WEBVTT
00:00:00.000 --> 00:00:19.320
36C3 Vorspannmusik
00:00:19.320 --> 00:00:22.130
Herald: Herzlich willkommen zu unserem
nächsten Talk "Energiespeicher von heute
00:00:22.130 --> 00:00:28.030
für die Energie von morgen" mit Sebastian
Pischel. Ich mache es kurz. Erneuerbare
00:00:28.030 --> 00:00:33.088
Energien, sind der heiße Scheiß. Aber was
genau gibt es da zu erforschen? Was geht
00:00:33.088 --> 00:00:36.820
schon und was geht noch nicht? Das wird
uns jetzt Sebastian Pischel erzählen, der
00:00:36.820 --> 00:00:40.360
übrigens vor zehn Jahren auf seinem
allerersten Kongress war, schon immer
00:00:40.360 --> 00:00:43.840
gerne Sachen auseinandergenommen hat und
irgendwann nicht mehr aufhören wollte,
00:00:43.840 --> 00:00:47.680
noch tiefer rein zu gucken, was im
Innersten der Geräte ist, und deswegen
00:00:47.680 --> 00:00:51.050
besonders viel über Batterien herausfinden
wollte. Wir alle benutzen ständig
00:00:51.050 --> 00:00:54.970
Batterien. Aber Sebastian wollte
rausfinden, was Batterien im Innersten
00:00:54.970 --> 00:00:59.079
zusammenhält und was da heute noch
damit gemacht werden kann. Und deswegen
00:00:59.079 --> 00:01:01.765
wünsche ich euch jetzt ganz viel
Spaß mit Sebastian. Vielen Dank.
00:01:01.765 --> 00:01:03.070
Einen großen Applaus.
00:01:03.070 --> 00:01:10.847
Applaus
00:01:10.847 --> 00:01:15.060
Sebastian Pischel: Ja, herzlich
willkommen, es ist sehr voll. Hätte
00:01:15.060 --> 00:01:25.679
ich nicht erwartet. Okay. Ja,
Energiespeicher von heute. Mir ist durch
00:01:25.679 --> 00:01:30.810
meine Twitter Timeline gerollt immer
wieder Artikel und Meinungen über: Was ist
00:01:30.810 --> 00:01:35.229
jetzt besser: Das batteriebetriebene
Automobil, das Brennstoffzellen betriebene
00:01:35.229 --> 00:01:41.680
Automobil, eines von beidem? Und danach
habe ich mir das angesehen und dachte mir,
00:01:41.680 --> 00:01:48.569
da erzählen eine Menge Leute sehr
halbgares Zeug, und es werden einzelne
00:01:48.569 --> 00:01:51.990
Aspekte herausgegriffen, die eine
bestimmte Technologie besonders gut
00:01:51.990 --> 00:01:56.210
aussehen lassen, aber eigentlich beide gar
nicht so richtig miteinander vergleichbar
00:01:56.210 --> 00:02:03.009
sind. Als Bild schlage ich vor, wenn man
einen Pinguin in die Wüste setzt, dann
00:02:03.009 --> 00:02:07.750
sieht er da nicht sonderlich gut aus. Wenn
man ein Kamel damit vergleicht, ist das
00:02:07.750 --> 00:02:12.819
Kamel deutlich schneller. Wenn man jetzt
beide zusammen ins Meer packt, sieht der
00:02:12.819 --> 00:02:20.170
Pinguin plötzlich ziemlich viel besser
aus. Und da das alles ein bisschen genauer
00:02:20.170 --> 00:02:25.370
hinzugucken ist, dachte ich mir vielleicht
erzähle ich darüber ein bisschen was. Und
00:02:25.370 --> 00:02:30.099
zwar, weil ich eigentlich einen ganz guten
Überblick über die ganze Geschichte habe.
00:02:30.099 --> 00:02:34.849
Ich habe Chemie studiert, ganz klassisch
auf Diplom, habe angefangen mit
00:02:34.849 --> 00:02:39.170
organischer Chemie, Biochemie und habe
dann im Verlauf des Studiums festgestellt:
00:02:39.170 --> 00:02:45.739
Na ja, da ist die Laborpraxis nicht ganz
so mein Ding und bin dann erst auf
00:02:45.739 --> 00:02:50.019
Brennstoffzellen und Wasserstoff
Technologie aufmerksam geworden. Dann
00:02:50.019 --> 00:02:53.349
hatte ich einen studentische Hilfskraft-
Job am Fraunhofer-Institut für
00:02:53.349 --> 00:02:58.379
Zuverlässigkeit und Micro-Integration, wo
es tatsächlich darum ging, Lithium-Ionen-
00:02:58.379 --> 00:03:04.396
Batterien auf kleiner Skala zu bauen und
die potenziell sogar in eine Platine zu
00:03:04.396 --> 00:03:08.000
integrieren. Also quasi das, was man heute
für ein paar Euro aus China sich liefern
00:03:08.000 --> 00:03:13.129
kann, eine kleine Vertiefung rein gefräst,
Batterie eingebaut, Deckel drauf und man
00:03:13.129 --> 00:03:18.940
hat eine eingebaute Batterie, nicht mehr
so wie üblich rangelötet. Und meinen
00:03:18.940 --> 00:03:22.510
Abschluss habe ich gemacht am Helmholtz-
Zentrum Berlin.
00:03:22.510 --> 00:03:28.150
Da in der Mitte, mitten in der Stadt, ist
die Technische Universität und das
00:03:28.150 --> 00:03:32.400
Helmholtz-Zentrum hat zwei Standorte
einmal unten, rechts Adlershof und unten
00:03:32.400 --> 00:03:39.010
links in Wannsee. Da stehen jeweils zwei
Großgeräte. Einmal der BER
00:03:39.010 --> 00:03:42.499
Forschungsreaktor, beziehungsweise er
steht da noch, aber er wurde jetzt
00:03:42.499 --> 00:03:48.280
kürzlich abgeschaltet. Nach drei Jahren
Vorlauf und guter Vorbereitung ist jetzt
00:03:48.280 --> 00:03:52.219
vor kurzem der Abschluss gefeiert worden.
Der Reaktor wird jetzt in den nächsten
00:03:52.219 --> 00:03:55.900
Jahren langsam heruntergefahren. An dem
Standort habe ich meine Forschung
00:03:55.900 --> 00:04:00.239
betrieben, und an der anderen Stelle steht
das BESSY-II Synchrotron, wo dann eine
00:04:00.239 --> 00:04:04.939
Menge Material-Untersuchungen gemacht
werden und auch eine Menge zu
00:04:04.939 --> 00:04:10.709
Solarenergie, hauptsächlich die bekannte
Silizium-Solarzellen oder auch Perowskit-
00:04:10.709 --> 00:04:15.056
Solarzellen geforscht werden und die
Materialeigenschaften und Struktur
00:04:15.056 --> 00:04:23.920
untersucht wird. Zuerst, wenn es um einen
Energiespeicher geht, braucht man zwei
00:04:23.920 --> 00:04:32.389
Dinge: Material und Platz dafür.
Energiedichte bildet sozusagen ab: einmal
00:04:32.389 --> 00:04:38.130
auf der Hochachse die spezifische Energie
Wattstunden pro Kilogramm, ist also auf
00:04:38.130 --> 00:04:43.910
die Masse bezogen. Da ist dann klar, man
sieht eine Blei-Batterie. Die normalen
00:04:43.910 --> 00:04:49.390
Batterien sind relativ schwer. Unten sind
jetzt zum Beispiel Kondensatoren. Kennt
00:04:49.390 --> 00:04:57.949
man auch von kleiner Skala, was man so auf
Platinen lötet. Die sind leicht und auf
00:04:57.949 --> 00:05:04.372
der Achse quer ist die Leistung
pro Kilogramm aufgetragen.
00:05:04.372 --> 00:05:10.966
Das heißt, wie schnell kriege
ich die Energie da raus? Das heißt, Metal
00:05:10.966 --> 00:05:17.960
oxide capacitors, oder auch die
sogenannten Super Caps sind so ein
00:05:17.960 --> 00:05:23.470
Schlüsselwort, die auch teilweise in dem
Kontext Elektromobilität zum Tragen
00:05:23.470 --> 00:05:27.580
kommen. Die sind sehr schnell entladbar.
Allerdings sind das keine chemischen,
00:05:27.580 --> 00:05:32.669
sondern eigentlich mehr physikalische
Energiespeicher. Was mich jetzt besonders
00:05:32.669 --> 00:05:37.011
interessiert und was mein Fachgebiet eher
ist, sind Batterien und da oben
00:05:37.011 --> 00:05:41.300
tatsächlich chemische Energieträger, also
das, was wir kennen das Benzin oder auch
00:05:41.300 --> 00:05:49.200
Wasserstoff. Und dann schauen wir uns mal
ein Diagramm an, etwas aus der Nähe. Hier
00:05:49.200 --> 00:05:54.300
ist mir die Achsenbeschriftung flöten
gegangen, sehe ich gerade. Hier ist die
00:05:54.300 --> 00:05:58.210
Beschriftung ein bisschen anders. Hier
geht es jetzt um den Energieinhalt auf's
00:05:58.210 --> 00:06:03.979
Volumen bezogen und Energieinhalt auf's
Gewicht bezogen. Auf's Volumen ist die
00:06:03.979 --> 00:06:09.520
Achse quer, oder?
00:06:09.520 --> 00:06:12.180
Lachen
00:06:12.180 --> 00:06:17.110
Ja! Wichtig: habe ich im Studium gelernt
ganz toll hier zu zeigen. Man muss seine
00:06:17.110 --> 00:06:28.838
Achsen beschriften, sonst passiert so was.
Applaus
00:06:28.838 --> 00:06:33.860
Die Hochachse ist die volumetrische, aufs
Volumen bezogene Achse. Das sieht man
00:06:33.860 --> 00:06:38.650
daran unten, Methan und Wasserstoff sind
gasförmig. Das heißt, man kriegt in einem
00:06:38.650 --> 00:06:42.889
großen Volumen nur relativ wenig Energie
gespeichert. Das sieht dann anders aus,
00:06:42.889 --> 00:06:48.990
wenn man diese Linie mal nach oben geht,
sieht man da Erdgas 200 bar. Das ist, was
00:06:48.990 --> 00:06:55.120
wir als LPG Gas von der Tankstelle her
kennen, zum Beispiel. Oder dann eben
00:06:55.120 --> 00:06:59.525
entsprechend darüber: Wasserstoff flüssig,
Wasserstoff hoch komprimiert, kryogener
00:06:59.525 --> 00:07:06.264
Wasserstoff und dann ganz oben die
üblichen Treibstoffe Ethanol, Benzin,
00:07:06.264 --> 00:07:12.780
Diesel. Oben sind sogar ein paar Metalle
aufgeführt. Graphit ist auch quasi nur
00:07:12.780 --> 00:07:20.460
Kohlenstoff. Aluminium kann man auch
verbrennen, potenziell. Wer hat mal einen
00:07:20.460 --> 00:07:25.839
Feuerlöscher in der Hand gehabt, wo ABC
draufsteht? Mal Hand heben!
00:07:25.839 --> 00:07:31.611
Ja, so ziemlich jeder. Wer hat einen in
der Hand gehabt, wo Klasse D draufsteht?
