Neue Wasserstoff-Batterie arbeitet schon bei 90 Grad Celsius

Wasserstoff gilt in vielen Bereichen als vielversprechender Energieträger in einem nachhaltigen Wirtschaftskreislauf. Ein großes Problem ist dabei jedoch die Speicherung von Wasserstoff. Entweder ist dafür ein extrem hoher Druck oder eine energieintensive Kühlung auf -252,8 Grad Celsius notwendig, damit sich das Gas verflüssigt. 

Ein Forschungsteam vom Institute of Science in Tokio hat nun eine neuartige Wasserstoff-Batterie entwickelt, die die Speicherung von Wasserstoff revolutionieren könnte. Die Batterie funktioniert nämlich schon bei 90 Grad Celsius.

Deutlich niedrigere Temperatur

Das ist eine deutlich niedrigere Temperatur, als bei vergleichbaren Konzepten. Ähnliche Wasserstoff-Batterien benötigen Temperaturen zwischen 300 und 400 Grad Celsius, was den Vorgang nicht nur verkompliziert, sondern auch energieintensiv macht. 

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Die japanischen Forscher verwenden Magnesiumhydrid (MgH₂) als Anode. Als Kathode wird Wasserstoffgas (H₂) genutzt. Ein spezieller fester Elektrolyt sorgt dafür, dass Wasserstoff-Ionen zuverlässig zwischen den beiden Polen wandern können. Der Elektrolyt (Ba₀.₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅) hat eine besondere Kristallstruktur, die für ihre hohe Leitfähigkeit bekannt ist.

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Funktionsweise der Batterie

Beim Laden gibt das Magnesiumhydrid (MgH₂) in der Anode die negativ geladenen Wasserstoff-Ionen (H⁻) ab. Diese Ionen wandern durch den festen Elektrolyten zur Kathode. Dort oxidieren sie und werden dabei in Wasserstoffgas (H₂) umgewandelt, das sich an der Kathode freisetzt.

Beim Entladen wird an der Kathode das Wasserstoffgas wieder in Wasserstoff-Ionen gespalten. Die Ionen wandern wieder durch den Elektrolyten zurück zur Anode. Dort reagieren sie mit Magnesium (Mg) und bilden wieder MgH₂.

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Dieses System ist also reversibel. Das bedeutet, dass die Batterie den Wasserstoff aufnehmen und wieder abgeben kann - also speichern und freisetzen. Somit könnte die japanische Wasserstoff-Batterie die Basis für einen effizienten, langlebigen Energiespeicher darstellen.

Das japanische Forschungsteam hat die Funktionsweise der neuartigen Wasserstoff-Batterie im Wissenschaftsmagazin Science im Detail beschrieben.