Unter Hochdruck: Xenon-Metall als Wasserstoffspeicher

Edelgas bildet mit den Atomen des Energieträgers eine bisher unbekannte Verbindung

Verbindung aus Xenon und Wasserstoff
Verbindung aus Xenon und Wasserstoff

Washington (USA) - Aus Wasserstoff lässt sich in Brennstoffzellen viel Strom erzeugen. Doch für einen wirtschaftlichen Einsatz in Elektroautos fehlt ein effizienter, leichter und möglichst kleiner Speicher für den gasförmigen Energieträger. Nach Hochdrucktanks und porösen Keramiken oder Metallverbindungen fanden amerikanische Geochemiker nun einen weiteren Kandidaten. Das Edelgas Xenon bildet unter enorm hohen Drücken von über 40.000 Atmosphären eine feste, metallische Verbindung mit Wasserstoff. Über die Entdeckung dieses Xenon-Wasserstoff-Verbunds berichten sie in der Fachzeitschrift "Nature Chemistry".

Eigentlich ist Xenon, das in Leuchtstofflampen oder als Narkosemittel angewendet wird, so reaktionsträge, dass es nahezu keine Bindungen mit anderen Elementen eingeht. Doch wie Maddury Somayazulu vom Carnegie's Geophysical Laboratory in Washington und seine Kollegen entdeckten, sieht das bei sehr hohen Drücken ganz anders aus. "Elemente verändern ihre Konfiguration wenn man sie unter Druck setzte", erklärt Somayazulu. Verschiedene Gasgemische aus Xenon und Wasserstoff füllten die Forscher in eine kleine Zelle. In einer Diamantdruckzelle pressten sie die Gase mit über 40.000 bar so fest zusammen, dass eine bisher unbekannte feste Verbindung entstand.

Bei noch höheren Drücken von über 250.000 bar rückten die Wasserstoffatome und in Paaren auftretenden Xenonatome noch enger zusammen und der Festkörper bekam metallische Eigenschaften. So konnten die Wissenschaftler relativ viel Wasserstoffgas auf kleinstem Raum zusammenpressen. Obwohl viel Wasserstoff in einem solch exotisches Xenon-Metall speichern ließ, ist dieses Edelgas für eine wirtschaftliche Anwendung nicht interessant. "Xenon ist schlicht zu schwer und teuer, um als praktischer Wasserstoffspeicher zu dienen", sagt Somayazulu. Doch auf der Grundlage dieser neuen Hochdruckverbindung suchen die Forscher nun nach weiteren Speicherkandidaten. Wenn Xenon tatsächlich durch ein leichteres und billigeres Gas ersetzt werden könne, wäre auch ein effizienter Wasserstoffspeicher vorstellbar.