00:07:31.611 --> 00:07:37.561
Ja, ungefähr so 10, 15 Hände. Die
Feuerlöscher der Klasse D sind spezifisch
00:07:37.561 --> 00:07:42.970
für Metallbrände, weil Metalle tatsächlich
so heiß und relativ schwer zu löschen
00:07:42.970 --> 00:07:46.400
sind, dass man dafür spezielles
Löschmaterial braucht. Das spiegelt sich
00:07:46.400 --> 00:07:51.501
hier auch wieder, dass die eben in der
Energiedichte ziemlich weit oben stehen.
00:07:51.501 --> 00:07:59.500
Wir sehen hier, ich zeig es vielleicht
mal. Geht das mit der Maus? Nee, wird
00:07:59.500 --> 00:08:06.990
leider nicht gezeigt. Schade. Unten links
in der Ecke sieht man dann Blei-Säure-
00:08:06.990 --> 00:08:12.520
Akku. Das ist die bekannte Autobatterie.
Ist ziemlich weit unten, weil sie ist für
00:08:12.520 --> 00:08:15.200
die Energie, die sie speichert, ziemlich
schwer.
00:08:15.200 --> 00:08:21.720
Darüber kommen dann die anderen Batterien:
NiMH ist was man heutzutage üblich in
00:08:21.720 --> 00:08:27.400
Fernbedienungen oder z.B. das Mystery-
Hack-Badge reinsteckt. Alkali-Mangan sind
00:08:27.400 --> 00:08:32.640
die bekannten, nicht aufladbaren
Einwegzellen. Und über den Lithium-Ionen
00:08:32.640 --> 00:08:37.200
Akku möchte ich ein bisschen mehr reden,
weil auch dieses Jahr, wie auch schon im
00:08:37.200 --> 00:08:41.090
Text angekündigt, der Nobelpreis dafür
vergeben wurde, für die Entwicklung dieser
00:08:41.090 --> 00:08:45.270
Technologie. Und auch hier nochmal die
Frage: Wer von euch hat ein Gerät, was mit
00:08:45.270 --> 00:08:51.322
einem Lithium-Ionen Akku betrieben wird?
Lachen
00:08:51.322 --> 00:09:01.210
Zwei Geräte? Drei? Fünf? Zwanzig? Langsam
werden die Hände weniger. Alle haben sie.
00:09:01.210 --> 00:09:10.437
Klar. Die Technik ist absolut verbreitet.
Was heißt Lithium-Ionen überhaupt? Lithium
00:09:10.437 --> 00:09:16.860
ist ein Alkalimetall, das dritte Element
überhaupt, also Ordnungszahl 3, da oben.
00:09:16.860 --> 00:09:24.340
Es hat drei Elektronen um den Kern herum,
und wenn man von dem Atom ein Elektron
00:09:24.340 --> 00:09:29.020
abzieht, spricht man von einem Ion. Das
heißt, dass ein positiv geladener
00:09:29.020 --> 00:09:36.870
Lithiumkern, und der transportiert im
Endeffekt die Ladung in dieser Art
00:09:36.870 --> 00:09:42.670
Batterie oder Akku.
Das sind die drei Herren, die diesen
00:09:42.670 --> 00:09:50.023
Nobelpreis bekommen haben dieses Jahr der
Herr John B. Goodenough.
00:09:50.023 --> 00:09:52.606
Lachen
00:09:52.606 --> 00:09:58.380
Es wird gerätselt, ob sich seine Eltern auch dabei
mit einem Augenzwinkern gedacht haben, als
00:09:58.380 --> 00:10:09.890
sie dieses B hinzugefügt haben. Der Herr
Stanley Whittingham und Akira Yoshino.
00:10:09.890 --> 00:10:14.160
Das Nobelpreiskomitee hat ganz schöne
öffentlich verfügbare Dokumentationen
00:10:14.160 --> 00:10:18.601
bereitgestellt, an deren Beispiel ich
jetzt mal grob erklären möchte, was da
00:10:18.601 --> 00:10:28.840
innen drin passiert. Das ist erst einmal
die erste Iterationen, wo noch an der
00:10:28.840 --> 00:10:34.690
Anode tatsächlich ein Block Lithium Metall
verwendet wird. Wer hatte Chemie in der
00:10:34.690 --> 00:10:46.570
Schule? Leistungskurs? Oh, da wird es
dünn. Eigentlich hatten alle, wer hat denn
00:10:46.570 --> 00:10:50.548
mal ein Stückchen Natrium in Wasser
geschmissen?
00:10:50.548 --> 00:10:59.290
Ah! Weit mehr als die Hälfte, das spritzt
und brennt und explodiert. Das Zeug ist
00:10:59.290 --> 00:11:04.970
halt, also sämtliche Alkalimetalle sind
hoch reaktiv mit Wasser. Das heißt, es ist
00:11:04.970 --> 00:11:08.130
schon ein gewisses Problem da, einen
ganzen Block in so eine Batterie
00:11:08.130 --> 00:11:12.430
einzubauen. Das ist auch der Grund,
weswegen man diese Batterien nicht öffnen
00:11:12.430 --> 00:11:17.500
sollte. Weil die Luftfeuchtigkeit schon
die reinkommt, reicht, um mit dem Metall,
00:11:17.500 --> 00:11:24.450
was da drinnen gespeichert ist, zu
reagieren. Und ja, dann wird es warm und
00:11:24.450 --> 00:11:36.440
bunt. So, zurück zu der Batterie selber.
Das heißt, wir haben an der Anode das
00:11:36.440 --> 00:11:42.460
Lithiummetall gibt sein Elektron ab oder
wird durch das elektrische Feld beim
00:11:42.460 --> 00:11:49.910
Aufladen dazu gezwungen, überredet. Wenn
die Batterie aufgeladen ist, fließt das
00:11:49.910 --> 00:11:53.960
Elektron durch den Verbraucher auf die
andere Seite zurück und wird in dieser
00:11:53.960 --> 00:12:01.080
Iteration in einem Material Titan-Disulfid
eingelagert. Titan ist auch ein Metall,
00:12:01.080 --> 00:12:05.820
relativ bekannt eigentlich. Weiße
Wandfarbe kennt auch jeder. Titandioxid ist
00:12:05.820 --> 00:12:11.320
ein total bekanntes und verbreitetes
Pigment. Hier ist es halt das Schwefel-
00:12:11.320 --> 00:12:17.960
Analogon, das Disulfid. An der Batterie,
die hat funktioniert. Man sieht hier zwei
00:12:17.960 --> 00:12:22.700
Volt Zellspannung ist schon mal deutlich
mehr als eine normale Batterie, die 1,5
00:12:22.700 --> 00:12:27.140
Volt. Das Problem dabei war: Das Ding
zersetzt sich einfach chemisch mit der
00:12:27.140 --> 00:12:37.090
Zeit. Nächste Iteration: Kobaltoxid. Das
war jetzt stabil und diese Batterie war
00:12:37.090 --> 00:12:40.690
halt nicht nach zwei, dreimal Aufladen und
Entladen dann einfach kaputt.
00:12:40.690 --> 00:12:45.570
Außerdem war die Zellspannung noch ein
bisschen größer. Auf der Anodenseite ist
00:12:45.570 --> 00:12:52.290
es erst einmal bei dem Lithiummetall
geblieben, bei dem Block, und am Schluss
00:12:52.290 --> 00:13:01.070
kam dann die Innovation. Okay, wenn ich
diesen Metallblock loswerden möchte, wie
00:13:01.070 --> 00:13:06.480
kann ich da, wie komme ich da außen rum?
Und da hat Yoshino rausgefunden: Hey, wir
00:13:06.480 --> 00:13:11.570
nehmen Grafit, also quasi das, woraus man
Bleistiftminen auch macht. Graphit hat so
00:13:11.570 --> 00:13:19.310
eine Wabenstruktur. So Karnickeldraht
sozusagen, und das sind Schichten, die
00:13:19.310 --> 00:13:24.180
parallel übereinander aufgeschichtet sind,
und dazwischen ist Platz, und dazwischen
00:13:24.180 --> 00:13:30.510
passt Lithium als Ion gut dazwischen.
Tatsächlich, da Ordnungszahl drei, ist es
00:13:30.510 --> 00:13:34.670
wirklich fast das kleinste Atom, was man
sich denken kann. Dementsprechend braucht
00:13:34.670 --> 00:13:46.180
es auch nicht viel Platz. Und das kann man
eben in Graphit oder Petrol-Koks quasi -
00:13:46.180 --> 00:13:51.190
also nicht das zum Schnüffeln, sondern das
zum Verbrennen - kann man das einlagern
00:13:51.190 --> 00:13:56.100
und hat plötzlich nicht mehr diesen hoch
reaktiven Metallblock oder Metallschicht,
00:13:56.100 --> 00:14:01.320
sondern hat etwas besser Handhabbares. Und
das in Kombination hat sich dann dazu
00:14:01.320 --> 00:14:09.560
entwickelt, was wir heutzutage in allen
unseren Geräten drinne haben. Was nicht so
00:14:09.560 --> 00:14:12.490
mein Fachgebiet ist, aber was natürlich
auch diskutiert werden muss, ist, woher
00:14:12.490 --> 00:14:19.050
kriegt man diese Materialien eigentlich?
Kobaltoxid insbesondere ist viel im
00:14:19.050 --> 00:14:24.810
Gespräch, weil die Hauptquelle aus den so
genannten Coltanvorkommen hauptsächlich in
00:14:24.810 --> 00:14:32.060
Zentralafrika kommen. Coltan ist eine
Zusammensetzung aus Columbit und Tantalit.
00:14:32.060 --> 00:14:36.870
Das sind zwei Minerale, die eng
verheiratet miteinander in den
00:14:36.870 --> 00:14:42.340
Lagerstätten abgebaut werden und die
hauptsächlich in Zentralafrika vorkommen.
00:14:42.340 --> 00:14:52.600
Columbit ist eine Quelle für das Element
Niob und Tantalit, wie der Name schon sagt
00:14:52.600 --> 00:14:57.730
Tantal. Und die bringen aber in
Vergesellschaftung auch immer Kobalt mit
00:14:57.730 --> 00:15:02.746
zusammen. Irgendetwas hat sich die Natur
dabei gedacht. Auf jeden Fall sind die
00:15:02.746 --> 00:15:08.495
irgendwie immer an der gleichen Stelle
rauszuholen. Und an nicht vielen Stellen sonst.
00:15:08.495 --> 00:15:12.360
Dann ist die Diskussion, wo kriegen
wir das Ganze Lithium her? Das kommt dann
00:15:12.360 --> 00:15:21.289
zu großen Teilen aus Südamerika und aus
China. Ähnliches Problem der Grafitanode.
00:15:21.289 --> 00:15:24.990
Um besonders hochwertige Zellen zu
bekommen, braucht man eine bestimmte
00:15:24.990 --> 00:15:33.240
Qualität von Graphit. Haupthersteller:
China. Das heißt, da ist dann die Frage,
00:15:33.240 --> 00:15:36.780
möchte man mit den Chinesen denn jetzt
unbedingt einen Wirtschaftskrieg anfangen?
