groß sein und für tragbare Anwendungen ein geringes Gewicht haben. Gleichzeitig ist eine hohe Energieeffizienz erforderlich, um die Betriebskosten so klein wie möglich zu halten. Das EU-finanzierte Projekt BOR4STORE (Fast, reliable and cost effective boron hydride based high capacity solid state hydrogen storage materials) hat diese Herausforderungen durch die Untersuchung einer neuen Generation von BHydrid-basierten Speicherungen angegangen Materialien. Der Fokus dabei lag auf der Bereitstellung von Hochtemperatur-Festoxid-Brennstoffzellen. Alle Materialien wurden einer grundlegenden Charakterisierung ihrer Hydrierungseigenschaften und Mikrostruktur unterzogen. Danach beurteilte das Team die ausgewählten Materialien detaillierter nach Kriterien wie Kapazität, Reaktionswärme und periodischen (cycling) Eigenschaften. Untersuchte wurden auch ihre Reaktionsschemata mithilfe fortschrittlicher Infrarot-, Synchrotron- und nuklearmagnetischer Strahlungstechniken. Danach wurde Schlussfolgerungen gezogen, wie man die Reaktionsschritte beeinflussen kann, durch die die Reaktionsgeschwindigkeiten begrenzt werden. Die Ergebnisse zeigten, dass nahezu alle Mono-Borhydrid-Materialien aus der Gasphase schwer zu rehydrieren sind und eine starke Abnahme der Wasserstoffspeicherkapazität während der ersten Nachbelastungszyklen aufweisen. Dies ist zum Teil auf die Tendenz zurückzuführen, Diboran (B2H6) anstelle von reinem Wasserstoff freizusetzen, wobei sich Borhydride bei unter 200 °C zersetzen. Die vielversprechendsten Borhydrid-basierten Materialien waren die reaktiven Hydrid-Komposite wie LiBH4-MgH, einige eutektisch schmelzende Komposite wie LiBH4-Ca(BH4)2 und Mg(BH4)2. BOR4STORE schuf eine experimentelle und theoretische Datenbank für die breite Palette von Borhydrid-basierten Materialien, die während des Projekts untersucht wurden. Diese Datenbank umfasst Mikrostrukturen, Phasenänderungen und Reaktionsschemata sowie Wege für die Materialsynthese und -verarbeitung. Diese Informationen werden bei zukünftigen Projekten, nicht nur zum Thema Wasserstoffspeicherung, sondern auch für die Verwendung von Borhydrid-basierten Verbindungen als Festkörper-Ionenleiter und Materialien für Elektroden äußerst nützlich sein.
Schlüsselbegriffe
Borhydride, Wasserstoffspeicher, Brennstoffzelle, BOR4STORE, Reaktionsschemata
