36C3 - Energiespeicher von heute für die Energie von morgen

36C3 Vorspannmusik

Herald: Herzlich willkommen zu unserem
nächsten Talk "Energiespeicher von heute

für die Energie von morgen" mit Sebastian
Pischel. Ich mache es kurz. Erneuerbare

Energien, sind der heiße Scheiß. Aber was
genau gibt es da zu erforschen? Was geht

schon und was geht noch nicht? Das wird
uns jetzt Sebastian Pischel erzählen, der

übrigens vor zehn Jahren auf seinem
allerersten Kongress war, schon immer

gerne Sachen auseinandergenommen hat und
irgendwann nicht mehr aufhören wollte,

noch tiefer rein zu gucken, was im
Innersten der Geräte ist, und deswegen

besonders viel über Batterien herausfinden
wollte. Wir alle benutzen ständig

Batterien. Aber Sebastian wollte
rausfinden, was Batterien im Innersten

zusammenhält und was da heute noch
damit gemacht werden kann. Und deswegen

wünsche ich euch jetzt ganz viel
Spaß mit Sebastian. Vielen Dank.

Einen großen Applaus.

Applaus

Sebastian Pischel: Ja, herzlich
willkommen, es ist sehr voll. Hätte

ich nicht erwartet. Okay. Ja,
Energiespeicher von heute. Mir ist durch

meine Twitter Timeline gerollt immer
wieder Artikel und Meinungen über: Was ist

jetzt besser: Das batteriebetriebene
Automobil, das Brennstoffzellen betriebene

Automobil, eines von beidem? Und danach
habe ich mir das angesehen und dachte mir,

da erzählen eine Menge Leute sehr
halbgares Zeug, und es werden einzelne

Aspekte herausgegriffen, die eine
bestimmte Technologie besonders gut

aussehen lassen, aber eigentlich beide gar
nicht so richtig miteinander vergleichbar

sind. Als Bild schlage ich vor, wenn man
einen Pinguin in die Wüste setzt, dann

sieht er da nicht sonderlich gut aus. Wenn
man ein Kamel damit vergleicht, ist das

Kamel deutlich schneller. Wenn man jetzt
beide zusammen ins Meer packt, sieht der

Pinguin plötzlich ziemlich viel besser
aus. Und da das alles ein bisschen genauer

hinzugucken ist, dachte ich mir vielleicht
erzähle ich darüber ein bisschen was. Und

zwar, weil ich eigentlich einen ganz guten
Überblick über die ganze Geschichte habe.

Ich habe Chemie studiert, ganz klassisch
auf Diplom, habe angefangen mit

organischer Chemie, Biochemie und habe
dann im Verlauf des Studiums festgestellt:

Na ja, da ist die Laborpraxis nicht ganz
so mein Ding und bin dann erst auf

Brennstoffzellen und Wasserstoff
Technologie aufmerksam geworden. Dann

hatte ich einen studentische Hilfskraft-
Job am Fraunhofer-Institut für

Zuverlässigkeit und Micro-Integration, wo
es tatsächlich darum ging, Lithium-Ionen-

Batterien auf kleiner Skala zu bauen und
die potenziell sogar in eine Platine zu

integrieren. Also quasi das, was man heute
für ein paar Euro aus China sich liefern

kann, eine kleine Vertiefung rein gefräst,
Batterie eingebaut, Deckel drauf und man

hat eine eingebaute Batterie, nicht mehr
so wie üblich rangelötet. Und meinen

Abschluss habe ich gemacht am Helmholtz-
Zentrum Berlin.