00:15:36.780 --> 00:15:42.010
wenn die sagen können, dann kriegt ihr
halt keine Batteriematerialien mehr und
00:15:42.010 --> 00:15:48.899
dann habt ihr halt auch keine Batterien
mehr, weil, die halten ja auch nicht ewig.
00:15:48.899 --> 00:15:57.690
Mehr dazu kann man sich bei Methodisch
Inkorrekt nachhören. Ich höre ziemlich
00:15:57.690 --> 00:16:04.130
viel Podcasts. Das kann man sich
vielleicht vorstellen, und möglicherweise
00:16:04.130 --> 00:16:08.790
hat der ein oder andere den Hintergrund zu
dem.
00:16:08.790 --> 00:16:11.740
Ich kann hochgradig empfehlen, wenn man
auch mal ein bisschen sich für
00:16:11.740 --> 00:16:15.390
Wissenschaft interessiert: hört da mal
rein. Hochgradig interessant, macht viel
00:16:15.390 --> 00:16:18.221
Spaß zu hören, auch einfach nur vom
Unterhaltungswert her, und man kann eine
00:16:18.221 --> 00:16:25.540
Menge lernen. Was auch noch zu einer
Batterie dazugehört, ist der Elektrolyt,
00:16:25.540 --> 00:16:30.030
also die Flüssigkeit zwischen den beiden
Elektroden. Denn man muss diese Lithium-
00:16:30.030 --> 00:16:37.440
Ionen auch noch irgendwo drinnen aufheben.
Man kann das Metall nicht einfach von
00:16:37.440 --> 00:16:41.280
einer Elektrode zur Nächsten wandern
lassen. Das muss irgendwie geschehen.
00:16:41.280 --> 00:16:46.780
Dafür gibt es diesen Elektrolyten. Und
diese speziellen - Carbonate heißen Sie
00:16:46.780 --> 00:16:51.000
mit Trivialnamen - Kohlensäureester haben
die Eigenschaft, dass Sie sehr polar sind
00:16:51.000 --> 00:16:59.526
und aprotisch heißt, sie sind nicht
chemisch gesehen sauer. Weil es gibt
00:16:59.526 --> 00:17:05.986
Lösungsmittel, die Ihre Wasserstoffatome -
hier sind ein Paar eingezeichnet, gibt
00:17:05.986 --> 00:17:13.700
noch ein paar mehr - die ihre H- Atome abgeben
und dann so ähnlich wirken wie Wasser. Wir
00:17:13.700 --> 00:17:19.220
hatten vorhin schon gesagt: Alkalimetalle
in Wasser - Schlechte Idee! Alkalimetall
00:17:19.220 --> 00:17:22.750
in einem protischen Lösungsmittel - auch
nicht so gut. Das heißt, es gibt eine
00:17:22.750 --> 00:17:26.959
bestimmte Anforderung an das
Lösungsmittel und diese Klasse von
00:17:26.959 --> 00:17:35.529
Lösungsmitteln erfüllt die ganz gut und
lässt sich gut herstellen. Ist leider auch
00:17:35.529 --> 00:17:41.000
hygroskopisch, ist wasseranziehend, das
heißt: muss gut abgekapselt werden. Das
00:17:41.000 --> 00:17:44.669
ist auch der Grund, weswegen auf Batterien
immer darauf steht "Nicht öffnen, nicht
00:17:44.669 --> 00:17:49.539
auseinander nehmen", weil die werden
einfach feucht. Und im besten Fall
00:17:49.539 --> 00:17:55.320
verlieren die Batterien bloß ihre
Kapazität, weil das Material, was die
00:17:55.320 --> 00:18:01.059
Energie transportiert, kaputtgeht,
wegreagiert. Im schlimmsten Fall wird es
00:18:01.059 --> 00:18:10.399
dann warm, und man kriegt buntes Feuer.
Zum Beispiel auch so: Wer von euch hat so
00:18:10.399 --> 00:18:15.549
eine Batterie mal auseinandergenommen,
zumindestens was da noch an kleinen
00:18:15.549 --> 00:18:22.770
Platinchen außen dranhängt?
Gar nicht so viele, so 20 vielleicht. Ich
00:18:22.770 --> 00:18:26.370
habe schon eine Menge Laptop-Akkus, Handy-
Akkus, alles Mögliche auseinander gebaut.
00:18:26.370 --> 00:18:32.340
Da hängt immer so eine kleine Platine
davor, eine Schutzelektronik, die dafür
00:18:32.340 --> 00:18:36.574
sorgt, dass die Batterie nicht zu tief
entladen wird und nicht zu sehr überladen
00:18:36.574 --> 00:18:43.330
wird. Wenn man nämlich zu viel Energie
reingesteckt in diese Batterien, dann
00:18:43.330 --> 00:18:53.490
bilden sich solche Metallstifte, Säulen,
Wiskers, sind Schnurrhaare quasi. Das sind
00:18:53.490 --> 00:18:58.509
eben dünne, lange Strukturen aus Metall,
die dann bei zu hohen Spannungen wachsen.
00:18:58.509 --> 00:19:03.100
Das in der Mitte ist der Separator, der
die beiden Teile der Batterie voneinander
00:19:03.100 --> 00:19:08.779
trennt. Die pieken einfach durch und
machen einen Kurzschluss. Und dann hat man
00:19:08.779 --> 00:19:16.450
ein Problem, wie z.B. das hier. Hat einer
von euch so ein Gerät gehabt und damit
00:19:16.450 --> 00:19:28.391
Ärger gehabt? Das ist ein Samsung Galaxy
Note 7. Ich sehe eine Hand. Vielleicht
00:19:28.391 --> 00:19:33.960
ist noch eine zweite dabei. Ich glaube,
das war vor anderthalb, zwei Jahren, da
00:19:33.960 --> 00:19:38.879
gab es große Presse, dass diese Geräte
angefangen haben, aus heiterem Himmel
00:19:38.879 --> 00:19:45.710
Feuer zu fangen, teilweise in der Tasche
des Eigentümers. Eher blöd. Was sich
00:19:45.710 --> 00:19:52.350
hierbei herausgestellt hat, ist, da oben
sieht man ein Röntgen-Querschnitt. Diese
00:19:52.350 --> 00:19:56.539
dünnen Linien sind die
Elektrodenschichten, und dieses etwas
00:19:56.539 --> 00:20:00.850
dickere ist der Separator, und es hat sich
herausgestellt: Bei der Dimensionierung
00:20:00.850 --> 00:20:05.100
und Herstellung dieser Batterien wurde
dieser Separator ein kleines bisschen zu
00:20:05.100 --> 00:20:11.789
klein gewählt, und dann ist durch ein paar
Stöße irgendwie an der Ecke passiert, dass
00:20:11.789 --> 00:20:15.669
sich so eine Elektrodenfolie so ein
bisschen verbogen hat. Dann haben die
00:20:15.669 --> 00:20:20.628
Kontakt gekriegt. Dann hat sich damit die
Batterie intern kurzgeschlossen, entladen,
00:20:20.628 --> 00:20:26.040
ist wärmer geworden, hat sich aufgebläht,
hat Feuer gefangen, und das Ergebnis sieht
00:20:26.040 --> 00:20:32.990
man dann daneben: nicht so gut. Das ist
halt eben auch etwas, was man bei
00:20:32.990 --> 00:20:37.073
sämtlichen Energiespeichern nicht loswird.
Man muss irgendwie sicher bekommen, und
00:20:37.073 --> 00:20:41.829
man muss sie handhaben können. Nicht nur
der Platzbedarf und das Gewicht spielt 'ne
00:20:41.829 --> 00:20:44.971
Rolle.
Deswegen sind Lithium-Ionen-Batterien ja
00:20:44.971 --> 00:20:50.049
auch so verbreitet, weil sie einfach
deutlich leichter sind als die Nickel-
00:20:50.049 --> 00:20:54.439
Cadmium/Nickel-Metalhydrit-Batterien zum
Beispiel und leistungsfähiger.
00:20:57.089 --> 00:21:00.700
Was aktuell noch geforscht wird, sind zum
00:21:00.700 --> 00:21:05.100
Beispiel neue Elektroden-Materialien, um
eben dieses Problem mit dem Kobalt
00:21:05.100 --> 00:21:12.820
loszuwerden. Kobalt-Oxid funktioniert sehr
gut. Es gibt Bestrebungen, das hat man,
00:21:12.820 --> 00:21:17.149
glaube ich, auch durch Pressemitteilungen
von Tesla oder sowas und anderen Firmen,
00:21:17.149 --> 00:21:22.559
die grad an Entwicklungen forschen, gehört
das Nickel ersetzt wird. Kobalt und Nickel
00:21:22.559 --> 00:21:26.909
sind sich einigermaßen ähnlich, stehen
nebeneinander im Periodensystem und man
00:21:26.909 --> 00:21:33.491
kann Nickel ersetzen und den Kobalt-Anteil
reduzieren. Nickel hat auch Probleme, weiß
00:21:33.491 --> 00:21:36.570
vielleicht der eine oder andere, der
dagegen allergisch ist. Nickel verursacht
00:21:36.570 --> 00:21:42.649
Kontakt-Allergien; also auch nicht so
problemlos. Man muss eben gucken, welches
00:21:42.649 --> 00:21:47.759
Problem kann man handhaben und welches
muss man, welches muss man einfach
00:21:47.759 --> 00:21:53.520
eingehen? Ganz interessant, man kann
dieses Kobalt-Oxid durch Silizium
00:21:53.520 --> 00:22:02.299
ersetzen. Man kann tatsächlich wie auch
Mikrochips aus dünnen Silizium-Wafern
00:22:02.299 --> 00:22:04.919
gefertigt werden; Man kann dieses Material
nehmen, auf 'ne bestimmte Art und Weise
00:22:04.919 --> 00:22:12.200
aufbereiten und als Elektrode für so'ne
Batterie benutzen. Und tatsächlich ist es
00:22:12.200 --> 00:22:16.179
auch eine Gitterstruktur, wo auch diese
Lithium-Ionen gut reinpassen in die
00:22:16.179 --> 00:22:22.779
Zwischenräume. Tatsächlich ist die
Kapazität noch einige Male größer als mit
00:22:22.779 --> 00:22:27.030
dem Kobalt-Oxid. Das Problem ist, dass
funktioniert zwei, dreimal... weil
00:22:27.030 --> 00:22:34.706
dadurch, dass das Silizium das Lithium als
Fremdmetall aufnimmt, quillt das Ganze auf
00:22:34.706 --> 00:22:39.509
- wird größer - also wirklich physikalisch
größer, wird... beim Entladen schrumpft es
00:22:39.509 --> 00:22:45.789
wieder, und dann bilden sich Risse, und
nach wenigen Lade/Entladezyklen hat man
00:22:45.789 --> 00:22:51.520
dann keine schöne, glatte Elektrode mehr,
sondern dann hat man Krümel. Und dann ist
00:22:51.520 --> 00:22:55.710
die Batterie kaputt. Das ist einer der...
eins der Felder, an denen aktuell
00:22:55.710 --> 00:22:59.720
geforscht wird. Wie kriegt man, also
kriegt man Silizium tatsächlich in den
00:22:59.720 --> 00:23:04.330
Griff, dass man' als Elektroden-Material
benutzen kann? Und auch da wird geforscht,
00:23:04.330 --> 00:23:08.730
um zum Beispiel das Problem loszuwerden,
dass man überhaupt darüber diskutieren
00:23:08.730 --> 00:23:12.070
muss:
>>Ja, Kobalt, Afrika, politische
00:23:12.070 --> 00:23:18.410
Probleme<<, wir haben nicht genug Material
für das alles. Elektrolyte, das gleiche...
