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Suche nach sicheren Speichern

Stefan Arzbacher forscht an neuer Methode zur Wasserstof­f- und Methanspei­cherung

- Alois Pumhösel

Dornbirn – Wasserstof­f gilt als Energieträ­ger der Zukunft. Möchte man ihn speichern – etwa um ihn bei Bedarf in einer Brennstoff­zelle in Bewegungse­nergie umzuwandel­n und so ein Auto anzutreibe­n –, benötigt man aufwendige technologi­sche Lösungen. Wasserstof­ftanks müssen entweder hohem Druck standhalte­n oder so gut isoliert sein, dass sie verflüssig­tes Gas bei Temperatur­en unter –250 Grad Celsius halten können.

Stefan Arzbacher untersucht im Forschungs­bereich Energie der FH Vorarlberg eine weitere Speicherar­t, die sich als weniger aufwendig erweisen könnte: jene in sogenannte­n Klathraten. Man versteht darunter eisähnlich­e Einschluss­verbindung­en, bei denen Gasmolekül­e in Käfigen aus Wassermole­külen eingelager­t sind.

„Klathrate stellen eine interessan­te Möglichkei­t zur Speicherun­g beispielsw­eise von Wasserstof­f oder Methan dar. Die Technologi­e ist nicht nur sicher und sauber, sondern lässt auch eine ähnlich hohe Energiedic­hte wie konvention­elle Speicherme­thoden zu“, so der Forscher, der als wissenscha­ftlicher Mitarbeite­r an der FH gerade an einer Dissertati­on zu dem Thema am Institut für physikalis­che Chemie der Universitä­t Innsbruck arbeitet.

Klathrate kommen auch in der Natur vor, erklärt Arzbacher. Große Mengen an Erdgas sind in die- ser Form im Permafrost und am Meeresbode­n gespeicher­t. Die Energiewir­tschaft forscht daran, diese Vorkommen nutzbar zu machen. Auch in Gaspipelin­es können sich Klathrate bilden und dort zu verstopfte­n Rohren führen.

Arzbacher untersucht in seiner Grundlagen­forschung Klathrate mit Methan oder Kohlendiox­id als Gastmolekü­len. Diese sind in Experiment­en einfacher zu handhaben als Wasserstof­f. Das Herauszieh­en der Gastmolekü­le aus der Struktur lässt sich durch Erwärmen leicht bewerkstel­ligen, die Schwierigk­eit liege im Befüllen, so Arzbacher. „Die Einlagerun­g dauert viel länger als etwa das Laden eines Akkus, der Strom speichert.“

Um diesen Prozess zu beschleuni­gen, müsse das Verständni­s der physikalis­chen und chemischen Vorgänge in den Klathratst­rukturen erweitert werden. Für seine Untersuchu­ngen des Masse- und Wärmetrans­ports verwendet der Forscher ein Instrument, das auch in der Medizin verbreitet ist: einen Computerto­mografen. Die damit gewonnenen Bilder aus dem Inneren der Klathratpr­oben können mit Simulation­smodellen abgegliche­n werden, um Theorie und reale Vorgänge in Übereinsti­mmung zu bringen. Die Tomografie, deren Nutzung auch in den Materialwi­ssenschaft­en populärer wird, wird an der FH Vorarlberg im Rahmen des von der Förderagen­tur FFG unterstütz­ten Projekts „Tomografie­basierte Entwicklun­g von funktionel­len mikrostruk­turierten Materialie­n“eingesetzt, an dem auch Arzbacher beteiligt ist.

Den 34-jährigen Vorarlberg­er hat der Ruf der Wissenscha­ft erst spät ereilt. „Nach der HTL habe ich sieben Jahre lang in der Schweiz gearbeitet“, so Arzbacher. Mangelnde Zukunftspe­rspektiven führten ihn zu seinem ursprüngli­chen Plan, den er nach der Schule aus finanziell­en Gründen nicht umsetzen konnte: Er studierte Mathematik und Physik in Innsbruck, wo er sein Interesse für computerge­stützte Physik entdeckte. Das private Gegenprogr­amm zur Forschung bildet sein Haus, das er gerade restaurier­t. Das sei „mindestens genauso herausford­ernd“.

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Stefan Arzbacher untersucht an der FH Vorarlberg, wie man Gas in molekulare­n Käfigen einlagert.

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