Ameisensäure als Wasserstoffspeicher

Neuer Eisen-Katalysator setzt bereits bei milden Bedingungen das energiereiche Gas frei

Wasserstoff aus Ameisensäure
Wasserstoff aus Ameisensäure

Rostock - Um Wasserstoff als umweltfreundlichen Brennstoff nutzen zu können, suchen Forscher nach einem günstigen und effizienten Speicher. Forscher fanden nun in der ungiftigen Ameisensäure einen viel versprechenden Kandidaten. Dank eines neu entwickelten Katalysators auf Eisenbasis ließen sich große Wasserstoffmengen aus Ameisensäure gewinnen. Bisher lief dieser Prozess halbwegs effizient nur mit deutlich teureren Katalysatoren, beispielsweise aus Ruthenium, ab. Ihre Ergebnisse präsentieren die Wissenschaftler in der Zeitschrift "Science".

"Wir haben ein sehr einfaches System gefunden, Wasserstoff aus Ameisensäure direkt mit Hilfe eines Eisenkatalysators zu erzeugen", sagt Matthias Beller vom Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock. Zusammen mit seinen Kollegen wählte er als Ausgangssubstanz einen Komplex aus Eisenborflourid. An diesen dockten sie eine phosphathaltige Molekülgruppe an und erhielten einen hocheffizienten Katalysator. Nur sehr geringe Mengen davon reichten aus, um von Ameisensäure Wasserstoff abspalten zu können.

Bereits bei Raumtemperatur setzte die katalytische Zersetzung ein. Doch die höchste Ausbeute erreichten die Forscher bei 80 Grad Celsius. Pro Stunde beobachteten Beller und Kollegen 9425 Zyklen der Katalyse-Reaktion. Dabei erzielten sie einen konstanten Gasfluss von 325,6 Millilitern pro Minute. In dem Gas waren sowohl Wasserstoff als auch Kohlendioxid enthalten. Die Mengen an giftigem Kohlenmonoxid waren mit wenigen Molekülen vernachlässigbar gering. In einem nächsten Schritt muss das Kohlendioxid allerdings noch aus dem Gasgemisch abgetrennt werden. Erst dann steht reiner Wasserstoff, der zum Betrieb von Brennstoffzellen geeignet ist, zur Verfügung.

Dafür schlagen die Forscher vor, das unbrennbare CO2 als Karbonatsalz zu binden. Um den kompletten Prozess auch möglichst klimaneutral gestalten zu können, ließe sich das freigesetzte CO2 auch für die Erzeugung neuer Ameisensäure nutzen. Gelingt es den Forschern, den kompletten Umsetzungsprozess von Ameisensäure effizient zu gestalten, lockt ein neues, günstiges und klimafreundliches Reaktionssystem für die breite Anwendung von Wasserstoff als Energieträger.