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"Ich sitze lieber auf fünf Kilogramm Wasserstoff"
Arjen Dijkgraaf |Freitag, 1. Februar 2019
Chemie & Materialwissenschaft , Energie , Umwelt & Nachhaltigkeit , Transport & Logistik
Fahren Elektroautos künftig mit Wasserstoff oder mit Batterien? Beide erwarten Professor für Elektrochemie Hubert Gasteiger. Vorausgesetzt, dass der Platingehalt von Brennstoffzellen noch einmal um den Faktor 3 reduziert werden kann.
„Ich bin immer zu spät mit dem Duschen. auf kongressen überrascht mich niemand mehr über meine nassen haare “, ruft Hubert Gasteiger (54) aus. Tatsächlich sind seine Monde weniger beeindruckend als in der Nacht zuvor, als er für die jährliche Jacobus van 't Hoff-Vorlesung an der Technischen Universität Delft verantwortlich war.
Der Ankündigung zufolge handelt es sich um Wasserstoff als Energieträger in Pkw. Mit diesem Gas können Sie in einer Brennstoffzelle mit Sauerstoff reagieren, die neben Wasser einen elektrischen Strom erzeugt. Mindestens genauso wichtig war jedoch die Frage, ob Sie diese Technologie den heutigen Batterien vorziehen sollten. Gasteiger kann so etwas nicht sagen, denn als Professor an der Technischen Universität München forscht er an beiden. „Als ich 2010 ernannt wurde, hatte ich vereinbart, mindestens die Hälfte meiner Zeit in Batterien zu stecken. In den ersten Jahren waren es jedoch fast 100%: Es gab kaum Geld für Brennstoffzellen, das gesamte Forschungsbudget ging an Batterien. Da Brennstoffzellenforschungstechniken angewendet wurden, war dies wieder sehr nützlich. Mittlerweile beträgt das Verhältnis etwa die Hälfte zur Hälfte. '
Bevorzugen Sie letztendlich Brennstoffzellen?
'Sie können das emotional oder technologisch sehen. Natürlich mag ich Brennstoffzellen und Elektrolyse, schließlich habe ich lange daran gearbeitet. Für kurze Entfernungen, maximal 120 km, denke ich, dass Batterien wirtschaftlicher und ökologisch sinnvoller sind. Aber wenn morgen nicht jemand mit Nobel-würdiger Batteriechemie kommt, die alles verändert, ist es absurd, über 300 km mit einer Batterie herumzufahren. Es wird zu schwer und bei der Produktion wird viel CO 2freigesetzt. Die Autoindustrie wird in diese Richtung getrieben. Da die Kunden keine Autos mit begrenzter Reichweite wollen, müssen sie ihre Batterien größer machen. Mit 250 km können Sie jedoch die meisten Menschen beruhigen. Dann können sie einmal im Monat die Familie besuchen, auch wenn sie niemals mehr als 90 km pro Tag fahren. '
„Der andere Vorteil von Wasserstoff ist, dass Sie es speichern können. Sobald mehr als 30 oder 40% Ihrer Energie aus erneuerbaren Quellen stammen, wird es schwierig, Ihr Stromnetz ohne Speicherkapazität stabil zu halten. Batterien für Gigabytes oder Terawattstunden sind nicht wirklich realistisch. Die Alternative ist die chemische Speicherung, und Wasserstoff ist dann die erste Wahl. Sie geben zuerst Ihren gesamten Strom ein und fügen dann CO 2 hinzu , um Methan oder Alkohole oder was auch immer herzustellen. Obwohl die Frage ist, woher das CO 2 kommt, wenn Sie gerade den gesamten Kohlenstoff aus Ihrem Energiekreislauf genommen haben. Um ein Kilogramm aus der Atmosphäre zu gewinnen, muss man riesige Mengen Luft pumpen. '
Sie legen großen Wert auf die Begrenzung von Platin als Katalysator.
„Die Frage war, ob Sie eine Brennstoffzelle bauen können, die klein genug ist, um in ein Auto zu passen. Wir waren um 2000 erfolgreich. Die nächste Frage war die Lebensdauer, anfangs nur um zehn Uhr. Um 2005 war klar, wie wir das lösen mussten. Und dann kam die Frage, ob es bezahlbar werden könnte. Dann ist der verfügbare Platinvorrat ein wichtiger Punkt. Jetzt werden jedes Jahr nur wenige tausend Autos mit Brennstoffzellen gebaut. Wenn Sie Dutzende Millionen wollen, sollten Sie mit weniger als 10 g Platin pro Auto umgehen können. Dies ist ein Faktor von 3 weniger als beim Mirai (Toyotas aktuelles Serienmodell, Hrsg.). Aber diese Technologie ist jetzt mindestens fünf oder sechs Jahre alt, und sie ist zweifellos viel weiter. Auch Veröffentlichungen von Opel und GM legen nahe, dass weniger als 10 g realistisch sind. Und du wirst das retten,
Gibt es Alternativen?