Da in der Mitte, mitten in der Stadt, ist
die Technische Universität und das

Helmholtz-Zentrum hat zwei Standorte
einmal unten, rechts Adlershof und unten

links in Wannsee. Da stehen jeweils zwei
Großgeräte. Einmal der BER

Forschungsreaktor, beziehungsweise er
steht da noch, aber er wurde jetzt

kürzlich abgeschaltet. Nach drei Jahren
Vorlauf und guter Vorbereitung ist jetzt

vor kurzem der Abschluss gefeiert worden.
Der Reaktor wird jetzt in den nächsten

Jahren langsam heruntergefahren. An dem
Standort habe ich meine Forschung

betrieben, und an der anderen Stelle steht
das BESSY-II Synchrotron, wo dann eine

Menge Material-Untersuchungen gemacht
werden und auch eine Menge zu

Solarenergie, hauptsächlich die bekannte
Silizium-Solarzellen oder auch Perowskit-

Solarzellen geforscht werden und die
Materialeigenschaften und Struktur

untersucht wird. Zuerst, wenn es um einen
Energiespeicher geht, braucht man zwei

Dinge: Material und Platz dafür.
Energiedichte bildet sozusagen ab: einmal

auf der Hochachse die spezifische Energie
Wattstunden pro Kilogramm, ist also auf

die Masse bezogen. Da ist dann klar, man
sieht eine Blei-Batterie. Die normalen

Batterien sind relativ schwer. Unten sind
jetzt zum Beispiel Kondensatoren. Kennt

man auch von kleiner Skala, was man so auf
Platinen lötet. Die sind leicht und auf

der Achse quer ist die Leistung
pro Kilogramm aufgetragen.

Das heißt, wie schnell kriege
ich die Energie da raus? Das heißt, Metal

oxide capacitors, oder auch die
sogenannten Super Caps sind so ein

Schlüsselwort, die auch teilweise in dem
Kontext Elektromobilität zum Tragen

kommen. Die sind sehr schnell entladbar.
Allerdings sind das keine chemischen,

sondern eigentlich mehr physikalische
Energiespeicher. Was mich jetzt besonders

interessiert und was mein Fachgebiet eher
ist, sind Batterien und da oben

tatsächlich chemische Energieträger, also
das, was wir kennen das Benzin oder auch

Wasserstoff. Und dann schauen wir uns mal
ein Diagramm an, etwas aus der Nähe. Hier

ist mir die Achsenbeschriftung flöten
gegangen, sehe ich gerade. Hier ist die

Beschriftung ein bisschen anders. Hier
geht es jetzt um den Energieinhalt auf's

Volumen bezogen und Energieinhalt auf's
Gewicht bezogen. Auf's Volumen ist die

Achse quer, oder?

Lachen

Ja! Wichtig: habe ich im Studium gelernt
ganz toll hier zu zeigen. Man muss seine

Achsen beschriften, sonst passiert so was.
Applaus

Die Hochachse ist die volumetrische, aufs
Volumen bezogene Achse. Das sieht man

daran unten, Methan und Wasserstoff sind
gasförmig. Das heißt, man kriegt in einem

großen Volumen nur relativ wenig Energie
gespeichert. Das sieht dann anders aus,

wenn man diese Linie mal nach oben geht,
sieht man da Erdgas 200 bar. Das ist, was

wir als LPG Gas von der Tankstelle her
kennen, zum Beispiel. Oder dann eben

entsprechend darüber: Wasserstoff flüssig,
Wasserstoff hoch komprimiert, kryogener

Wasserstoff und dann ganz oben die
üblichen Treibstoffe Ethanol, Benzin,

Diesel. Oben sind sogar ein paar Metalle
aufgeführt. Graphit ist auch quasi nur

Kohlenstoff. Aluminium kann man auch
verbrennen, potenziell. Wer hat mal einen

Feuerlöscher in der Hand gehabt, wo ABC
draufsteht? Mal Hand heben!

Ja, so ziemlich jeder. Wer hat einen in
der Hand gehabt, wo Klasse D draufsteht?

Ja, ungefähr so 10, 15 Hände. Die
Feuerlöscher der Klasse D sind spezifisch

für Metallbrände, weil Metalle tatsächlich
so heiß und relativ schwer zu löschen

sind, dass man dafür spezielles
Löschmaterial braucht. Das spiegelt sich

hier auch wieder, dass die eben in der
Energiedichte ziemlich weit oben stehen.

