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Mittwoch, 26.07.2017
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Nanoporen als Wasserstoffspeicher

Neues organisches Polymer als „Tank“ für umweltfreundlichen Treibstoff?

Die fossilen Brennstoffe gehen allmählich zur Neige und ihre Verbrennung belastet zudem die Umwelt. Deshalb suchen Forscher schon lange nach Alternativen. Ein geeigneter und umweltverträglicher Treibstoff wäre der Wasserstoff. Leider gibt es bisher noch kaum technische Möglichkeiten sichere und effiziente Wasserstofftanks für Autos zu konstruieren. Das könnte sich schon bald ändern: Britische Forscher haben ein organisches Polymer mit zahlreichen winzig kleinen Poren entwickelt, das als Speicher für Wasserstoff geeignet ist und diesen bei Bedarf auch wieder freisetzen kann.
Wasser

Wasser

Die Molekülketten in den meisten organischen Polymeren sind so beweglich, dass sie dicht gepackte Strukturen bilden können. Deshalb gibt es in ihrem Inneren keine Hohlräume, in denen Substanzen adsorbiert werden könnten. Folglich konstruierten die Chemiker Polymere aus ineinander übergehenden fünf- und sechsgliedrigen Kohlenwasserstoffringen.

An definierten Punkten im Molekül treffen zwei Fünfringe so aufeinander, dass Knicke und Verzerrungen in den starren makromolekularen Strukturen auftreten. Die verzerrten Moleküle können keine dicht gepackten Schichten bilden, es entstehen Lücken und Zwischenräume. Diese so genannten "Polymere mit intrinsischer Mikroporosität" (PIMs) besitzen eine innere Oberfläche von mehr als 800 Quadratmeter pro Gramm - das entspricht der Fläche von drei Tennisplätzen.

Weitere Forschungen nötig


In reproduzierbaren Syntheseschritten entstehen chemisch homogene Materialien mit einer einheitlichen Verteilung der Porengröße von 0,6 bis 0,7 Nanometern. Diese ultrakleinen Poren können zwischen 1,4 und 1,7 Prozent Wasserstoff aufnehmen und wieder abgeben. Je nach Wahl der Ausgangsbausteine erhält man unlösliche Netzwerke oder lösliche Polymere, die wie herkömmliche Kunststoffe bearbeitet und geformt werden können.


Damit die PIMs genug Wasserstoff speichern können um sich für technische Anwendungen zu eignen, müssen sie noch weiter optimiert werden. "Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, um maßgeschneiderte PIMs über eine Anpassung der Syntheseverfahren und der weiteren Prozessierung der Polymere herzustellen", sagt McKeown, der damit rechnet, dass es bis zum Jahre 2010 gelingen wird, PIMs anzufertigen, die dann bis zu sechs Prozent Wasserstoff speichern können.
(idw - Gesellschaft Deutscher Chemiker, 06.03.2006 - DLO)
 
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