U-Boot-Wasserstoffreaktor funktioniert mit Salzwasser und Kaffeesatz

Wenn reines Aluminium mit Wasser in Berührung kommt, bildet sich Aluminiumhydroxid. Bei der Reaktion entsteht zusätzlich Wasserstoff. Das Ganze funktioniert dabei auch mit salzigem Meerwasser. 

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Der Wasserstoff kann dann etwa zum Antrieb eines Motors oder in einer Brennstoffzelle verwendet werden, die Strom erzeugt. Es gibt allerdings einen Haken: Die Reaktion läuft nur sehr langsam ab. 

Kaffee beschleunigt Reaktion

Forscher des Massachusetts Institute of Technology fanden nun einen Weg, die Wasserstoffproduktion deutlich zu beschleunigen. Des Rätsels Lösung: Kaffee.

Was bei Menschen als stimulierend wirkt, kann auch bei Aluminium nicht schaden, dachten sich die Forscher wohl dabei. Aus einer Laune heraus warfen sie etwas Kaffeesatz in die Mischung und stellten zu ihrer Überraschung fest, dass sich die Reaktion beschleunigte, schrieb das Institut in einer Aussendung. 

Schließlich entdeckte das Forschungsteam, dass durch eine niedrige Konzentration von Imidazol - einem Wirkstoff in Kaffee - die gleiche Menge Wasserstoff in 5 Minuten erzeugt wird, wie zuvor in 2 Stunden.

Aluminium muss vorbehandelt werden

Ganz so einfach ist es allerdings nicht. Aluminium ist nämlich stets mit einer Oxidschicht bedeckt, die es schützt. Wäre dem nicht so, würden sich Getränkedosen auflösen, wenn sie nass werden. Deswegen muss das Aluminium vorbehandelt werden, um diese Oxidschicht aufzubrechen.

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In früheren Experimenten mit Süßwasser fanden die Forscher allerdings heraus, dass eine kleine Menge einer Legierung aus den seltenen Metallen Gallium und Indium ausreicht, um diese Schutzschicht zu durchbrechen. Ein winziges Körnchen Aluminium konnte im Labor innerhalb von 5 Minuten 400 Milliliter Wasserstoff herstellen. Die Forscher schätzen, dass ein 1 Gramm schweres Pellet in derselben Zeit 1,3 Liter Wasserstoff produzieren könnte.

Forscher entwickeln Reaktor für den Einsatz auf dem Meer

Um große Mengen Wasserstoff aus Aluminium herzustellen, bräuchte man aber einen erheblichen - und sehr teuren - Vorrat an Gallium und Indium. Die Metalle lassen sich allerdings zurückgewinnen, wenn die Reaktion in einer ionischen Lösung stattfindet. Die seltenen Metalle lassen sich dann einfach herausschöpfen und wiederverwenden.

"Zum Glück ist Meerwasser eine ionische Lösung, die sehr billig und verfügbar ist", sagt Kombargi, der die Idee mit Meerwasser von einem nahe gelegenen Strand getestet hat.

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Die Forscher entwickeln nun einen kleinen Reaktor, der auf einem Schiff oder Unterwasserfahrzeug betrieben werden könnte. Als Antrieb würden kleine Aluminium-Pellets dienen, die aus alten Getränkedosen recycelt werden können. "Das ist sehr interessant, weil das Meerwasser leicht verfügbar ist", sagt der Hauptautor der Studie, Aly Kombargi. "Wir müssen auch keinen Wasserstofftank mitführen. Stattdessen würden wir Aluminium als Treibstoff transportieren und einfach Meerwasser hinzufügen, um den benötigten Wasserstoff zu erzeugen."

Wasserstoff für Lastwagen, Züge und vielleicht Flugzeuge

Knapp 20 Kilo an Aluminiumpellets würden ein kleines Unterwasserfahrzeug 30 Tage lang mit Energie versorgen können, schätzen die Forscher. "Der nächste Schritt ist, herauszufinden, wie man die Technologie für Lastwagen, Züge und vielleicht Flugzeuge nutzen kann", sagt Kombargi. "Vielleicht könnten wir dort Wasser aus der Umgebungsfeuchtigkeit gewinnen, um Wasserstoff herzustellen. So müsste man kein zusätzliches Wasser transportieren."