Neuartiger Weg zur nachhaltigen Wasserstoffspeicherung
EU-unterstützte Forscherinnen und Forscher versprechen, Europa mithilfe ihrer innovativen Materialien und modernsten Verfahren mit kostengünstigen, effizienten und umweltfreundlichen Lösungen zur Wasserstoffspeicherung zu versorgen
Seit seinem Start 2022 arbeitet das Team des EU-finanzierten Projekts MOST-H2 an einer effizienten, sicheren und wirtschaftlichen Art der Wasserstoffspeicherung. Im dritten Projektjahr sind bedeutende Fortschritte bei der Weiterentwicklung von Wasserstoffspeichertechnologien zu verzeichnen, die Europa benötigt, um seine Klimaziele zu erreichen.
Die Geheimwaffe des MOST-H2-Teams bei seinen kryoadsorptiven Wasserstoffspeicherungslösungen stellt eine spezielle Klasse poröser kristalliner Materialien dar, die sogenannten metallorganischen Gerüstverbindungen. Bei der Kryoadsorption wird gasförmiger Wasserstoff bei kryogenen Temperaturen physikalisch in poröses Material adsorbiert. Im Rahmen des Projekts wurden neuartige monolithische Adsorbtionsmittel aus metallorganischen Gerüstverbindungen mit einer optimalen Kombination aus volumetrischer und gravimetrischer Wasserstoffsorptionskapazität entwickelt. Diese Materialien werden Wasserstoff effizient speichern können, sie werden einfach und sicher zu transportieren sein und einen sehr kleinen Umweltfußabdruck aufweisen.
Künstliche Intelligenz nutzen
Um die Fortschritte bei der Materialentwicklung zu beschleunigen, entwickelten die MOST-H2-Forschenden ein KI-gesteuertes Instrument, mit dem sich genau vorhersagen lässt, welche Strukturen der metallorganischen Gerüstverbindungen optimal zur Wasserstoffspeicherung geeignet sind.
„Anhand einer Kombination aus maschinellem Lernen und fortgeschrittenen Simulationen hat das Projektteam eine robuste Datenbank mit hochleistungsfähigen Materialien aufgebaut“, heißt es in einer Pressemitteilung auf der „idw“-Plattform. „Diese Arbeit wurde außerdem in jüngsten Veröffentlichungen vorgestellt, die aufzeigen, auf welche Weise Berechnungsverfahren die Synthese metallorganischer Gerüstverbindungen umgestalten und ihr Anwendungspotenzial in Gasadsorptionsprozessen verbessern können.“
Auf der Suche nach neuen Verbindungen
Das MOST-H2-Team hat die rechnerische Analyse von über 10 000 Strukturen metallorganischer Gerüstverbindungen mit exakt überwachten experimentellen Untersuchungen kombiniert, um neuartige, leistungsstarke metallorganische Gerüstverbindungen zu ermitteln, die die weithin akzeptierten Zielvorgaben für gravimetrische wie auch volumetrische Wasserstoffspeicherkapazitäten übertreffen.
„Diese Durchbrüche wurden mithilfe von Patentanmeldungen gesichert“, wird in der Pressemitteilung berichtet.
Auch bei der Modellierung und Analyse von Wasserstoffspeichersystemen konnten durch den Einsatz moderner Simulationen Fortschritte erzielt werden. Diese gestatteten die Entwicklung detaillierter Wärme- und Stoffübergangsmodelle für kryoadsorptive Wasserstoffspeicherbehälter, was ein entscheidender Schritt zur Optimierung von Behälterkonstruktion und Ladeeffizienz ist.
Dies sei „der Schlüssel zur Realisierung skalierbarer, praktischer Speicherlösungen“, heißt es in der Pressemitteilung.
Im Rahmen des Projekts wurden außerdem technisch-wirtschaftliche Modelle und Lebenszyklusanalysen verfeinert, um technische und wirtschaftliche Leistungseigenschaften sowie die Auswirkungen der vorgeschlagenen Speicherlösung auf die Umwelt zu bewerten.
„Diese Analysen sind wichtig, um die Produktion im Maßstab anzupassen und die Kosten zu senken und gleichzeitig Informationen in Bezug auf Endanwendungen wie etwa wasserstoffbetriebene Eisenbahnsysteme zu erhalten. Fallstudien in Österreich und Italien verdeutlichen die Relevanz des Projekts für den nachhaltigen Verkehr.“
Der nächste Punkt auf der MOST-H2-Agenda ist die Integration dieser Fortschritte in eine vollständig realisierte Labor-zum-Tank-Lösung. Zu den zu bewältigenden Herausforderungen zählen die Maßstabserweiterung der Technologie, die Verbesserung des Systemdesigns und die Erkundung potenzieller kommerzieller wasserstoffbetriebener Mobilitätsanwendungen. Das Projekt MOST-H2 (Novel metal-organic framework adsorbents for efficient storage of hydrogen) endet im Mai 2026.
Weitere Informationen: MOST-H2-Projektwebsite
Source: Europäische Kommission, Pressemitteilung, 2025-03-24.