00:23:18.410 --> 00:23:26.370
Metallionen, is 'ne ganz witzige Anekdote.
Der Herr Goodenough hat in den 80ern,
00:23:26.370 --> 00:23:31.940
als die Grundlagenforschung für seine
Entwicklung stattgefunden hat, auch schon
00:23:31.940 --> 00:23:38.970
über Natrium als Energie... also als
Metall, was dann diesen Hin-und... diesen
00:23:38.970 --> 00:23:44.521
Transfer, dieses Hin-und-her-Pendeln
zwischen den Elektroden übernimmt... Davon
00:23:44.521 --> 00:23:49.039
ist heute nicht wirklich was bekannt,
jedenfalls nicht in der öffentlichen
00:23:49.039 --> 00:23:52.620
Presse. Geforscht wird daran trotzdem.
Also es gibt zum Beispiel Natrium-Sulfid-
00:23:52.620 --> 00:23:57.429
Batterien, die funktionieren sehr gut.
Allerdings brauchen die Temperaturen um
00:23:57.429 --> 00:24:00.570
200 Grad, bis sie vernünftig
funktionieren. Bei Raumtemperatur gehen
00:24:00.570 --> 00:24:05.990
die nicht. Das ist praktisch für so etwas
wie Blockheizkraftwerke oder Lkws oder
00:24:05.990 --> 00:24:10.427
irgendwie große, große Dinge, die heiß
werden und heiß bleiben können. Aber für
00:24:10.427 --> 00:24:15.068
den Alltagsgebrauch, selbst für ein
Auto... Kann man nicht anwenden. Aber
00:24:15.068 --> 00:24:19.088
möglicherweise findet man damit 'was, was
man so ähnlich wie so 'ne Lithium-Ionen-
00:24:19.088 --> 00:24:24.679
Batterie bauen kann. Und Natrium haben wir
wirklich reichlich. Man geht an
00:24:24.679 --> 00:24:29.470
irgendeinen Ozean, hat Natriumchlorid,
Salz, in rauen Mengen kann das problemlos
00:24:29.470 --> 00:24:33.249
daraus schöpfen, hat Natriumionen ohne
Ende. Dann haben wir zum Beispiel auch das
00:24:33.249 --> 00:24:38.129
Problem mit dem Lithium aus Südamerika und
politisch fragwürdige Quellen nicht mehr,
00:24:38.129 --> 00:24:45.110
oder Abhängigkeit von China.
Dann noch ein bisschen zu Wasserstoff, da
00:24:45.110 --> 00:24:51.749
steck' ich nicht so sehr drin, deswegen
etwas grober. Das ist ein Zustandsdiagramm
00:24:51.749 --> 00:24:55.956
von Wasserstoff. Wasserstoff ist
speziell...
00:24:57.736 --> 00:25:03.019
Wer kennt aus Camping zum Beispiel diese
Gasbrenner, die man mit so Kartuschen,
00:25:03.019 --> 00:25:10.500
oder diesen großen Propangas-Flaschen
betreibt? Ja, 80, 90 Prozent bestimmt. Wer
00:25:10.500 --> 00:25:14.590
hat schon mal aus Versehen das Ventil
aufgemacht und den Schlauch abgeschraubt?
00:25:16.520 --> 00:25:21.649
Ja, 'n paar. Oder anderes Beispiel: Wer
hat schon mal ein Feuerzeug nachgefüllt?
00:25:21.649 --> 00:25:26.330
Ah, fast alle. Wenn man das nicht richtig
macht, dann zischt es und es wird ziemlich
00:25:26.330 --> 00:25:32.439
kalt. Das heißt in der Chemie Joule-
Thompson-Effekt. Also dass, wenn man
00:25:32.439 --> 00:25:36.140
ein verflüssigtes komprimiertes Gas
plötzlich entspannt wird, das heißt,
00:25:36.140 --> 00:25:39.800
es steht in dem Behälter unter Druck,
man macht das Ventil auf,
00:25:39.800 --> 00:25:42.600
es entweicht an die Atmosphäre,
der Druck ist plötzlich nur noch
00:25:42.600 --> 00:25:47.460
Atmosphärendruck, und dann wird es kalt.
Das ist bei den meisten Gasen so. Bei
00:25:47.460 --> 00:25:52.989
Wasserstoff nicht, der wird heiß. Und das
ist blöd, wenn man jetzt ein Leck in einem
00:25:52.989 --> 00:26:01.169
Wasserstofftank hat. Das sind zum Beispiel
Vorsichtsmaßnahmen, da müssen sich... also
00:26:01.169 --> 00:26:05.559
in der Raumfahrt, wo Raketen mit
Wasserstoff betrieben werden, das ist zum
00:26:05.559 --> 00:26:09.869
Beispiel etwas, worauf man sehr gut
aufpassen muss. Dann sind hier in diesem
00:26:09.869 --> 00:26:15.070
Diagramm noch drei Bereiche ausgezeichnet:
Nummer 1 ganz links da, auf dieser
00:26:15.070 --> 00:26:25.809
orangefarbenen Linie ist Liquid-Storage,
Flüssig-Wasserstoff. Und da sieht man vor
00:26:25.809 --> 00:26:31.669
allen Dingen, wenn man die Temperatur-
Achse sich oben anguckt: Wir sind bei -260
00:26:31.669 --> 00:26:36.303
Grad, da ist nicht mehr viel Platz bis zum
absoluten Nullpunkt. Heißt auch kryogener
00:26:36.303 --> 00:26:41.860
Wasserstoff. Weil der Wasserstoff nicht
flüssig zu kriegen ist oberhalb der
00:26:41.860 --> 00:26:47.700
Temperatur, die von dieser orangenen Linie
eingefaßt wird. Wenn man, wenn man den
00:26:47.700 --> 00:26:51.510
Wasserstoff wärmer macht, steht ja immer
noch unter Druck und ist immer noch hoch
00:26:51.510 --> 00:26:58.440
komprimiert und relativ dicht. Aber da ist
ja nicht mehr unbedingt flüssig. Und wenn
00:26:58.440 --> 00:27:02.009
man das Ganze dann zu höheren Temperaturen
geht und dann im Bereich 2 auf der rechten
00:27:02.009 --> 00:27:06.240
Seite kommt, dann sieht man, diese Linien
zeigen an, was unter welchem Druck bei
00:27:06.240 --> 00:27:11.220
welcher Temperatur steht, und hat dann 500
bar.
00:27:11.220 --> 00:27:16.429
Normalerweise sind so eine
Druckgasflasche, wo man Schweiss- Gas oder sowas her
00:27:16.429 --> 00:27:22.799
kriegt. Üblicherweise im Handel sind
meistens 200, maximal 300 bar. Dadurch,
00:27:22.799 --> 00:27:26.539
dass dieses Diagramm bis 1000 hochgeht,
das zeigt schon, Wasserstoff braucht ein
00:27:26.539 --> 00:27:32.220
bisschen Überzeugungsarbeit, um sich
verdichten zu lassen. Und dann oben noch
00:27:32.220 --> 00:27:41.350
der Bereich 3. Ist der trans- kritische Bereich.
Der kritische Punkt heißt der Bereich,
00:27:41.350 --> 00:27:49.820
über dem der Zustand zwischen flüssig und
gasförmig zu einem, zu einem nicht mehr
00:27:49.820 --> 00:27:56.717
auseinander haltbaren Gemisch wird. Das
heißt, es ist nicht wirklich flüssiger
00:27:56.717 --> 00:28:00.850
Wasserstoff, ist nicht wirklich gasförmig,
irgendwas dazwischen. Aber auch dafür
00:28:00.850 --> 00:28:06.830
braucht man sehr tiefe Temperaturen. Und
das ist z.B. eines der Argumente, was
00:28:06.830 --> 00:28:13.019
gegen Wasserstoff-Betankung spricht. Da
das Material soweit runter zu kühlen und
00:28:13.019 --> 00:28:15.399
zu verflüssigen
braucht eine Menge Energie, ihn kühl zu
00:28:15.399 --> 00:28:20.429
halten braucht Infrastruktur und
Isolierbehälter. Wenn sowas angepiekst
00:28:20.429 --> 00:28:24.139
wird und entweicht, ist... kann ein
Problem werden, weil zum Beispiel durch
00:28:24.139 --> 00:28:29.779
den Thompson-Effekt, der beim Wasserstoff
für Erhitzung sorgt: Gefahrenpotenzial.
00:28:29.779 --> 00:28:36.049
Und das heißt auch, wenn man sich
überlegt: Wo kann Wasserstoff gut
00:28:36.049 --> 00:28:42.610
funktionieren? Meiner Ansicht nach vor
allen Dingen in Anwendungen, wo man viel
00:28:42.610 --> 00:28:49.350
auf einmal braucht, an bekannten Orten, wo
man Zeit hat zum Betanken. Also das
00:28:49.350 --> 00:28:53.249
Argument: Ja, ich brauch an der Tankstelle
fünf Minuten, um meinen Diesel voll zu
00:28:53.249 --> 00:28:57.429
tanken. Aber mit Wasserstoff, das dauert
zehn, zwanzig Minuten, und danach muss ich
00:28:57.429 --> 00:29:03.980
dann erst mal die Tankstelle wieder
erholen und runter kühlen. Das kann man
00:29:03.980 --> 00:29:10.070
machen, aber für den Personenverkehr
eigentlich total sinnlos. Also ich würde
00:29:10.070 --> 00:29:13.789
sagen, es ist klar, dass das auf großer
Skala nicht zu machen ist. Aus
00:29:13.789 --> 00:29:17.549
Gefahrenaspekten, aus Handling, wie auch
immer. Aber man kann sich denken, dass man
00:29:17.549 --> 00:29:23.539
Busse, Schiffe, vielleicht sogar Flugzeuge
mit Wasserstoff betanken kann, weil die
00:29:23.539 --> 00:29:28.539
fliegen oder bewegen sich von wenigen
bekannten Punkten. Und man muss eben nicht
00:29:28.539 --> 00:29:32.929
überall Tankstellen verstreuen, sondern
man hat bestimmte Positionen, wo man denn
00:29:32.929 --> 00:29:36.850
den Treibstoff vorhalten kann und da auch
dann entsprechend sicher handhaben kann.
00:29:36.850 --> 00:29:45.419
Und Individualverkehr damit auszustatten
kann man machen, wird auch gemacht. Ob das
00:29:45.419 --> 00:29:50.379
auf großer Skala eine gute Idee ist, weiß
ich nicht. Aber deswegen zu sagen
00:29:50.379 --> 00:29:55.550
Wasserstoff ist sinnlos, ist zu teuer,
braucht zu viel Energie, ist nicht
00:29:55.550 --> 00:30:02.039
handhabbar, ist gefährlich finde ich auch
keine richtige Aussage. Man muss eben
00:30:02.039 --> 00:30:06.323
hingucken: Was sind die Randbedingungen?
