Wird Wasserstoff an eine Trägerflüssigkeit (sogenannte LOHCs) gebunden, lässt er sich problemlos mit bereits bestehender Infrastruktur transportieren. Bisher hat das Kopernikus-Projekt P2X dazu Dibenzyltoluol verwendet. Jetzt wechselt es zu Benzyltoluol. Es ist weniger dickflüssig und praktischer in der Weiternutzung.
Der Transport von Wasserstoff gilt als eine der größten Hürden beim Einstieg in eine Wasserstoffwirtschaft. Denn Wasserstoff ist hoch explosiv und hat eine geringe räumliche Energiedichte. Das heißt: Bei normalen Temperaturen und normalem Druck benötigt eine geringe Wasserstoff-Energiemenge viel Raum. So enthält ein Liter Wasserstoff gerade einmal drei Wattstunden Energie. Zum Vergleich: Ein Liter Diesel enthält eine Energiemenge von rund 10.000 Wattstunden.
Eine Lösung für beide Probleme bieten organische Trägerflüssigkeiten, liquid organic hydrogen carriers – LOHCs. Wird Wasserstoff an LOHC gebunden, kann ein Liter Trägerflüssigkeit Wasserstoff mit einer Energiemenge von 1.900 Wattstunden aufnehmen. Zudem ist an LOHC gebundener Wasserstoff nur noch schwer entflammbar und kann mit bereits bestehender Infrastruktur wie Tanklastern, Ölschiffen oder Containern transportiert werden.
Das Kopernikus-Projekt P2X nutzte als Trägerflüssigkeit bisher Dibenzyltoluol – und hat dieses jetzt durch Benzyltoluol ersetzt. „Der größte Vorteil von Benzyltoluol im Vergleich zu Dibenzyltoluol liegt wohl in der besseren Handhabbarkeit, weil die Viskosität bei niedrigeren Temperaturen geringer ist“, sagt Peter Wasserscheid, Direktor des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN). Er hat die die Entwicklung der LOHC-Technologie von Anfang an mitgeprägt und koordiniert im Kopernikus-Projekt P2X die Arbeiten zur LOHC-Forschung. „Dadurch kann die Flüssigkeit leichter gepumpt werden und Tanks müssen in kalten Monaten oder Regionen nicht beheizt werden.“
In P2X wollen Wissenschaftler das Benzyltoluol nun nutzen, um damit eine neuartige Wasserstofftankstelle zu betreiben: Die Tankstelle soll direkt vor Ort Wasserstoff aus beladenem LOHC lösen und bei 700 bar Druck sicher in Wasserstoff-Fahrzeuge tanken. Durch ein solches Konzept ließen sich bereits bestehende Tankstellen-Infrastrukturen weiterhin nutzen – und der Wasserstoff wäre bis zum Tankvorgang sicher gebunden. Auch bei der Umsetzung des Tankstellen-Konzepts hat Benzyltoluol Vorteile gegenüber Dibenzyltoluol: Beim Lösen des Wasserstoffs vom LOHC – der sogenannten Dehydrierung – fällt bei Benzyltoluol ein höherer Druck an als bei Dibenzyltoluol. Das erleichtert die Verdichtung des Wasserstoffs auf 700 bar zur Weiterverwendung. Die Hydrieraktivität, sprich: wie schnell und wie viel Wasserstoff von den LOHC aufgenommen werden kann, ist bei beiden Substanzen vergleichbar. Benzyltoluol weist also keine technologisch relevanten Nachteile gegenüber Dibenzyltoluol auf.
(Quelle: Kopernikus Projekte/2021)