Brennbares Eis - ein Vorbild für alternative Energiespeicher

Der Chemiker Dr. Lars Borchardt von der TU Dresden möchte Methanhydrat, welches in der Tiefsee lagert und auch brennbares Eis genannt wird, als Vorbild für die Entwicklung einer alternativen und leistungsstarken Energiespeichertechnologie mittels poröser Kohlenstoffmaterialen nutzen. Er erhielt für sein Projekt "Ein alternativer Energiespeicher - Methanhydrat in porösen Kohlenstoffen" ein Stipendium der renommierten Daimler und Benz Stiftung.

Im Zuge der Energiewende gewinnen erneuerbare Energiequellen wie Wind, Wasser und Sonne immer größere Bedeutung. Da diese Energiequellen jedoch natürlichen Schwankungen unterliegen und nicht ununterbrochen zur Verfügung stehen, ist es ebenso wichtig nach neuen leistungsstarken Energiespeichertechnologien zu forschen. Dr. Lars Borchardt und seine Nachwuchsgruppe arbeiten seit 2015 an der ökologisch und ökonomisch verträglichen Herstellung von Kohlenstoffmaterialien für die Energiespeicherung im Rahmen der Initiative "Materialforschung für die Energiewende" des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Nun möchte Lars Borchardt - inspiriert durch das in der Tiefsee lagernde Methanhydrat - maßgeschneiderte poröse Kohlenstoffe entwickeln, welche Methanhydrat in großen Mengen speichern, aber auch schnell wieder freisetzen können.

Methanhydrat ist eine Einschlussverbindung (Clathrat) aus Methan und erstarrtem Wasser, bei der die Wassermoleküle das Gas vollständig umschließen. Durch die kompakte kristalline Verpackung werden pro Liter Wasser unglaubliche 205 Liter Methan gespeichert. In bisherigen Forschungsarbeiten kam Methanhydrat als Speichertechnologie, insbesondere für die Anwendung in Kraftfahrzeugen, jedoch nicht in Betracht, da die Entstehung der Verbindung und Freisetzung von Methan langsame Prozesse sind.

Dr. Borchardt möchte dieses Problem nun mithilfe poröser Kohlenstoffe lösen. Diese Materialien besitzen unzählige, wenige Nanometer große Poren und weisen daher sehr große Oberflächen auf. Dosiert man Methan zu einem solchen Material, dessen Poren zuvor mit Wasser befüllt worden sind, so bildet sich Methanhydrat bereits in wenigen Sekunden im Porensystem des Materials. Auf diese Weise können große Mengen Methanhydrat gespeichert und Methan schnell wieder freigesetzt werden. In den kommenden zwei Jahren möchte Lars Borchardt diesen Effekt nun näher erforschen, um so die Kohlenstoffmaterialien für eine solche Anwendung zu optimieren und einen wichtigen Beitrag zu leisten, eine alternative Energiespeichertechnologie zur Diskussion zu stellen.

Quelle: Technische Universität Dresden