Was kann man vernünftig handhaben und dann
00:30:06.323 --> 00:30:11.289
sagen: Okay, ich wähle den Speicher, den
Speicher, einen anderen Speicher.
00:30:12.669 --> 00:30:17.289
Bei Batterien anders rum. Da muss man eben
immer das Material mit sich herumtragen.
00:30:17.289 --> 00:30:23.739
Man hat die Batterie, die Elektronen,
Cobaltoxid, das Graphit, das ist immer da.
00:30:23.739 --> 00:30:26.669
Das muss man immer mit sich herumtragen.
Und die Lithium-Ionen
00:30:26.669 --> 00:30:30.419
gehen von
einer Seite auf die andere, geben dadurch
00:30:30.419 --> 00:30:35.710
Energie ab oder nehmen welche auf. Aber
die Masse bleibt immer konstant, egal wie
00:30:35.710 --> 00:30:42.870
voll der Akku ist. In der Schule gabs bei
uns so ein bisschen den Witz. Von wegen.
00:30:42.870 --> 00:30:47.379
Ist jetzt eigentlich ein leerer Akku
leichter als ein voller Akku? Naja, das
00:30:47.379 --> 00:30:57.210
sind ja weniger Elektronen drin. Und wenn
man jetzt über Flugzeuge nachdenkt, möchte
00:30:57.210 --> 00:31:01.650
man vielleicht nicht ein Flugzeug bauen,
was man quasi was eine riesige fliegende
00:31:01.650 --> 00:31:07.820
Batterie ist, weil man das Gewicht immer
mit sich herumtragen muss. Dann natürlich
00:31:07.820 --> 00:31:18.889
noch: Was macht die Natur eigentlich? Die
linke Seite ist so ein grobes Schema von
00:31:18.889 --> 00:31:26.309
was in jeder Pflanze passiert. Sonne strahlt auf
grüne Teile. Da läuft dann die Lichtreaktion der
00:31:26.309 --> 00:31:32.921
Photosynthese ab, CO2 und Wasser werden
fixiert, und Sauerstoff kommt raus. Und
00:31:32.921 --> 00:31:41.580
unten hat man als Speicher sogar größere
organische Moleküle. Etwas genauer
00:31:41.580 --> 00:31:47.700
angeguckt, sieht das dann so aus.
Vielleicht kennt man das noch aus dem Bio
00:31:47.700 --> 00:31:55.386
Unterricht, das zweistufige Foto System
und die Absorption der beiden Teile. Daran
00:31:55.386 --> 00:32:01.330
kann man zum Beispiel auch sehr gut sofort
sehen: Warum sind Blätter grün? Naja. Im
00:32:01.330 --> 00:32:05.480
blauen Bereich wird absorbiert. Je höher
der Peak ist, umso mehr Licht wird
00:32:05.480 --> 00:32:11.240
eingefangen, das landet dann in diesen
roten, hellroten Bereichen, trifft auf die
00:32:11.240 --> 00:32:17.549
Fotossystem-Zentren regt dann, angedeutet
durch den blauen Pfeil, regt dann dieses
00:32:17.549 --> 00:32:22.840
Molekül an und über diese lange Kaskade
von verschiedenen komplizierten
00:32:22.840 --> 00:32:26.971
Biomolekülen wird das dann durchgereicht,
und irgendwie macht daraus die Zelle dann
00:32:26.971 --> 00:32:33.549
ihre Energie. So etwas kann man sehr
schwer tatsächlich nachbauen. Wird auch
00:32:33.549 --> 00:32:37.519
gemacht. Es werden teilweise werden
einzelne von diesen, von diesen Kreisen ja
00:32:37.519 --> 00:32:41.570
angedeutet. Vielleicht wird versucht, sie
zu isolieren und sich anzugucken. Wie
00:32:41.570 --> 00:32:47.170
funktioniert das? Was für, was für Enzyme,
was für Proteine sind da drin? Manchmal
00:32:47.170 --> 00:32:51.473
sind auch einzelne Metal-Zentren da drin.
Wie funktioniert das? Und können wir
00:32:51.473 --> 00:32:56.720
darüber was lernen und das vielleicht in
für uns leichter umsetzbaren System
00:32:56.720 --> 00:33:01.830
nachbauen? Gut, Peak wird
höher, heißt, absorbiert
00:33:01.830 --> 00:33:07.919
mehr Energie, und in der Mitte ist dieses
Tal grün. Das heißt, das grüne Licht wird
00:33:07.919 --> 00:33:17.202
einfach nicht absorbiert. Deswegen sieht
ein Blatt grün aus. Und noch eine andere
00:33:17.202 --> 00:33:23.929
Vision ist zu sagen: Okay, können wir das als
Modell nehmen und das so ähnlich machen.
00:33:23.929 --> 00:33:31.649
Wir haben ein künstliches Blatt. Ist der
Oberbegriff für diese, für diese ganze
00:33:31.649 --> 00:33:37.879
ganze Forschungsrichtung zu sagen: Okay,
man nimmt sein Material, taucht es in
00:33:37.879 --> 00:33:44.200
Wasser ein, man strahlt Sonnenlicht drauf
und kann dadurch so ähnlich, wie die
00:33:44.200 --> 00:33:49.260
Pflanze mit ihren Blättern auch macht, das
Wasser aufspalten in Wasserstoff und
00:33:49.260 --> 00:33:53.749
Sauerstoff, diesen Wasserstoff dann
einfangen, entweder verflüssigen oder eben
00:33:53.749 --> 00:33:57.890
in der chemischen Industrie über
verschiedene Reaktionen zu größeren
00:33:57.890 --> 00:34:04.340
Energieträgern weiter, weiter entwickeln.
Und potenziell kann man daraus auch dann
00:34:04.340 --> 00:34:09.379
am Schluss wieder im Prinzip, was wir als
Benzin oder als fossile Energieträger
00:34:09.379 --> 00:34:15.640
kennen, aber eben ursprünglich nur aus
Sonnenlicht gemacht. Wir haben dann nicht
00:34:15.640 --> 00:34:20.090
mehr diesen Fall, dass wir dann aus
Jahrmillionen alten Ablagerungen aus der
00:34:20.090 --> 00:34:25.566
Erde Material ausgraben müssen, sondern
wir können das selber machen. Das wäre
00:34:25.566 --> 00:34:31.690
sozusagen vom Modell her das, was unter
klimaneutralen oder CO2 neutralen
00:34:31.690 --> 00:34:37.580
Kraftstoffen gemeint ist. Man hat zwar
immer noch einen organischen Kraftstoff,
00:34:37.580 --> 00:34:40.590
den man dann verbrennt. Methanol kann man
auch, mit Methanol kann man auch
00:34:40.590 --> 00:34:46.660
Brennstoffzellen betreiben. Diesel, Benzin
würde man dann eben in herkömmlichen
00:34:46.660 --> 00:34:52.430
Verbrennungs-Kraftmaschinen verwenden.
Aber da man das CO2, was in diesem
00:34:52.430 --> 00:34:57.740
Brennstoff drin ist, vorher aus der Luft
gegriffen hat und nach diesem Schema in
00:34:57.740 --> 00:35:02.480
den Kraftstoff eingebaut hat, wird es beim
Verbrennen wieder frei und man kommt auf
00:35:02.480 --> 00:35:08.080
plus/minus Null. Da ist das größte
Problem, dass CO2 halt zum Glück immer
00:35:08.080 --> 00:35:11.850
noch in ziemlich kleinen Konzentrationen
in der Luft vorkommt. Das heißt, es ist
00:35:11.850 --> 00:35:15.620
ziemlich anstrengend, das CO2 aus der Luft
überhaupt rauszukriegen, um dann diese
00:35:15.620 --> 00:35:21.250
Reaktion durchzuführen zu können. Also
auch da hängt ein riesen, riesen
00:35:21.250 --> 00:35:25.017
Forschungsfeld, hängt da dran zu
gucken, was kann man damit machen? Wie
00:35:25.017 --> 00:35:33.270
kommt man damit weiter?
00:35:33.270 --> 00:35:39.540
Eine andere Version ist das,
was bisher gemacht wird
00:35:39.540 --> 00:35:45.100
und auch relativ gut funktioniert schon,
ist, man nimmt Sonnenlicht, hat die
00:35:45.100 --> 00:35:49.130
inzwischen ziemlich gut funktionierende
Silizium Solarzellen, die Wirkungsgrade
00:35:49.130 --> 00:35:54.820
gehen inzwischen bis in die mittleren 20
Prozent hoch und erzeugt daraus
00:35:54.820 --> 00:36:01.930
elektrischen Strom, betreibt Elektrolyse.
Man hält quasi zwei Elektroden in Wasser,
00:36:01.930 --> 00:36:06.320
macht das gleiche wie eben angedeutet das
künstliche Blatt. Man trennt das Ganze in
00:36:06.320 --> 00:36:09.170
Wasserstoff und Sauerstoff auf, sammelt
beide Gase ein und kann sie dann weiter
00:36:09.170 --> 00:36:14.910
weiterverwenden. Der Umkehrprozess ist
dann das, was wir als Brennstoffzelle
00:36:14.910 --> 00:36:21.320
kennen, und dort drüben auf der rechten
Seite ist der Kurzschlussweg, sozusagen
00:36:21.320 --> 00:36:27.490
der, der diesen Umweg direkt umgeht. Das
ist, was in meiner Arbeitsgruppe relativ
00:36:27.490 --> 00:36:33.720
viel bearbeitet wird. Okay, dieses, man
nimmt dieses hier gelb angedeutete
00:36:33.720 --> 00:36:38.120
Material, also das ist tatsächlich ein
gelbes Pulver, was bisher mit zu den am
00:36:38.120 --> 00:36:43.350
besten funktionierenden Materialien zählt.
Man strahlt da von Regenbogenfarben
00:36:43.350 --> 00:36:47.800
angedeutet, man strahlt, da kommt das
komplette Spektrum drauf. Dieses gelbe
00:36:47.800 --> 00:36:54.880
Material absorbiert die eine Hälfte, lässt
das gelb-rote langwellige durch. Das
00:36:54.880 --> 00:37:00.660
trifft dann hinten auf eine zweite, noch
auf eine herkömmliche Silizium-Solarzelle,
00:37:00.660 --> 00:37:04.620
kann da noch einmal Energie produzieren,
und die beiden tun sich zusammen und
00:37:04.620 --> 00:37:11.770
können am Schluss dann genug genug Energie
und Spannung aufbringen, um diese Spaltung
00:37:11.770 --> 00:37:18.550
direkt zu betreiben. Wenn das tatsächlich
zu einem großindustriell verfügbaren
00:37:18.550 --> 00:37:23.510
Prozess kommen sollte, könnte das
zumindest ein Teil unserer Energieprobleme
00:37:23.510 --> 00:37:31.610
lösen oder zumindest einen Beitrag
leisten. Dazu gibts dann auch noch andere
00:37:31.610 --> 00:37:36.550
Überlegungen, die man machen muss. Wie
viel kriegt man da eigentlich raus? Wie
00:37:36.550 --> 00:37:43.060
viele Flächen braucht man? Eine Zahl, die
ich noch so grob aus dem Vortrag meines
00:37:43.060 --> 00:37:48.190
Professors kenne: Man müsste irgendwie pro
Tag mehrere hundert Quadratmeter
00:37:48.190 --> 00:37:57.750
Solarzellen montieren. Bis 2050.
