BASF - jetzt einsteigen? (Seite 625)

[Kallenfels]

Warum sich die BASF so nach unten bemüht ist mir ein totales Rätsel!

Bei der Bayer Aktie kann ich es ja verstehen. Wer möchte schon ein Unternehmen dazu gekauft haben von dem man erfährt das dessen Hauptprodukt Krebs auslösend ist.

[Kallenfels]

Wie Protonen durch eine Brennstoffzelle wandern
Neuer Leitfähigkeitsmechanismus von Ionen entdeckt
26.06.2017

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Empa
Die Versuche wurden an Barium-Cer-Oxid durchgeführt. Wenn der Kristall feucht wird, wandern Proto-nen in Form von OH-Gruppen an den Sauerstoffatomen (rote Kugeln) entlang, von oben nach unten durch den Kristall.
Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft: Mit Solarstrom wird er hergestellt, in Brennstoffzellen lässt sich Elektrizität und Wärme daraus gewinnen. Empa-Forschern ist es nun gelungen, die Wanderung von Wasserstoff-Ionen in Kristallen zu entschlüsseln – ein wichtiger Schritt zu einer effizienteren Energieumwandlung in der Wasserstoffwirtschaft der Zukunft.
Bei elektrochemischen Energiespeichern und -wandlern wie Batterien und Brennstoffzellen spielen Elektronen und Ionen als Ladungsträger die Hauptrolle. Für Brennstoffzellen ist die Protonenleitfähigkeit entscheidend; Protonen, also positiv geladene Wasserstoff-Ionen, entstehen aus Wasserstoff, mit dem die Brennstoffzelle betrieben wird. Der Empa-Physiker Artur Braun und Qianli Chen, Doktorandin an der ETH Zürich, führten an der «Swiss Spallation Neutron Source» (SiNQ) des Paul Scherrer Instituts (PSI) Neutronenstreuungsexperimente durch, die die Beweglichkeit von Protonen im Kristallgitter dokumentieren. Dabei beobachteten sie, dass die Protonenbewegungen in keramischen Brennstoffzellen weit komplexeren Gesetzmässigkeiten gehorchen, als bisher angenommen: Die Wanderung der Protonen erfolgt gemäss dem so genannten Polaronen-Modell, wie die Forscher vor kurzem in dem Fachblatt «Nature Communications» berichteten.
Das Polaronen-Modell
Die Polaronen-Theorie hatte der russische Physiker und spätere Nobelpreisträger Lew Davidowitsch Landau 1933 entwickelt; sie galt lange Zeit nur für Elektronen. Das Modell beschreibt, wie Elektronen sich durch einen dielektrischen Kristall «zwängen» und dabei «störende» Atome aus ihrer Position drücken. Dies vermindert die Geschwindigkeit der Elektronen. Polaronen sind also Bewegungswellen im Kristall, deren Ausbreitung sich wie die Flugbahn eines Teilchens beschreiben lässt. Sie können abgelenkt und gespiegelt werden.
Das Elektron-Polaron ist längst eine Säule der theoretischen Physik und in der Fachwelt unbestrittene Grundlage für angewandte Modellrechnungen. Im Gegensatz dazu war die Existenz eines Wasserstoff-Polarons – also ein von Position zu Position «hüpfendes» Wasserstoff-Ion – bislang nur spekulative Theorie. Zwar nutzen Biologen das Modell hüpfender Wasserstoffatome, um bestimmte Stoffwechselprozesse zu erklären. Unter Festkörperphysikern galten Wasserstoff-Polaronen hingegen nicht als valables Erklärungmodell.
Das könnte sich nun ändern: Braun und Chen konnten an Hand von Versuchen mit Yttrium-dotierten Barium-Ceroxid- und Barium-Zirkonoxid-Kristallen die Existenz des Proton-Polarons belegen. Diese Kristalle sind in trockenem Zustand nichtleitend. Setzt man sie einer Wasserdampfatmosphäre aus, dann bilden sich im Inneren der Kristallstruktur OH-Gruppen. Freiwerdende Protonen können dann wellenartig wandern. Das Oxid wird dadurch ionisch leitend.
Hitze und Hochdruck liefern den Beweis
Den Beweis für die Wellen von Wasserstoff-Ionen fanden Braun und Chen, indem sie die Kristalle unter verschiedenen Hochdruckbedingungen und bei Temperaturen von bis zu 600 Grad Celsius untersuchten. Die gute Vernetzung der Empa in der Wissenschaftswelt war dabei enorm wichtig: Die Durchleuchtung der Proben geschah an der Neutronenquelle des PSI, die Hochdruckexperimente an den Kristallen gelangen zusammen mit Forschern des Instituts für Geowissenschaften der Goethe-Universität in Frankfurt am Main
Ergebnis: Die Leitfähigkeit nimmt bei Temperaturen zwischen 220 und 520 Grad genau in dem Masse zu, wie es Modellrechnungen für die Gitterschwingungen des Kristalls vorhersagen. Die Protonen sind also zunächst im Kristallgitter gebunden und beginnen bei Erwärmung im Konzert der Gitterschwingungen durch den Kristall von einer OH-Gruppe zur nächsten zu hüpfen. Setzt man den Kristall mit einer Spezialpresse hohem Druck aus, bleibt weniger Platz für die Protonen-Sprünge – die Leitfähigkeit nimmt wieder ab. Damit ist bewiesen, dass das Polaronen-Modell nicht nur für Elektronen, sondern auch für Protonen gilt. «Und wer weiss, womöglich gilt die Theorie auch für andere Ionen wie Lithium», spekuliert Empa-Forscher Braun.
Die Erkenntnisse der Empa-Forscher könnten bald schon entscheidende Hinweise für die Materialwahl von Brennstoffzellen und Wasserstoffspeichern geben und damit die Energieversorgung der Zukunft beeinflussen. Aber auch das Verhalten von keramischen Isolatoren lässt sich nun besser abschätzen: Isolieren Sie auch an feuchter Aussenluft unter hohen Temperaturen noch gut? Oder entstehen Kriechströme, die auf Polaronen-Leitung zurückzuführen sind? Mit Brauns und Chens Arbeit, die vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) gefördert wurde, lassen sich also einige Rätsel der Materialwissenschaften lösen.

