Einer neuen Studie zufolge könnten einige besondere chemische Eigenschaften von Backpulver dazu beitragen, eine sichere und langfristige Speicherung von Wasserstoff zu entwickeln, einem Kraftstoff, der als wesentlich für das Erreichen von „Netto-Null“-Emissionen in der Zukunft angesehen wird.
Da sich die Welt aufgrund der anhaltenden globalen Treibhausgasemissionen weiterhin mit alarmierender Geschwindigkeit erwärmt, haben Wissenschaftler über Kohle, Öl und Erdgas hinaus auf die Gewinnung von mehr Energie aus erneuerbaren Quellen geschaut.
In den letzten Jahren hat sich sauberer Wasserstoff, der ohne fossile Brennstoffe hergestellt wird, zu einem wichtigen Konkurrenten unter den erneuerbaren Energiequellen entwickelt.
Wasserstoff ist ein allgegenwärtiges Element, kommt in fast drei Vierteln aller Materie im bekannten Universum vor und ist außerdem ungiftig und leicht brennbar.
Eine große Hürde bei der Nutzung des vollen Potenzials dieses sauberen Kraftstoffs besteht jedoch darin, dass es bisher keine sichere, kostengünstige und energieeffiziente Möglichkeit gibt, ihn in großem Maßstab zu speichern.
Aber eine neue Studie, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Grüne Chemie, findet Backpulver als mögliche Lösung für das große Problem.
„Man muss ein wenig kreativ sein … Nicht jede Chemikalie wird bei der Speicherung von Wasserstoff effizient sein. „Man muss mit dem arbeiten, was Mutter Natur einem gibt“, sagte Thomas Autrey vom Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in den USA, einer der Co-Autoren der Studie.
Wissenschaftler sind sich einig, dass eine sichere Langzeitspeicherung der Schlüssel für die Zukunft von Wasserstoff als Träger erneuerbarer Energien ist.
Weltweit gibt es auch Versuche, die Kosten für die Herstellung des Kraftstoffs selbst innerhalb eines Jahrzehnts von 5 auf 1 US-Dollar pro kg Wasserstoff zu senken – eine Reduzierung um 80 Prozent.
Aber ohne herauszufinden, wie Wasserstoff transportiert und gespeichert werden kann, könnten die Preise für den Kraftstoff hoch bleiben, sagen Forscher.
Obwohl es zu einem Gas komprimiert werden kann, sind hierfür sehr hohe Drücke von bis zu 10.000 Pfund pro Quadratzoll erforderlich.
Experten sagen, um diesen Druck zu erreichen, wären Wände aus sehr dickem Stahl oder teuren weltraumtauglichen Kohlefasern erforderlich.
Die neue Studie weist auf das ungiftige und reichlich vorhandene Natriumsalz von Bicarbonat als mögliche Lösung hin.
Wissenschaftler untersuchen derzeit die Wasserstoffspeichereigenschaften des seit langem bekannten chemischen Bicarbonat-Formiat-Zyklus.
Lösungen von Formiat-Ionen – Wasserstoff und Kohlendioxid – in Wasser tragen Wasserstoff auf Basis von nicht korrosivem Alkalimetallformiat.
Forscher sagen, dass diese Ionen in Gegenwart eines Katalysators mit Wasser reagieren, was zu Wasserstoff und Bikarbonaten führt – dem „Backpulver“, das Wissenschaftler wie Dr. Autrey wegen seiner Eigenschaften bewundern.
Forscher sagen, dass mit einigen Optimierungen dieses Prozesses ein „Ein-Aus-Schalter“ in den Bicarbonat-Formiat-Zyklus eingeführt werden kann, der zu einer wässrigen Lösung führt, die abwechselnd Wasserstoff speichern und freisetzen kann.
Wissenschaftler sagen, dass die Idee der Verwendung von Formiat-Bikarbonat-Salzen noch in wirtschaftlich realisierbare Szenarien weiterentwickelt werden muss, um größere Mengen an Wasserstoff zu speichern, der den Industriestandards entspricht.
Theoretisch sei der Bicarbonat-Formiat-Kreislauf jedoch „eine praktikable umweltfreundliche Alternative zur Speicherung und zum Transport von Energie“ aus Wasserstoff.
„Derzeit sind mehr Informationen sowohl auf grundlegender als auch auf Systemebene erforderlich, um die realisierbaren Szenarien für die Verwendung von Formiat-/Bikarbonatsalzen zur Wasserstoff-/Energiespeicherung zu identifizieren“, schreiben die Forscher in der Studie.
Dr. Autrey nennt den aktuellen Stand der Backpulver-Idee eine „erstaunlich glänzende Sache“ und fügt hinzu, dass „das Aufregende die Möglichkeiten sind“.