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Aluminium als Wasserstoffspeicher

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  1. Aluminium als Wasserstoffspeicher

    Autor: miczh 07.03.20 - 09:27

    Ich musste beim lesen dieses Artikels an eine aktuell laufende Studie der Hoschule Rapperswil denken:

    Rapperswiler Forscher haben eine Möglichkeit gefunden, via Hydrolyse, aus Aluminium (-pellets) Strom mittels Wasserstoff-Brennstoffzelle sowie Wärme zu gewinnen, respektive mit erneuerbaren Energien das anfallende Aluminiumhydroxid wieder zu Aluminium zu recyceln (Aluminium bringt die Sonne in den Winter).

    zitiert von hsr . ch:
    -----------------------------------------

    So funktioniert Aluminium als Energiespeicher

    Produktion von Strom und Wärme aus Aluminium

    In der zukünftigen Energiezentrale für Ein- und Mehrfamilienhäuser oxidiert Aluminium im Winter unter Zuhilfenahme eines Katalysators und Wasser zu Aluminiumhydroxid. Dabei entstehen Wasserstoff und Wärme:

    2 Al + 6 H2O(l) ? 2 Al(OH)3 + 3 H2

    Der Wasserstoff wird einer Brennstoffzelle zugeführt, wo er mit Luft-Sauerstoff reagiert. Es entstehen dabei Wasser, elektrische Energie (Strom) und wiederum Wärme:

    2 H2 + O2 ? 2 H2O

    Pro Kilogramm Aluminium entstehen so 2 kWh elektrische Energie und 6 kWh Wärme. Mit 500 kg Aluminium können insgesamt 4‘000 kWh Energie produziert werden. Dies reicht für ein durchschnittliches Einfamilienhaus, um in Kombination mit einer Photovoltaikanlage und einer Wärmepumpe über den Winter zu kommen.

    Im Sommer wird das lokale Energiesystem des Hauses mit elektrischer Energie aus einer Photovoltaikanlage (PV) betrieben. Diese Energie wird in einer Batterie für die Nacht gespeichert oder über eine Wärmepumpe in Wärme für Warmwasser umgewandelt. Überschüsse aus der eigenen Stromproduktion werden ebenso wie das Aluminiumhydroxid an das regionale Energieversorgungsunternehmen geliefert, das daraus in einer Schmelzflusselektrolyse wieder Aluminium herstellt. Das im Prozess anfallende Aluminiumhydroxid wird auf diesem Weg mit erneuerbarer Energie recycelt.

    Dabei ist es für die CO2-Bilanz von grossem Vorteil, wenn in der Schmelzflusselektrolyse keine Kohlenstoffelektroden zum Einsatz kommen welche dabei zu CO2 umgesetzt werden. Hier sollen Inert-Elektroden eingesetzt werden, bei deren Nutzung anstelle von CO2 Sauerstoff (O2) entsteht.

    -----------------------------

    Wenn man diesen Ansatz weiterdenkt, könnte irgendwann vielleicht auch eine mobile Anwendung damit möglich sein, mit Aluminium-Pellets oder -Pulver als Tankfüllung... Sowie das anschliessende Recycling des anfallenden Aluminiumhydroxid mit erneuerbarer (Sonnen-, Wind-, ...) Energie.

    Somit schlägt theoretisch ein einfacher Klotz Aluminium jede Batterie in der Energiespeicherkapazität.

    Batterien sind m.M. einfach zu träge (lange Ladezeit), ineffizient (wenig Energie für die vorhandene Masse) und kompliziert (angewiesen seltene Erden, Metalle die nur begrenzt verfügbar sind usw.) in der Herstellung als das sie als zukunftsweisend in der E-Mobilität gelten sollten.

    Quellen:

    www.hsr[.ch]/de/die-hsr/aktuell/projekte/detail/article/aluminium-als-heizoel-ersatz/

    www.ee-news[.ch]/de/article/41610/hsr-forschungsprojekt-aluminium-bringt-die-sonne-in-den-winter

    [.ch] durch .ch ersetzen

  2. Re: Aluminium als Wasserstoffspeicher

    Autor: RipClaw 07.03.20 - 15:18

    miczh schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------

    > Somit schlägt theoretisch ein einfacher Klotz Aluminium jede Batterie in
    > der Energiespeicherkapazität.

    > Batterien sind m.M. einfach zu träge (lange Ladezeit), ineffizient (wenig
    > Energie für die vorhandene Masse) und kompliziert (angewiesen seltene
    > Erden, Metalle die nur begrenzt verfügbar sind usw.) in der Herstellung als
    > das sie als zukunftsweisend in der E-Mobilität gelten sollten.

    Ohne wenigstens eine Pufferbatterie wirst du hier auch nicht auskommen. Die Brennstoffzelle kann nicht von jetzt auf gleich mehr Strom produzieren wenn du Beschleunigen willst. Darum wird eine Batterie zwischengeschaltet um Leistung abrufen zu können wenn man sie braucht.

    Man braucht für die Fertigung der Brennstoffzellen zudem ebenfalls seltene Metalle wie z.B. Plantin. Aber genau wie bei der Batterie wird versucht von diesen seltenen Rohstoffen wegzukommen. Es gibt zwar erste Protoypen die mit deutlich weniger Platin auskommen aber man arbeitet noch daran die Lebensdauer der Brennstoffzellen mit Platin zu erreichen.

    Ganz nebenbei. Seltene Erden und Metalle braucht man überall in der Fahrzeugtechnik und ist es egal ob Verbrenner, Wasserstoffauto oder ein Batterieelektrisches Auto. Kobalt braucht man z.B. zum Entschwefeln von Diesel und Benzin. Zur Abgasreinigung verwendet man in Katalysatoren Platin, Rhodium und Palladium. Das wird von der Presse nur nicht so breitgetreten wie bei den Elektroautos.



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 07.03.20 15:20 durch RipClaw.

  3. Re: Aluminium als Wasserstoffspeicher

    Autor: zilti 07.03.20 - 22:45

    RipClaw schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ohne wenigstens eine Pufferbatterie wirst du hier auch nicht auskommen. Die
    > Brennstoffzelle kann nicht von jetzt auf gleich mehr Strom produzieren wenn
    > du Beschleunigen willst. Darum wird eine Batterie zwischengeschaltet um
    > Leistung abrufen zu können wenn man sie braucht.

    Wäre dafür ein Kondensator nicht besser geeignet?

  4. Re: Aluminium als Wasserstoffspeicher

    Autor: RipClaw 08.03.20 - 01:27

    zilti schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > RipClaw schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Ohne wenigstens eine Pufferbatterie wirst du hier auch nicht auskommen.
    > Die
    > > Brennstoffzelle kann nicht von jetzt auf gleich mehr Strom produzieren
    > wenn
    > > du Beschleunigen willst. Darum wird eine Batterie zwischengeschaltet um
    > > Leistung abrufen zu können wenn man sie braucht.
    >
    > Wäre dafür ein Kondensator nicht besser geeignet?

    Der müsste dann aber größer ausfallen als die Batterie. Der Nachteil von Kondensatoren ist das deren Energiedichte geringer ist. Es gibt in China Busse die mit Superkondensatoren fahren. Die werden innerhalb von 30 Sekunden aufgeladen aber die Ladung reicht dann nur für 8 Kilometer.



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 08.03.20 01:31 durch RipClaw.

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