Wasserstoffbatterie: Kohle könnte als Speicher dienen
Wasserstoff als saubere Energiequelle soll dazu dienen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und eine nachhaltige Energiewende unterstützen. Eine große Herausforderung dabei ist die Speicherung. Nun haben Forschende an der Penn State University laut Science Daily hierfür eine unerwartete Lösung gefunden: Kohle. Das Sedimentgestein, das fossile Energiequelle eigentlich sehr belastend für das Klima gilt, könnte in Zukunft eine besonders umweltfreundliche Energie unterstützen.
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Kohle-Infrastruktur besteht bereits
Kohle ist den Forschenden zufolge ein möglicher Weg, um Wasserstoffgas zu speichern. „Wir haben herausgefunden, dass Kohle eine geologische Wasserstoffbatterie sein kann“, sagt Shimin Liu, außerordentlicher Professor für Energie- und Mineraltechnik an der Penn State. „Man könnte die Wasserstoff-Energie einspeisen und speichern und hätte sie zur Hand, wenn man sie braucht.“ Geologische Formationen sind eine interessante Option, so die Wissenschaftler:innen, da sie große Mengen an Wasserstoff speichern können, um die Spitzen und Täler des schwankenden Energiebedarfs zu decken.
„Kohle ist gut erforscht, und wir produzieren schon seit fast einem halben Jahrhundert kommerziell Gas aus Kohle“, so Liu. „Wir haben die Infrastruktur. Ich denke, dass Kohle der logische Ort für die geologische Wasserstoffspeicherung ist.“ Um diese These zu testen, analysierten die Wissenschaftler:innen acht Kohlesorten aus Kohlefeldern in den USA, um ihr Sorptions- und Diffusionspotenzial besser zu verstehen. Diese Faktoren bestimmen, wie viel Wasserstoff sie speichern können. Alle acht Kohlearten wiesen beträchtliche Sorptionseigenschaften auf.
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„Schwamm“ absorbiert Wasserstoff
Besonders vielversprechend ist es laut dem Forschungsteam, dass Kohle vor allem in der Nähe von besiedelten Gebieten weit verbreitet ist. Ausgelaugte Kohleflözlagerstätten seien möglicherweise die besten Kandidaten für die Wasserstoffspeicherung. Diese Flöze enthalten unkonventionelles Erdgas wie Methan und haben sich in den letzten Jahrzehnten zu einer wichtigen Energiequelle für fossile Brennstoffe entwickelt. Das Methan haftet an der Oberfläche der Kohle in einem Prozess, der Adsorption genannt wird.
In ähnlicher Weise würde das Einspritzen von Wasserstoff in die Kohle dazu führen, dass sie dieses Gas absorbiert. Diese Formationen haben oft eine Schicht aus Schiefer oder Tonstein über sich, die wie eine Versiegelung wirkt und das Methan, oder in diesem Fall den Wasserstoff, versiegelt hält, bis es benötigt und wieder abgepumpt wird. „Viele Leute definieren Kohle als ein Gestein, aber in Wirklichkeit ist es ein Polymer. Sie hat einen hohen Kohlenstoffgehalt mit vielen kleinen Poren, die viel mehr Gas speichern können. Kohle ist also wie ein Schwamm, der im Vergleich zu anderen kohlenstofffreien Materialien viel mehr Wasserstoffmoleküle aufnehmen kann“, meint Liu.
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Kohleregionen sollen wieder erstarken
Die Entwicklung von Wasserstoffspeichern in Kohlebergbaugemeinden könnte diesen Regionen neue wirtschaftliche Möglichkeiten eröffnen und gleichzeitig zum Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur beitragen. „Bei der Energiewende sind die Kohlegemeinden wirtschaftlich am stärksten betroffen. Dies ist sicherlich eine Gelegenheit, die Kohleregion neu zu nutzen. Sie verfügen bereits über das Fachwissen – den Energieingenieur und die Fähigkeiten“, erklärt Liu.
Künftige Arbeiten sollen sich auf die dynamische Diffusionsfähigkeit und die dynamische Durchlässigkeit von Kohle konzentrieren. Sie bestimmen, wie schnell sich Wasserstoff ein- und auspumpen lässt.