24/7. Ununterbrochen. Um das
00:37:57.750 --> 00:38:02.480
hinzukriegen mit der komplett
Klimaneutralität bis dahin. Ist natürlich
00:38:02.480 --> 00:38:07.550
komplett illusorisch. Man muss diese
Materialen alle erst produzieren. Man muss
00:38:07.550 --> 00:38:12.650
die Solarzellen produzieren, man muss die
zu Modulen zusammenbauen, man muss die auf
00:38:12.650 --> 00:38:15.730
Dächer schrauben, man muss die verdrahten,
die gehen inzwischen kaputt.
00:38:15.730 --> 00:38:21.640
Das ist eben eine Vision. Klingt gut, aber
dann ist wieder die Sache - wie sieht es
00:38:21.640 --> 00:38:26.110
aus mit der praktischen Umsetzbarkeit?
Komplett geht es nicht. Aber es kann in
00:38:26.110 --> 00:38:34.310
bestimmten Teilen der Erde durchaus einen
guten Beitrag leisten. Dann habe ich hier
00:38:34.310 --> 00:38:42.050
noch eine Pressemitteilung mitgebracht.
Das war grad diesen Sommer. Das ist der
00:38:42.050 --> 00:38:49.330
Versuch, aus Sonnenlicht direkt, sie
nennen es glaube ich Kerosin, also auch
00:38:49.330 --> 00:38:55.410
einen fossilen Brennstoff, quasi zu
erzeugen. An der Stelle wird das
00:38:55.410 --> 00:38:59.150
allerdings nicht chemisch gemacht, sondern
einfach durch Konzentration von
00:38:59.150 --> 00:39:05.940
Sonnenlicht. Da innen drinnen im Zentrum
dieses Spiegels ein Reaktor auf hohe
00:39:05.940 --> 00:39:10.830
Temperaturen gebracht wird, 1200 Grad,
1500 Grad. Und dann mit speziellen
00:39:10.830 --> 00:39:15.480
Katalysatoren, bei diesen Temperaturen
findet tatsächlich eine Reaktion statt,
00:39:15.480 --> 00:39:23.940
das CO2 aus der Luft mit Wasser,
Luftfeuchtigkeit, wieder zusammengebracht
00:39:23.940 --> 00:39:28.520
wird, um einen fossilen Brennstoff zu
erzeugen, der dann eben, wie vorhin schon
00:39:28.520 --> 00:39:32.720
beschrieben, de facto CO2 neutral ist,
weil man den Kohlenstoff, den man da
00:39:32.720 --> 00:39:36.830
drinnen verbrennt, vorher selber aus der
Luft raus geholt hat. Aber auch hier ist
00:39:36.830 --> 00:39:41.180
das Problem, dass CO2, wenn man es nur aus
der Umgebungsluft nimmt,
00:39:41.180 --> 00:39:47.540
es in geringen Konzentrationen vorhanden
ist. Und ich glaube, diese Anlage
00:39:47.540 --> 00:39:52.530
produziert ein paar 10 Milliliter
Treibstoff pro Tag, an einem guten
00:39:52.530 --> 00:39:58.340
Sonnentag. Das ist halt auch nicht viel,
und das ist ein relativ großes Ding.
00:39:58.340 --> 00:40:04.840
Das ist schon, weiß ich nicht, 6 oder 7
Meter Durchmesser oder sowas.
00:40:04.840 --> 00:40:09.570
Sieht relativ schwer aus, das in großem
Stil zu bauen. Kann man nicht mal eben so
00:40:09.570 --> 00:40:18.351
in größeren Mengen machen. Dann möchte ich
noch dieses Argument anbringen. "Wer soll
00:40:18.351 --> 00:40:25.251
das bezahlen?" wird oft gefragt. Und das
ist jetzt mehr so eine Fragestellung, die
00:40:25.251 --> 00:40:33.170
auch jeder für sich mal mitnehmen kann.
Was ist eigentlich mit der ganzen Energie,
00:40:33.170 --> 00:40:40.010
aus der bereits ein wirtschaftlicher
Nutzen gezogen wurde? Man hat im Moment
00:40:40.010 --> 00:40:47.590
300 ppm, 300 irgendwas ppm, CO2 in der
Luft im Durchschnitt.
00:40:47.590 --> 00:40:50.300
Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum
Pischel: Bitte?
00:40:50.300 --> 00:40:54.310
Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum
Pischel: 400.
00:40:54.310 --> 00:41:02.041
Zuruf aus dem Publikum: Etwas mehr.
Sebastian Pischel: Ja, gut. Auf jeden Fall
00:41:02.041 --> 00:41:07.560
deutlich mehr als die 100 irgendwas ppm.
Weiß da auch jemand was Genaueres? Das ist
00:41:07.560 --> 00:41:09.560
tatsächlich.
Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum
00:41:09.560 --> 00:41:11.770
Pischel: Bitte?
Zuruf aus dem Publikum: Wir sind von 200
00:41:11.770 --> 00:41:15.220
auf 400 ppm in den letzten 150 Jahren.
Pischel: Gerundet oder genau?
00:41:15.220 --> 00:41:18.670
Zuruf aus dem Publikum: Pi mal Daumen.
Zuruf aus dem Publikum: Was hat er gesagt?
00:41:18.670 --> 00:41:23.060
Pischel: Wir sind von 200 auf 400 ppm in
den letzten - 150.000 Jahren?
00:41:23.060 --> 00:41:26.240
Zuruf aus dem Publikum: 150
Pischel: Oh, 150.
00:41:26.240 --> 00:41:29.766
Gelächter
Pischel: Ups.
00:41:29.766 --> 00:41:38.980
Ja. Wie gesagt, ich wäre eigentlich eher
darauf hinaus - diese 200 ppm Differenz
00:41:38.980 --> 00:41:46.010
sind irgendwann mal in der Erde gewesen,
in Form von Erdöl, Kohle. Und das
00:41:46.010 --> 00:41:53.620
übersetzt sich in einen Energiebetrag. Das
übersetzt sich in, im Prinzip, Geld und
00:41:53.620 --> 00:41:57.090
davon haben Generationen vor uns
profitiert, indem sie das aus dem Boden
00:41:57.090 --> 00:42:05.050
geholt haben. Jetzt ist der "Abfall" CO2
in der Luft und damit wurde eine Menge
00:42:05.050 --> 00:42:12.520
bezahlt. Und jetzt zu überlegen, naja, wir
können uns das nicht leisten das alles
00:42:12.520 --> 00:42:17.990
wieder in den Boden zurück zu stopfen, das
kann durchaus sein, dass das um
00:42:17.990 --> 00:42:23.050
Geldbeträge geht, die wir uns nicht einmal
vorstellen können. Ich habe noch nicht die
00:42:23.050 --> 00:42:27.860
Zeit gefunden, mir das mal anzugucken,
auszurechnen. Aber ich kann mir vorstellen
00:42:27.860 --> 00:42:33.310
das wird etliche Jahrzehnte
Bruttosozialprodukt, Bruttoinlandsprodukt,
00:42:33.310 --> 00:42:39.310
von größeren Industrienationen sein. Und
es ist klar, dass man das nicht mal eben
00:42:39.310 --> 00:42:43.650
so in paar Jahren wieder aufbringen kann
und will. Aber dann zu sagen:
00:42:43.650 --> 00:42:48.410
"Na ja, können wir nicht, haben wir schon
ausgegeben das Geld. Können wir leider
00:42:48.410 --> 00:42:53.730
nicht wieder zurücknehmen." Keine Ahnung.
Aber das sind dann eben auch politische
00:42:53.730 --> 00:42:58.706
und Gesellschaftsfragen. Die fallen nicht
so sehr in meinen Bereich. Aber es gibt
00:42:58.706 --> 00:43:02.500
sicherlich unter euch Leute, die sich
darüber Gedanken gemacht haben, die
00:43:02.500 --> 00:43:06.880
darüber mehr wissen. Das würde ich
eigentlich sehr gerne mehr ins Rampenlicht
00:43:06.880 --> 00:43:13.790
geholt haben. Einfach mal in Kontext zu
setzen - Wer hat eigentlich wovon wie viel
00:43:13.790 --> 00:43:17.060
profitiert?
Also, am Schluss kommen eigentlich
00:43:17.060 --> 00:43:23.210
sämtliche Debatten, die wir gerade führen,
auf Gerechtigkeits-, Verteilungs-,
00:43:23.210 --> 00:43:32.680
Aufteilungsdebatten hinaus. So, damit will
ich langsam schließen. Chemie ist eine
00:43:32.680 --> 00:43:35.620
interessante Sache, und es ist nicht immer
nur das, was knallt und stinkt,
00:43:35.620 --> 00:43:38.870
wie der berühmte Spruch ist. Man kann
interessante Sachen machen, man kann auch
00:43:38.870 --> 00:43:44.900
als Computer affiner Mensch Dinge machen.
Es werden inzwischen sehr interessante
00:43:44.900 --> 00:43:48.910
quantenchemische Rechnungen gemacht. Man
modelliert tatsächlich Elektronenwolken,
00:43:48.910 --> 00:43:53.460
die um Atomkerne fliegen, und versucht,
auf der Basis Voraussagen zu machen:
00:43:53.460 --> 00:43:58.610
Funktioniert ein bestimmtes Material? Hat
es eine bestimmte Energie? Hat es eine
00:43:58.610 --> 00:44:02.310
bestimmte Energiebindung? Kann ich damit
etwas anfangen oder nicht? Aktuell sind
00:44:02.310 --> 00:44:08.180
die Voraussagen noch nicht besonders gut,
aber überhaupt möglich. Im Vergleich zu
00:44:08.180 --> 00:44:12.030
vor zehn Jahren hat man dann eine Woche
lang gerechnet, das, was man heute in
00:44:12.030 --> 00:44:19.390
einer Stunde berechnet. Da ist auch noch
viel zu holen. Und da ich auch gesehen
00:44:19.390 --> 00:44:25.230
habe, dass dieser Streit
Brennstoffzellenauto - Elektro-Auto, da
00:44:25.230 --> 00:44:31.081
sind halt auch viel politische und
finanzielle, kurzfristig wirtschaftliche
00:44:31.081 --> 00:44:35.170
Interessen dahinter. Wir möchten jetzt
etwas verkaufen. Das ist nicht so wichtig,
00:44:35.170 --> 00:44:38.700
ob das jetzt irgendwie in zehn, zwanzig
Jahren Problem wird. Hauptsache, unsere
00:44:38.700 --> 00:44:44.333
Quartalszahlen sind gut. Darüber müssen
wir auch viel reden.
00:44:44.333 --> 00:44:52.477
So, damit möchte ich schließen mit einigen
meiner am meisten konsumierten Podcasts:
00:44:52.477 --> 00:44:56.520
"Methodisch Inkorrekt", wie gesagt.