Wir sehen hier, ich zeig es vielleicht
mal. Geht das mit der Maus? Nee, wird

leider nicht gezeigt. Schade. Unten links
in der Ecke sieht man dann Blei-Säure-

Akku. Das ist die bekannte Autobatterie.
Ist ziemlich weit unten, weil sie ist für

die Energie, die sie speichert, ziemlich
schwer.

Darüber kommen dann die anderen Batterien:
NiMH ist was man heutzutage üblich in

Fernbedienungen oder z.B. das Mystery-
Hack-Badge reinsteckt. Alkali-Mangan sind

die bekannten, nicht aufladbaren
Einwegzellen. Und über den Lithium-Ionen

Akku möchte ich ein bisschen mehr reden,
weil auch dieses Jahr, wie auch schon im

Text angekündigt, der Nobelpreis dafür
vergeben wurde, für die Entwicklung dieser

Technologie. Und auch hier nochmal die
Frage: Wer von euch hat ein Gerät, was mit

einem Lithium-Ionen Akku betrieben wird?
Lachen

Zwei Geräte? Drei? Fünf? Zwanzig? Langsam
werden die Hände weniger. Alle haben sie.

Klar. Die Technik ist absolut verbreitet.
Was heißt Lithium-Ionen überhaupt? Lithium

ist ein Alkalimetall, das dritte Element
überhaupt, also Ordnungszahl 3, da oben.

Es hat drei Elektronen um den Kern herum,
und wenn man von dem Atom ein Elektron

abzieht, spricht man von einem Ion. Das
heißt, dass ein positiv geladener

Lithiumkern, und der transportiert im
Endeffekt die Ladung in dieser Art

Batterie oder Akku.
Das sind die drei Herren, die diesen

Nobelpreis bekommen haben dieses Jahr der
Herr John B. Goodenough.

Lachen

Es wird gerätselt, ob sich seine Eltern auch dabei
mit einem Augenzwinkern gedacht haben, als

sie dieses B hinzugefügt haben. Der Herr
Stanley Whittingham und Akira Yoshino.

Das Nobelpreiskomitee hat ganz schöne
öffentlich verfügbare Dokumentationen

bereitgestellt, an deren Beispiel ich
jetzt mal grob erklären möchte, was da

innen drin passiert. Das ist erst einmal
die erste Iterationen, wo noch an der

Anode tatsächlich ein Block Lithium Metall
verwendet wird. Wer hatte Chemie in der

Schule? Leistungskurs? Oh, da wird es
dünn. Eigentlich hatten alle, wer hat denn

mal ein Stückchen Natrium in Wasser
geschmissen?

Ah! Weit mehr als die Hälfte, das spritzt
und brennt und explodiert. Das Zeug ist

halt, also sämtliche Alkalimetalle sind
hoch reaktiv mit Wasser. Das heißt, es ist

schon ein gewisses Problem da, einen
ganzen Block in so eine Batterie

einzubauen. Das ist auch der Grund,
weswegen man diese Batterien nicht öffnen

sollte. Weil die Luftfeuchtigkeit schon
die reinkommt, reicht, um mit dem Metall,

was da drinnen gespeichert ist, zu
reagieren. Und ja, dann wird es warm und

bunt. So, zurück zu der Batterie selber.
Das heißt, wir haben an der Anode das

Lithiummetall gibt sein Elektron ab oder
wird durch das elektrische Feld beim

Aufladen dazu gezwungen, überredet. Wenn
die Batterie aufgeladen ist, fließt das

Elektron durch den Verbraucher auf die
andere Seite zurück und wird in dieser

Iteration in einem Material Titan-Disulfid
eingelagert. Titan ist auch ein Metall,

relativ bekannt eigentlich. Weiße
Wandfarbe kennt auch jeder. Titandioxid ist

ein total bekanntes und verbreitetes
Pigment. Hier ist es halt das Schwefel-

Analogon, das Disulfid. An der Batterie,
die hat funktioniert. Man sieht hier zwei

Volt Zellspannung ist schon mal deutlich
mehr als eine normale Batterie, die 1,5

Volt. Das Problem dabei war: Das Ding
zersetzt sich einfach chemisch mit der

Zeit. Nächste Iteration: Kobaltoxid. Das
war jetzt stabil und diese Batterie war

halt nicht nach zwei, dreimal Aufladen und
Entladen dann einfach kaputt.