„Bei Brennstoffzellen gab es immer zwei Überlegungen: entweder zur Verbesserung von Platinkatalysatoren oder zur Verwendung von Metallen außerhalb der Platingruppe. Auf der Platinseite haben wir auf Legierungen umgestellt, in der Praxis eine Platinhaut auf einem Kern eines Übergangsmetalls. Verglichen mit vor fünfzehn Jahren haben Sie jetzt die gleiche katalytische Wirkung von einem Drittel der Platinmenge. Platinfreie Materialien liefern fast dieselbe Leistung, aber die Lebensdauer ist zu kurz. '
Haben Sie keine Angst, dass Autofahrer Wasserstoff fürchten?
„Je mehr Demonstrationsprogramme kommen, desto mehr Angst verlieren sie. Ich persönlich bevorzuge die Verwendung von 5 kg Wasserstoff anstelle einer 100 kWh Lithiumbatterie. Ein Wasserstofftank enthält nur Kraftstoff, um ihn zu verbrennen, benötigen Sie Luft. Und Wasserstoff ist sehr flüchtig. Das einzig wirklich gefährliche Szenario ist, dass der Tank ein Leck in einem Tunnel bekommt, in dem das Gas nicht verschwinden kann. '
Wie bist du zur Elektrochemie gekommen?
"Das war ein Zufall. Ich fühlte mich immer von der physikalischen Chemie angezogen, nicht von der speziellen Elektrochemie. Aber in Berkeley konnte ich erst Mitte des akademischen Jahres mit meiner Doktorarbeit beginnen, und dann waren die meisten Projekte bereits vergeben. In der Elektrochemie war noch etwas offen und das Thema klang interessant, das war es dann. '
Und wie bist du in Berkeley gelandet?
„In Deutschland habe ich eine Hochschulausbildung besucht. Ich durfte ein halbes Jahr bei einem Unternehmen in Großbritannien ein Praktikum absolvieren und es hat mir dort sehr gut gefallen. Sobald ich zurückkehrte, wollte ich ins Ausland zurückkehren. Ein Freund zeigte mich auf die Fulbright-Messen. Ich fand amerikanisches Englisch schrecklich, aber ich sah keine andere Möglichkeit. Ich erhielt ein solches Stipendium und beendete diese höhere Berufsausbildung nicht einmal. Nach meiner Beförderung musste ich jedoch nach Deutschland zurückkehren, was unter den Bedingungen von Fulbright war. '
Und dann haben Sie sich entschieden, ins Geschäft zu gehen?
„In diesem Moment wollte ich an der Universität bleiben. In Ulm leitete ich drei Jahre lang ein Projekt mit acht Doktoranden, das jedoch habilitiert wurde (in Deutschland habe ich einen höheren Abschluss als Doktor gemacht), entschied ich mich schließlich. Ich erhielt ein Angebot von Opel, das zusammen mit GM an Brennstoffzellen arbeitete. Sie entwickelten die Materialien hauptsächlich in den USA; im ersten Jahr bin ich alle drei Wochen hin und her gereist, als ich dort einen festen Platz verlangte. '
"Nach zehn Jahren war ich in frischer Luft. Ich wechselte zu Acta, einem italienischen Startup, der Brennstoffzellen mit Ethanol betankt. Aber nach einem Jahr wurde mir klar, dass es ... Nun, es war fantastisch, aber wissenschaftlich wurde es eine schwierige Geschichte. Dann ging ich zum MIT und bewarb mich inzwischen an allen möglichen Universitäten; dann kam der Anruf aus München. "
Wann sind Wasserstoffautos wirklich üblich?
Ich hoffe und erwarte, dass China der einzige Ort sein wird, an dem sich etwas ändern wird. Und das ist ein riesiger Markt mit enormem Einfluss auf den Rest der Welt. Wenn sie sagen, dass sie kein Benzin oder Diesel mehr wollen, haben deutsche Zulieferer keine Wahl. '
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