"Forschergeist" ist auch ein sehr schöner
00:44:56.520 --> 00:45:00.971
Podcast, da gibt es auch einige Folgen,
die sich sehr spezifisch mit Themen
00:45:00.971 --> 00:45:05.270
beschäftigen, die ich hier angerissen
habe. "Mikroökonomen" habe ich bisher bloß
00:45:05.270 --> 00:45:09.470
mal ein, zwei Folgen reingehört. Aber da
gibt es auch das. Die beschäftigen sich
00:45:09.470 --> 00:45:15.440
hauptsächlich mit Wirtschaft und dem
ökonomischen Anteil von Energie, aber
00:45:15.440 --> 00:45:20.565
haben auch ein paar interessante Folgen
dazu, warum Strompreise so entstehen, wie
00:45:20.565 --> 00:45:25.330
sie sind. Wer möchte, kann sich den
Vortrag, den ich dieses Jahr auf dem Camp
00:45:25.330 --> 00:45:29.410
gehalten habe, ansehen, wo ich ein
bisschen mehr darauf den Fokus gelegt
00:45:29.410 --> 00:45:33.987
habe, wie kriegt man das hin mit dem
Wasserstoff aus dem Sonnenlicht erzeugen?
00:45:33.987 --> 00:45:39.000
Da gab es noch einen weiteren Talk, bei
dem es darum ging, wie kriegt man Power-
00:45:39.000 --> 00:45:46.650
to-X, heißt quasi, alles an Energieträger
abstrahiert, grob gesagt. Und auch auf
00:45:46.650 --> 00:45:50.660
diesem Kongress wird es noch mindestens
zwei Vorträge geben, die ich persönlich
00:45:50.660 --> 00:45:54.191
sehr interessant finde, weil das ist auch
die Sache, über Recycling müssen wir
00:45:54.191 --> 00:45:57.410
definitiv auch sprechen. Wir können uns
das nicht leisten, sämtliche Batterien,
00:45:57.410 --> 00:46:02.270
die kaputt sind, einfach irgendwo in die
Erde zu verbuddeln, weil wir haben ja viel
00:46:02.270 --> 00:46:07.220
Energie reingesteckt, um dieses Material
überhaupt zu gewinnen. Und auf der
00:46:07.220 --> 00:46:13.100
Chaos West Bühne wird ein Vortrag darum
gehen: Was passiert eigentlich, wenn ich
00:46:13.100 --> 00:46:19.412
so eine Batterie beschädige? Was sind die
Folgen davon? Bin ich auch sehr gespannt,
00:46:19.412 --> 00:46:24.120
was dabei kommt. Und wie gesagt, wenn
jemand irgendwie sagt:
00:46:24.120 --> 00:46:27.788
"Hey, ich hab da etwas ganz Interessantes,
hast du das gehört?"
00:46:27.788 --> 00:46:35.599
Sagt es mir, kommt auf mich zu. Ihr könnt,
Moment, Kontakt kommt gleich. Genau. Und
00:46:35.599 --> 00:46:41.350
am Schluss, natürlich kann ich über das
HCB kaum reden, ohne tatsächlich den
00:46:41.350 --> 00:46:45.370
Podcast der Helmholtz-Gemeinschaft zu
erwähnen. Den habe ich bei weitem nicht
00:46:45.370 --> 00:46:52.560
durchgehört, aber hochinteressant und
produziert von dem hervorragenden Holger
00:46:52.560 --> 00:46:56.070
Klein.
Hallo Holgi. Der unter anderem auch
00:46:56.070 --> 00:46:59.580
tatsächlich mein Arbeitsgruppenleiter
interviewt hat, damals, als er gerade erst
00:46:59.580 --> 00:47:05.270
ein Jahr hier am Institut war.
Roel van de Krol ist derjenige, der mich
00:47:05.270 --> 00:47:11.690
tatsächlich inspiriert hat, mich mit
diesem Forschungsfeld zu beschäftigen. Und
00:47:11.690 --> 00:47:15.680
dem inzwischen in Ruhestand gegangenen
stellvertretenden Institutsleiter
00:47:15.680 --> 00:47:22.570
Sebastian Fiechter, der mich persönlich
betreut und mentored hat und dafür auch
00:47:22.570 --> 00:47:26.520
beigetragen hat, dass das alles so weit
gekommen ist, dass ich an diesem
00:47:26.520 --> 00:47:32.270
Forschungsfeld Spaß gehabt habe, dass ich
Ergebnisse erzeugen konnte, dass ich auch
00:47:32.270 --> 00:47:38.430
jetzt Wissen habe, was ich wieder
weitergeben kann. Und zum Schluss
00:47:38.430 --> 00:47:45.890
Feedback. Ich würde total gerne wissen:
Ist das zu chemisch, zu technisch? Möchtet
00:47:45.890 --> 00:47:49.780
ihr mehr Chemie wissen? Möchtet ihr mehr
Details wissen? Möchtet ihr weniger
00:47:49.780 --> 00:47:51.055
wissen?
Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum
00:47:51.055 --> 00:47:58.670
Pischel: Okay, einer möchte
offensichtlich. Dect Nummer anrufen. Wenn
00:47:58.670 --> 00:48:03.510
ich ran gehe ist es schön, wenn nicht,
dann nochmal versuchen. Ich habe eine
00:48:03.510 --> 00:48:07.031
E-Mail Adresse für diesen Talk
eingerichtet, in die ich reingucke. Jetzt
00:48:07.031 --> 00:48:10.090
während des Kongresses und auch danach,
wenn noch Fragen irgendwann später
00:48:10.090 --> 00:48:16.700
aufkommen. Der Stream wird ja auch
irgendwann noch in 500 Jahren geguckt. Und
00:48:16.700 --> 00:48:20.920
damit kommen wir in der restlichen Zeit zu
noch Fragen und Antworten.
00:48:20.920 --> 00:48:29.292
Applaus
00:48:29.292 --> 00:48:31.370
Herald: Vielen herzlichen Dank für deinen
Talk.
00:48:31.370 --> 00:48:35.280
Wir haben ungefähr zehn Minuten für Q and
A. Wir machen bis Viertel nach Q and A.
00:48:35.280 --> 00:48:38.580
Alle, die jetzt schon früher rausgehen.
Bitte benutzt die linke oder die mittlere
00:48:38.580 --> 00:48:42.930
Tür, nicht jedoch die Tür, durch die ihr
reingekommen seid. Ihr haltet euch
00:48:42.930 --> 00:48:47.140
tendenziell links. Hilfreiche Engel,
Saalengel, winken euch und zeigen euch, wo
00:48:47.140 --> 00:48:50.190
die Abflugbahn ist. Links oder die
mittlere Tür, nicht die Tür, durch die
00:48:50.190 --> 00:48:54.980
hereingekommen seid. Wenn ihr Fragen habt,
dann stellt euch an die Mikrofone, macht
00:48:54.980 --> 00:48:59.841
euch kenntlich, wenn ihr was wissen wollt.
Ich glaube, da hinten an Mikrofon Nummer 6
00:48:59.841 --> 00:49:02.841
steht jemand? Ist das korrekt?
Dann frag du doch mal die erste Frage.
00:49:02.841 --> 00:49:07.470
Frage: Hallo. Also erst mal Danke für den
schönen Vortrag. Wenn es doch so ein
00:49:07.470 --> 00:49:11.940
Problem darstellt, den Wasserstoff zu
speichern, könnte man ihn dann nicht
00:49:11.940 --> 00:49:16.380
einfach über die vorhandenen Leitungen
verteilen? Also über das Erdgasnetz?
00:49:16.380 --> 00:49:23.020
Pischel: Ja, wird drüber nachgedacht.
Erdgas enthält auch ein Teil Wasserstoff.
00:49:23.020 --> 00:49:28.000
Ich weiß gerade nicht, wieviel Prozent
irgendwie ein paar wenige. Das Problem an
00:49:28.000 --> 00:49:32.510
Wasserstoff ist, der ist auch da speziell.
Der diffundiert nämlich durch Metallrohre
00:49:32.510 --> 00:49:38.041
durch. Das heißt, wenn man das Erdgasnetz
mit 100 Prozent Wasserstoff befüllt, dann
00:49:38.041 --> 00:49:42.930
kriegt man am Schluss nicht mehr das raus,
was man reingesteckt hat. Und Wasserstoff
00:49:42.930 --> 00:49:45.400
hat noch die Eigenschaft, dass es mit so
ziemlich allen Metallen
00:49:45.400 --> 00:49:49.610
Hydride bildet. Der Wasserstoff lagert
sich in das Metall ein, geht eine
00:49:49.610 --> 00:49:54.660
Verbindung ein. Und diese Hydride sind
dann eben nicht mehr das, wie man es von
00:49:54.660 --> 00:49:59.840
Metallen kennt, verformbar, zugfest,
sondern das ist spröde. Und man muss eben
00:49:59.840 --> 00:50:03.930
besondere Vorkehrungen treffen, um
Leitungen, die Wasserstoff führen sollen,
00:50:03.930 --> 00:50:07.090
zu beschichten, weil ansonsten diffundiert
er nicht nur in diese Leitungen rein, er
00:50:07.090 --> 00:50:09.500
macht die spröde. Und irgendwann platzt
die.
00:50:09.500 --> 00:50:15.390
Also einfach so eins zu eins übernehmen
geht leider nicht, also 10 Prozent geht,
00:50:15.390 --> 00:50:20.737
irgendwas in der Größenordnung. Deutlich
höhere Anteile wird irgendwann schwierig.
00:50:20.737 --> 00:50:23.890
Herald: So, wir haben eine Frage aus dem
Internet. Bitte schön.
00:50:23.890 --> 00:50:28.090
Frage: Ja, danke schön. Wie steht es um
den Wirkungsgrad der Energiespeicherung,
00:50:28.090 --> 00:50:31.440
der verschiedenen Möglichkeiten? Zum
Beispiel der Aufwand des Kühlens,
00:50:31.440 --> 00:50:35.060
Komprimierens, Transportierens bei
Wasserstoff und dem Laden und Rumschleppen
00:50:35.060 --> 00:50:40.030
von Batterien? Kommt da die Batterie im
Allgemeinen nicht am besten weg?
00:50:40.030 --> 00:50:43.540
Pischel: Die Frage kann ich jetzt so nicht
beantworten, weil da eine ganze Menge
00:50:43.540 --> 00:50:49.750
Faktoren reinfallen. Ich hab mal ein paar
Diagramme angeguckt, wo das ein bisschen
00:50:49.750 --> 00:50:54.310
aufgedröselt wird, weil man bei der
Wasserstoffverflüssigung viele, viele
00:50:54.310 --> 00:50:59.640
Schritte braucht und beim Batterieladen
und -entladen halt nur wenige. Und die
00:50:59.640 --> 00:51:03.170
Wirkungsgrade multiplizieren sich
miteinander. Aber es kommt halt auch
00:51:03.170 --> 00:51:05.360
darauf an: Wo macht man das? Bei welchen
Temperaturen, unter welchen
00:51:05.360 --> 00:51:10.460
Randbedingungen? Deswegen, ein klares
Vielleicht. Keine Ahnung.
00:51:10.460 --> 00:51:13.280
Herald: Gut, die nächste Frage von
Mikrofon Nummer 1 bitte.
