Brennstoffzelle Einfach nur Wasser tanken – schöner Traum!

Was wäre der wohl lässigste aller Treibstoffe? Wasser, am besten altes. Forschende aus China zeigen jetzt, dass das mit einer Brennstoffzelle dauerhaft funktioniert. Aber auch bei Autos?

Eine Zapfsäule in Nahaufnahme die mit "H2" für Wasserstoff beschriftet ist und montierter Text "O?", was zusammen gelesen "H2O?" ergibt. Hintergrund unscharf. 3 min
Bildrechte: imago images/Florian Schuh/MDR (M)

Folgendes, unschönes Szenario: Die Blumen sind welk, Sie haben vergessen zu tanken und schnell gehen muss es auch noch, in aller Herrgottsfrüh. Na dann: Vase schnappen, in die Garage, altes Blumenwasser schön rein in den Tank und ab geht's.

Eine Forschungsgruppe aus China hat jetzt gezeigt: So dumm, wie das klingt, ist das gar nicht. Sie holen damit wieder den alten Traum aufs Tableau, statt mit dem Zapfhahn den Wagen schnell mit dem Gartenschlauch betanken zu können. "Das klingt schon seit über dreißig Jahren verlockend. Warum nicht gleich Wasser nutzen, denn darin steckt ja der Energieträger Wasserstoff", sagt Thomas von Unwerth, Professor für alternative Fahrzeugantriebe an der TU Chemnitz. Wasserstoff, H2, muss sonst direkt getankt werden.

Wasserstoffauto an Wasserstofftankstelle des Fraunhofer-Instituts ISE in Freiburg: Weißer PKW mit buntem Werbeaufdruck und stromlinienförmigen, modernen aber zeitgenössischem Design.
Bisschen bunt, sonst ein normales Auto: PKW mit Brennstoffzelle. Bildrechte: imago/JOKER

Thomas von Unwerth ist von der Brennstoffzellentechnologie begeistert. Die Brennstoffzelle ist schon seit Jahren der Hoffnungsträger schlechthin, wenn es darum geht, Elektroautos ohne Batterien zu bauen. Die werden auch Wasserstoffautos genannt, eben weil hinten weder Strom noch Sprit, sondern Wasserstoff reinkommt. Und der wird von der Zelle in elektrische Energie umgewandelt.

Das Grundproblem, warum nicht schon die ganze Republik umweltfreundlicherweise mit der Brennstoffzelle unter der Haube umherbraust, ist eine fehlende Infrastruktur und der Teufelskreis, dass ohne genug Wasserstoffautos nicht ausreichend Tankstellen und ohne genügend Tankstellen nicht ausreichend Wasserstoffautos kostengünstig gebaut werden können. So gab es in Deutschland bis 2019 nur knapp 80 Wasserstofftankstellen. Und noch etwas bremst den Antrieb: Die Herstellung und Speicherung von Wasserstoff ist aufwändig – und auch nur dann umweltfreundlich, wenn die Energie dafür aus erneuerbaren Quellen stammt.

Auto macht erst Wasserstoff, dann Strom

Brennstoffzelle, nahe Anischt, schräg/seitlich: Plexiglasgehäuser mit einer Art metallenem Gitter in der Mitte und verschiedenfarbeigen Kabeln und Schläuchen, die angeschlossen sind.
Mehr ist's nicht: Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff in Strom Bildrechte: imago/imagebroker/saurer

Aber was, wenn die Brennstoffzelle ohne Tankstelle auskommt, so wie im chinesischen Labor? Die Forschenden haben dort einen Wasserspalter vorgeschaltet: Eine Metalllegierung aus Wismut, Gallium, Indium und Zinn trifft auf Aluminium in Salzwasser. Dabei entsteht u.a. Wasserstoff und zwar zuverlässiger als das bisher der Fall war. Allerdings nur im Labor. "Dass das geht, ist mittlerweile kein Geheimnis mehr. Der Prozess ist aber recht träge", erklärt Thomas von Unwerth. "Im Auto brauchen Sie aber mehrere Gramm pro Sekunde. Dafür müssten Sie drei Tonnen Aluminium mitnehmen und dann auch noch mehrere Minuten warten, bis die Menge Wasserstoff verfügbar ist." Und je mehr Aluminium an Bord ist, desto mehr braucht man von dem Metall. Genau wie beim konventionellen E-Auto: Je mehr Batterie, desto mehr Reichweite, aber desto schwerer und desto mehr Batterie.

Das Problem ist von Unwerth zufolge also nicht, im Labor verlässlich eine LED "mit Wasser" brennen zu lassen, sondern große Mengen an Wasserstoff in Echtzeit zu produzieren. Ein weiteres Problem: Die Metalle für die Wasserspaltung müssen auch irgendwo herkommen – aus sozial- und umweltverträglichen Quellen, eine ähnliche Diskussion wie bei Batterien also.

Blauer Zug mit Wasserstoffantrieb und Schriftzug "Coradia iLint" an einem Bahnsteig, im Hintergrund ein roter Regionalzug
Dieser Wasserstoffzug könnte in Mitteldeutschland künftig auf nicht-elektrifizierten S-Bahn-Linien verkehren. Bildrechte: Wikimedia Commons/Plutowiki (CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright)

Gegenüber Fahrzeugen mit Batterien hat ein Wasserstoffauto allerdings einen entscheidenden Vorteil, argumentiert Thomas von Unwerth: "Wenn ich Autos alltagstauglich haben möchte, wie ich es vom Diesel- oder Ottomotor kenne – also schnell nachtanken und weit fahren –, bleibt nur Wasserstoff übrig." Denn im Zapfsäulentempo den Wagen vollzubekommen, ist mit einem einfachen Stromkabel nicht möglich.

Bei planbaren Routen, zum Beispiel mit dem Lkw oder bei Wasserstoffzügen, ist die Brennstoffzellentechnik den Batterien also überlegen. Im Individualverkehr muss aber auch Prof. von Unwerth weiterhin zum Tanken nach Dresden fahren. Bis irgendwann eine Wasserstoff-Tankstelle nach Chemnitz kommt. Oder bis das mit dem Wasserspalter doch noch klappt. Und ob sich dann altes Blumenwasser auch mit dem Auto verträgt, werden geeignete Filterlösungen zeigen – wenn's soweit ist.

Link zur Studie

Die Studie ist am 28. Januar unter dem Titel Instant hydrogen production using Ga-In-Sn-Bi alloy-activated Al-water reaction for hydrogen fuel cells im Fachblatt AIP Journal of Renewable and Sustainable Energy erschienen:
doi.org/10.1063/1.5124371

0 Kommentare