Außerdem war die Zellspannung noch ein
bisschen größer. Auf der Anodenseite ist

es erst einmal bei dem Lithiummetall
geblieben, bei dem Block, und am Schluss

kam dann die Innovation. Okay, wenn ich
diesen Metallblock loswerden möchte, wie

kann ich da, wie komme ich da außen rum?
Und da hat Yoshino rausgefunden: Hey, wir

nehmen Grafit, also quasi das, woraus man
Bleistiftminen auch macht. Graphit hat so

eine Wabenstruktur. So Karnickeldraht
sozusagen, und das sind Schichten, die

parallel übereinander aufgeschichtet sind,
und dazwischen ist Platz, und dazwischen

passt Lithium als Ion gut dazwischen.
Tatsächlich, da Ordnungszahl drei, ist es

wirklich fast das kleinste Atom, was man
sich denken kann. Dementsprechend braucht

es auch nicht viel Platz. Und das kann man
eben in Graphit oder Petrol-Koks quasi -

also nicht das zum Schnüffeln, sondern das
zum Verbrennen - kann man das einlagern

und hat plötzlich nicht mehr diesen hoch
reaktiven Metallblock oder Metallschicht,

sondern hat etwas besser Handhabbares. Und
das in Kombination hat sich dann dazu

entwickelt, was wir heutzutage in allen
unseren Geräten drinne haben. Was nicht so

mein Fachgebiet ist, aber was natürlich
auch diskutiert werden muss, ist, woher

kriegt man diese Materialien eigentlich?
Kobaltoxid insbesondere ist viel im

Gespräch, weil die Hauptquelle aus den so
genannten Coltanvorkommen hauptsächlich in

Zentralafrika kommen. Coltan ist eine
Zusammensetzung aus Columbit und Tantalit.

Das sind zwei Minerale, die eng
verheiratet miteinander in den

Lagerstätten abgebaut werden und die
hauptsächlich in Zentralafrika vorkommen.

Columbit ist eine Quelle für das Element
Niob und Tantalit, wie der Name schon sagt

Tantal. Und die bringen aber in
Vergesellschaftung auch immer Kobalt mit

zusammen. Irgendetwas hat sich die Natur
dabei gedacht. Auf jeden Fall sind die

irgendwie immer an der gleichen Stelle
rauszuholen. Und an nicht vielen Stellen sonst.

Dann ist die Diskussion, wo kriegen
wir das Ganze Lithium her? Das kommt dann

zu großen Teilen aus Südamerika und aus
China. Ähnliches Problem der Grafitanode.

Um besonders hochwertige Zellen zu
bekommen, braucht man eine bestimmte

Qualität von Graphit. Haupthersteller:
China. Das heißt, da ist dann die Frage,

möchte man mit den Chinesen denn jetzt
unbedingt einen Wirtschaftskrieg anfangen?

wenn die sagen können, dann kriegt ihr
halt keine Batteriematerialien mehr und

dann habt ihr halt auch keine Batterien
mehr, weil, die halten ja auch nicht ewig.

Mehr dazu kann man sich bei Methodisch
Inkorrekt nachhören. Ich höre ziemlich

viel Podcasts. Das kann man sich
vielleicht vorstellen, und möglicherweise

hat der ein oder andere den Hintergrund zu
dem.