[Ines43]

Das Natriumhydroxid wird in einer Fabrik mit Hilfe von Windenergie zu Natrium rezyklisiert.

[Ines43]

Antwort auf Beitrag Nr.: 55.201.607 von Kallenfels am 25.06.17 19:40:29

Das wäre wohl möglich.
Man gebe im Fahrzeug Wasser zu Natrium, dabei entsteht wasserstoff, der Wasserstoff wird mit Sauerstoff am Katalysator zu H2 umgewandelt, wobei Strom entsteht.
Das Natriumhydroxid wird an einem entsprechenden kat. mit Windenergie zu Natrium rezyklisiert.
Aus 23 g Natrium entsteht 1 g Wasserstoff, 11,2 l H2 Gas.
Nimmt man Lithium, benötigt man für dieselbe Menge H2 nur rund 6 g.

[Kallenfels]

Antwort auf Beitrag Nr.: 55.201.352 von TomDividend am 25.06.17 18:33:05

habe mich da wohl etwas ungenau ausgedrückt.

Ich wollte sagen es funktioniert nicht das man in einen Tank Wasser füllt und die Umwandlung zu Wasserstoff im Fahrzeug geschieht.
Das wäre genial ist aber nicht möglich !

[TomDividend]

Antwort auf Beitrag Nr.: 55.200.321 von Kallenfels am 25.06.17 11:50:51

Zitat von Kallenfels: Wasserstoff muss es zu Tanken geben und nicht im Fahrzeug selber herstellen. Es sollte doch möglich sein sichere Tanks herzustellen.
Im Moment ist die Herstellung von flüssigem Wasserstoff noch sehr Energieaufwendig und damit teuer.
.

Wasserstoff im Fahrzeug selbst herstellen? Mir scheint bei dir gibt es da gewaltige Wissenslücken zu dem Thema...

[Kallenfels]

Antwort auf Beitrag Nr.: 55.199.262 von TomDividend am 24.06.17 23:09:32

Wasserstoff muss es zu Tanken geben und nicht im Fahrzeug selber herstellen.

Es sollte doch möglich sein sichere Tanks herzustellen.
Im Moment ist die Herstellung von flüssigem Wasserstoff noch sehr Energieaufwendig und damit teuer.

Es wird aber doch geforscht und da sehe ich schon eine Entwicklung mit Wasserstoff wie seinerseits mit Flüssiggas .
Das ist auch zunächst nur in Holland verkauft worden.

[picard03]

Antwort auf Beitrag Nr.: 55.197.702 von sdaktien am 24.06.17 15:22:55

Wenn etwas sinnvoll langfristig für die Allgemeinheit ist, muss der Gesetzgeber Gesetze und Vorschriften erlassen, die die Industrie zwingen kann , neue Wege einzuschlagen!

[picard03]

Antwort auf Beitrag Nr.: 55.199.262 von TomDividend am 24.06.17 23:09:32

Prototypen kosten immer viel Geld, wenn es dann in die Massenproduktion geht, zählen Ihre Argumente nicht mehr!

[TomDividend]

Antwort auf Beitrag Nr.: 55.197.039 von picard03 am 24.06.17 12:11:31

Zitat von picard03: aus einer Vielzahl von Gründen? Welchen denn? Gut Platin ist teuer und Ersatz dafür müsste gefunden werden. Wenn genügend Druck seitens der Regierungen ausgeübt worden wäre, hätten wir längst funktionierende Brennzellenautos mit Wasserstoff betrieben!
Aber den Konzernen gefällt es eben, mehr Profit aus bestehenden Strukturen zu erzielen, solange, bis man ihnen keine andere Wahl ließe!
... und für Brennzellenautos müsste eine ganz neue Versorgungsstruktur aufgebaut werden ...ein Riesenkapitalaufwand natürlich! Das ist der Hauptgrund, weswegen wir sie nicht haben!
Die ersten Prototypen liefen z.B. bei Daimler bereits in den 1980er Jahren.

Es scheitert bereits an der überlegenen Konkurrenztechnik.
Verglichen mit einem Elektroauto ist die Brennstoffzelle im PKW furchtbar teuer, komplex herzustellen und zu warten. Ein Rohrkrepierer wie er schlimmer nicht sein könnte, immerhin hat Daimler aufgehört hier Geld zu versenken. Schau dir den Toyota Mirai an, welchen Aufwand sie betreiben müssen um Wasserstoff im PKW halbwegs sicher handhaben zu können und was das kostet.