00:51:13.280 --> 00:51:17.770
Frage: Danke für diesen interessanten
Talk. Ich hab mal eine Frage zu
00:51:17.770 --> 00:51:23.730
Wasserstoff. Vor ca. 35 Jahren war ich mal
Hiwi am Max-Planck-Institut und damals war
00:51:23.730 --> 00:51:29.950
der letzte heiße Scheiß Wasserstoff in
Metallgittern einzulagern. Dann hat es ein
00:51:29.950 --> 00:51:33.980
bisschen geknistert, das Volumen hat sich
um 30 Prozent erhöht und bei 400 Grad
00:51:33.980 --> 00:51:39.840
Celsius konnte man den Wasserstoff auch
wieder raus quellen. Das galt damals als
00:51:39.840 --> 00:51:44.580
das heiße Ding, weil man konnte es auch
sehr schön sicher einlagern. Wird an
00:51:44.580 --> 00:51:48.000
dieser Ecke noch geforscht, oder hat sich
das als ganz tot erwiesen?
00:51:48.000 --> 00:51:54.330
Pischel: Geforscht wird daran auf jeden
Fall. Stecke ich nicht wirklich drin in
00:51:54.330 --> 00:51:59.950
dem Bereich. Wie gerade schon erwähnt,
Wasserstoff bildet mit fast jedem Metall
00:51:59.950 --> 00:52:04.890
Hydride. Mit einigen ziemlich gut. Und
solche möchte man besonders gerne haben.
00:52:04.890 --> 00:52:10.470
Das sind dummerweise mitunter Edelmetalle
wie Palladium, Platin, irgendwie sowas was
00:52:10.470 --> 00:52:15.300
super teuer ist. Da kriegt man dann
teilweise ein Vielfaches des Volumens was
00:52:15.300 --> 00:52:20.940
flüssiger Wasserstoff, also wenn man sich
eine Patrone, einen Tank irgendwie aus
00:52:20.940 --> 00:52:23.940
Metallhydrid
vorstellt, wenn man die mit flüssigem
00:52:23.940 --> 00:52:26.930
Wasserstoff
füllen würde, kriegt man da nicht so viel
00:52:26.930 --> 00:52:30.610
rein, als wenn man das in dieses Hydrid
wie gerade angedeutet rein presst und dann
00:52:30.610 --> 00:52:35.000
durch Hitze wieder austreibt. Aber da hat
man auch wieder das Problem, man braucht
00:52:35.000 --> 00:52:39.910
halt das Metall, und das kann mitunter
teuer werden. Da wird glaube ich auch dran
00:52:39.910 --> 00:52:45.110
geforscht, das mit billigeren und leichter
verfügbaren Metallen zu machen. Und da
00:52:45.110 --> 00:52:50.260
wäre auch denkbar, so eine Art
Pfandflaschen-System zu machen, dass man
00:52:50.260 --> 00:52:57.150
dann sagt: Okay, man produziert diese gut
handhabbaren, aufgeladenen Hydridspeicher,
00:52:57.150 --> 00:53:03.590
vertreibt die als Patronen oder als
aufgeladene Zellen, benutzt die in seinem
00:53:03.590 --> 00:53:07.820
Gerät, setzt den Wasserstoff frei, nimmt
die entladenen Zellen wieder, bringt sie
00:53:07.820 --> 00:53:11.630
in eine Auffüllstation, da wird die wieder
aufgefüllt und kann damit so einen
00:53:11.630 --> 00:53:15.750
Kreislauf bauen. Dann hätte man das
Problem nicht, dass man flüssigen
00:53:15.750 --> 00:53:19.120
Wasserstoff oder gasförmigen Wasserstoff
unter hohem Druck hin und her schieben
00:53:19.120 --> 00:53:23.620
muss, sondern hat gut handhabbaren
Feststoff. Aber andererseits kostet halt
00:53:23.620 --> 00:53:28.810
auch das teure Material, bis man
tatsächlich etwas findet, was man billiger
00:53:28.810 --> 00:53:31.480
machen kann.
Herald: Vielen Dank für die Erklärung.
00:53:31.480 --> 00:53:36.750
Mikrofon Nummer Drei bitte. Immer schön
ran gehen, ganz nah ran.
00:53:36.750 --> 00:53:42.420
Frage: Alles klar. In der ersten Hälfte
2019 gab es diesen riesigen Bohei im
00:53:42.420 --> 00:53:46.590
Internet. Ich glaube es war die Uni Kiel,
die eine Lithium-Batterie, also nein,
00:53:46.590 --> 00:53:52.230
keine Lithium-Batterie mehr, sondern eine
Batterie, was du schon gesagt hattest, aus
00:53:52.230 --> 00:53:56.720
Silizium und Schwefel gebaut hatte. Mit
riesigen Zahlen, die dann durch die Gegend
00:53:56.720 --> 00:54:01.610
geworfen wurden, im Sinne von zehnfache
Kapazität des LiPo-Akkus et cetera et cetera.
00:54:01.610 --> 00:54:06.170
Gibt es da aus der Fachwelt mittlerweile
tatsächlich etwas Neues zu? Oder war das
00:54:06.170 --> 00:54:08.580
nur einer dieser wilden Hochdaten
Internet-Hypes?
00:54:08.580 --> 00:54:14.580
Pischel: Kann ich nichts zu sagen. Hab ich
nicht mitbekommen. Ich weiß, dass Silizium
00:54:14.580 --> 00:54:19.710
als Elektrodenmaterial beforscht wird und
eben die erwähnten Probleme hat. Diese
00:54:19.710 --> 00:54:21.760
spezielle Kombination kenne ich
tatsächlich nicht.
00:54:21.760 --> 00:54:25.050
Herald: Alles klar. Eine weitere Frage aus
dem Internet.
00:54:25.050 --> 00:54:29.580
Frage: Wie sieht es mit Zink-Sauerstoff-
Akkus aus? Hat das Zukunft?
00:54:29.580 --> 00:54:37.720
Pischel: Auch eine Materialkombination die
ich so nicht kenne. Es gibt Zink-Luft-
00:54:37.720 --> 00:54:43.170
Batterien, die werden gerne in Hörgeräten
eingesetzt, aber sind Einweg-Batterien. Ob
00:54:43.170 --> 00:54:50.410
es die inzwischen auch wiederaufladbar
gibt, weiß ich nicht. Und wie gut und wie
00:54:50.410 --> 00:54:53.360
lange das funktioniert. Das Problem ist
eben, wenn man Sauerstoff als Gas
00:54:53.360 --> 00:54:59.280
beteiligt hat, dann muss man den da rein
und auch wieder rauskriegen. Und Gase zu
00:54:59.280 --> 00:55:02.050
handhaben ist immer ein bisschen
schwieriger als irgendwas Flüssiges oder
00:55:02.050 --> 00:55:05.110
Festes. Aber im Detail kann ich dazu
nichts sagen.
00:55:05.110 --> 00:55:09.020
Herald: So, ich hoffe ihr ratet jetzt
nicht den Rest der Elementetabelle durch,
00:55:09.020 --> 00:55:12.187
ob man daraus auch Batterien machen kann
in unterschiedlichen Kombinationen. Eine
00:55:12.187 --> 00:55:16.145
Frage von Mikrofon Nummer Fünf, bitte!
Frage: Vielen Dank erst mal! Ich hatte
00:55:16.145 --> 00:55:20.580
sogar zwei kurze Fragen. Zum einen - Wie
kommt es, dass Wasserstoff sich bei
00:55:20.580 --> 00:55:26.870
Expansion erwärmt? Und zum anderen würde
mich noch der Vergleich der Wirkungsgrade
00:55:26.870 --> 00:55:32.260
zwischen Foto-Elektrolyse und dem Weg über
Photovoltaik und klassischer Elektrolyse
00:55:32.260 --> 00:55:41.210
interessieren.
Pischel: Dass es sich erwärmt - ist so!
NOTE Paragraph
00:55:41.210 --> 00:55:48.190
Naturkonstant, also nicht konstant, aber
eine Stoffeigenschaft. Wenn man sich dann
00:55:48.190 --> 00:55:53.060
irgendwann tatsächlich in Richtung
Quantenmechanik damit beschäftigt von
00:55:53.060 --> 00:55:58.650
wegen, was die Wellenfunktion oder wie
interagieren Wasserstoffatome tatsächlich
00:55:58.650 --> 00:56:03.410
auf so enger Ebene miteinander, kann man
irgendwie modellieren, nachvollziehen,
00:56:03.410 --> 00:56:08.650
warum das so ist. Es ist halt etwas, was
bei Wasserstoff speziell so ist und bei
00:56:08.650 --> 00:56:13.450
den allermeisten anderen nicht. Bei den
allermeisten, aber die allermeisten Gase,
00:56:13.450 --> 00:56:17.770
die man so behandelt, sind auch
zweiatomige oder größere. Campinggas, so
00:56:17.770 --> 00:56:25.570
Propan, das sind 9, 12, 11, 11 Atome oder
etwas, das sind wesentlich größere Dinger.
00:56:25.570 --> 00:56:30.450
Und das ist vom Vehralten her ganz anders
und viel weiter weg von diesem ganzen
00:56:30.450 --> 00:56:35.811
Konstrukt.
Die andere Frage war über die
00:56:35.811 --> 00:56:41.730
Wirkungsgrade, kann ich jetzt auch nur
ganz grob sagen. Solarzellen sind halt die
00:56:41.730 --> 00:56:47.570
Rekorde. Die besten sind gerade so bei 25,
26 Prozent. Elektrolyse läuft mit so 70 -
00:56:47.570 --> 00:56:55.660
80 Prozent Effizienz. Das heißt, netto ist
man dann bei 20 oder so.. Diese direkte
00:56:55.660 --> 00:57:00.500
Umwandlung von Licht in Wasserstoff bewegt
sich im Moment tatsächlich bei Rekord-
00:57:00.500 --> 00:57:03.180
Forschungsergebnissen im mittleren
Prozentbereich.
00:57:03.180 --> 00:57:11.210
Ich glaube 5, 6, 7 prozent oder sowas ist
gerade wirklich Bleeding Edge. Und 1, 2
00:57:11.210 --> 00:57:15.520
prozent kann man halbwegs reproduzierbar
hinkriegen, aber auch nicht mit vielen
00:57:15.520 --> 00:57:18.270
Materialien.
Da ist noch ein großer Unterschied.
00:57:18.270 --> 00:57:22.870
Herald: So, wir sind nun leider auch mit
der Zusatzspielzeit am Ende angekommen.
00:57:22.870 --> 00:57:26.480
Ich sehe, das dann noch eine ganze Reihe
Fragen gewesen wären. Du hast
00:57:26.480 --> 00:57:29.140
offensichtlich einen interessanten Talk
gehalten, über ein Thema, das viele
00:57:29.140 --> 00:57:32.110
Menschen sehr bewegt. Ihr könnt ihnen ja
später noch erwischen, er hat ja seine
00:57:32.110 --> 00:57:36.120
DECT-Nummer angegeben und ihr wisst wie er
heißt, oder ihr könnt in gleich an der
00:57:36.120 --> 00:57:39.453
Bühne noch abschnappen. Schön, dass ihr
alle da wart, danke für die Fragen. Vielen
00:57:39.453 --> 00:57:42.195
Dank an Sebastian Pischel! Großen Applaus
nochmal für den Talk, bitte!
00:57:42.195 --> 00:57:44.210
Applaus
00:57:44.210 --> 00:58:13.000
Untertitel erstellt von c3subtitles.de
im Jahr 20??. Mach mit und hilf uns!