Ich kann hochgradig empfehlen, wenn man
auch mal ein bisschen sich für

Wissenschaft interessiert: hört da mal
rein. Hochgradig interessant, macht viel

Spaß zu hören, auch einfach nur vom
Unterhaltungswert her, und man kann eine

Menge lernen. Was auch noch zu einer
Batterie dazugehört, ist der Elektrolyt,

also die Flüssigkeit zwischen den beiden
Elektroden. Denn man muss diese Lithium-

Ionen auch noch irgendwo drinnen aufheben.
Man kann das Metall nicht einfach von

einer Elektrode zur Nächsten wandern
lassen. Das muss irgendwie geschehen.

Dafür gibt es diesen Elektrolyten. Und
diese speziellen - Carbonate heißen Sie

mit Trivialnamen - Kohlensäureester haben
die Eigenschaft, dass Sie sehr polar sind

und aprotisch heißt, sie sind nicht
chemisch gesehen sauer. Weil es gibt

Lösungsmittel, die Ihre Wasserstoffatome -
hier sind ein Paar eingezeichnet, gibt

noch ein paar mehr - die ihre H- Atome abgeben
und dann so ähnlich wirken wie Wasser. Wir

hatten vorhin schon gesagt: Alkalimetalle
in Wasser - Schlechte Idee! Alkalimetall

in einem protischen Lösungsmittel - auch
nicht so gut. Das heißt, es gibt eine

bestimmte Anforderung an das
Lösungsmittel und diese Klasse von

Lösungsmitteln erfüllt die ganz gut und
lässt sich gut herstellen. Ist leider auch

hygroskopisch, ist wasseranziehend, das
heißt: muss gut abgekapselt werden. Das

ist auch der Grund, weswegen auf Batterien
immer darauf steht "Nicht öffnen, nicht

auseinander nehmen", weil die werden
einfach feucht. Und im besten Fall

verlieren die Batterien bloß ihre
Kapazität, weil das Material, was die

Energie transportiert, kaputtgeht,
wegreagiert. Im schlimmsten Fall wird es

dann warm, und man kriegt buntes Feuer.
Zum Beispiel auch so: Wer von euch hat so

eine Batterie mal auseinandergenommen,
zumindestens was da noch an kleinen

Platinchen außen dranhängt?
Gar nicht so viele, so 20 vielleicht. Ich

habe schon eine Menge Laptop-Akkus, Handy-
Akkus, alles Mögliche auseinander gebaut.

Da hängt immer so eine kleine Platine
davor, eine Schutzelektronik, die dafür

sorgt, dass die Batterie nicht zu tief
entladen wird und nicht zu sehr überladen

wird. Wenn man nämlich zu viel Energie
reingesteckt in diese Batterien, dann

bilden sich solche Metallstifte, Säulen,
Wiskers, sind Schnurrhaare quasi. Das sind

eben dünne, lange Strukturen aus Metall,
die dann bei zu hohen Spannungen wachsen.

Das in der Mitte ist der Separator, der
die beiden Teile der Batterie voneinander

trennt. Die pieken einfach durch und
machen einen Kurzschluss. Und dann hat man

ein Problem, wie z.B. das hier. Hat einer
von euch so ein Gerät gehabt und damit

Ärger gehabt? Das ist ein Samsung Galaxy
Note 7. Ich sehe eine Hand. Vielleicht

ist noch eine zweite dabei. Ich glaube,
das war vor anderthalb, zwei Jahren, da

gab es große Presse, dass diese Geräte
angefangen haben, aus heiterem Himmel

Feuer zu fangen, teilweise in der Tasche
des Eigentümers. Eher blöd. Was sich

hierbei herausgestellt hat, ist, da oben
sieht man ein Röntgen-Querschnitt. Diese

dünnen Linien sind die
Elektrodenschichten, und dieses etwas

dickere ist der Separator, und es hat sich
herausgestellt: Bei der Dimensionierung

und Herstellung dieser Batterien wurde
dieser Separator ein kleines bisschen zu

klein gewählt, und dann ist durch ein paar
Stöße irgendwie an der Ecke passiert, dass

sich so eine Elektrodenfolie so ein
bisschen verbogen hat. Dann haben die

Kontakt gekriegt. Dann hat sich damit die
Batterie intern kurzgeschlossen, entladen,

ist wärmer geworden, hat sich aufgebläht,
hat Feuer gefangen, und das Ergebnis sieht

man dann daneben: nicht so gut. Das ist
halt eben auch etwas, was man bei

sämtlichen Energiespeichern nicht loswird.
Man muss irgendwie sicher bekommen, und

man muss sie handhaben können. Nicht nur
der Platzbedarf und das Gewicht spielt 'ne

