Flüssiger Wasserstoff (sLH2-Technologie)

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Demonstration des Prototyp(-systems) in Einsatzumgebung

Beschreibung

Durch die Speicherung von flüssigem Wasserstoff können deutlich höhere volumetrische und gravimetrische Energiedichten im Vergleich zu gasförmig-komprimiertem Wasserstoff erzielt werden. Gleichzeitig ist eine deutliche Gewichtsreduzierung im Vergleich zur gasförmigen Wasserstoff-Speicherung möglich: Während ein Tanksystem für flüssigen Wasserstoff ca. 5 – 11 kg Systemgewicht aufweist, um 1 kg des Wasserstoffs zu speichern, weist das Systemgewicht von Drucktanks bei gleicher Speichermenge mit ca. 17 – 24 kg einen erheblich höheren Wert auf. Die Flüssigspeicherung im Fahrzeugbetrieb ist zudem bereits seit Jahrzehnten bekannt und erprobt, bspw. durch entsprechende Wasserstoff-Projekte des Automobil-Herstellers BMW.

Problematisch ist jedoch, dass Wasserstoff zu den sog. „kryogenen Medien“ gehört und somit erst bei -253 °C in den flüssigen Zustand übergeht. Der Aufwand zur Erzielung derartiger Temperaturen sowie die Anforderungen an den Speichertank zur Reduzierung von Wärmeeinträgen sind dementsprechend hoch. Um dies zu erreichen, werden üblicherweise vakuumisolierte, doppelwandige Edelstahltanks zur Speicherung des flüssigen Wasserstoffs genutzt. Dennoch konnte das Problem der sog. „Boil-Off-Effekte“, womit das kontinuierliche Abdampfen des Wasserstoffs bezeichnet wird, wenn Wärme in Flüssigtanks eindringt, bisher nicht gänzlich gelöst werden.

Aufgrund der erheblichen Vorteile einer Flüssigspeicherung finden jedoch weiterhin vielfältige Entwicklungsarbeiten zur Optimierung der Flüssigspeicherung von Wasserstoff statt. Im LKW-Bereich wird bspw. an der sog. „sLH2-Technologie“ (subcooled liquid hydrogen) geforscht: Die Flüssigspeicherung erfolgt hierbei bei einem Speicherdruck von 16,5 bar. Entwicklungsarbeiten sind dazu von Linde und Daimler Trucks sowie im Rahmen des Projekts „ColdHyFuel“ bekannt.

Chancen
  • Hohe Energiedichten und deutliche Gewichtsreduzierung im Vergleich zur gasförmigen Wasserstoff-Speicherung
  • Hohe Befüllgeschwindigkeiten
  • Einsatz im Automobilsektor ist erprobt
Herausforderungen
  • Kontinuierliche Wasserstoff-Verluste bei langen Stillstandszeiten aufgrund des „Boil-Off-Effekts“
Quellen:
  • Jörissen, Ludwig; Jenne, Markus (2022): Potenziale in der mobilen H2-Speichertechnologie. Hg. v. e-mobil BW.

Trend

[dazugehoerige-techprozesstrends]
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Demonstration des Prototyp(-systems) in Einsatzumgebung