Rolle.
Deswegen sind Lithium-Ionen-Batterien ja

auch so verbreitet, weil sie einfach
deutlich leichter sind als die Nickel-

Cadmium/Nickel-Metalhydrit-Batterien zum
Beispiel und leistungsfähiger.

Was aktuell noch geforscht wird, sind zum

Beispiel neue Elektroden-Materialien, um
eben dieses Problem mit dem Kobalt

loszuwerden. Kobalt-Oxid funktioniert sehr
gut. Es gibt Bestrebungen, das hat man,

glaube ich, auch durch Pressemitteilungen
von Tesla oder sowas und anderen Firmen,

die grad an Entwicklungen forschen, gehört
das Nickel ersetzt wird. Kobalt und Nickel

sind sich einigermaßen ähnlich, stehen
nebeneinander im Periodensystem und man

kann Nickel ersetzen und den Kobalt-Anteil
reduzieren. Nickel hat auch Probleme, weiß

vielleicht der eine oder andere, der
dagegen allergisch ist. Nickel verursacht

Kontakt-Allergien; also auch nicht so
problemlos. Man muss eben gucken, welches

Problem kann man handhaben und welches
muss man, welches muss man einfach

eingehen? Ganz interessant, man kann
dieses Kobalt-Oxid durch Silizium

ersetzen. Man kann tatsächlich wie auch
Mikrochips aus dünnen Silizium-Wafern

gefertigt werden; Man kann dieses Material
nehmen, auf 'ne bestimmte Art und Weise

aufbereiten und als Elektrode für so'ne
Batterie benutzen. Und tatsächlich ist es

auch eine Gitterstruktur, wo auch diese
Lithium-Ionen gut reinpassen in die

Zwischenräume. Tatsächlich ist die
Kapazität noch einige Male größer als mit

dem Kobalt-Oxid. Das Problem ist, dass
funktioniert zwei, dreimal... weil

dadurch, dass das Silizium das Lithium als
Fremdmetall aufnimmt, quillt das Ganze auf

- wird größer - also wirklich physikalisch
größer, wird... beim Entladen schrumpft es

wieder, und dann bilden sich Risse, und
nach wenigen Lade/Entladezyklen hat man

dann keine schöne, glatte Elektrode mehr,
sondern dann hat man Krümel. Und dann ist

die Batterie kaputt. Das ist einer der...
eins der Felder, an denen aktuell

geforscht wird. Wie kriegt man, also
kriegt man Silizium tatsächlich in den

Griff, dass man' als Elektroden-Material
benutzen kann? Und auch da wird geforscht,

um zum Beispiel das Problem loszuwerden,
dass man überhaupt darüber diskutieren

muss:
>>Ja, Kobalt, Afrika, politische

Probleme<<, wir haben nicht genug Material
für das alles. Elektrolyte, das gleiche...

Metallionen, is 'ne ganz witzige Anekdote.
Der Herr Goodenough hat in den 80ern,

als die Grundlagenforschung für seine
Entwicklung stattgefunden hat, auch schon

über Natrium als Energie... also als
Metall, was dann diesen Hin-und... diesen

Transfer, dieses Hin-und-her-Pendeln
zwischen den Elektroden übernimmt... Davon

ist heute nicht wirklich was bekannt,
jedenfalls nicht in der öffentlichen

Presse. Geforscht wird daran trotzdem.
Also es gibt zum Beispiel Natrium-Sulfid-

Batterien, die funktionieren sehr gut.
Allerdings brauchen die Temperaturen um

200 Grad, bis sie vernünftig
funktionieren. Bei Raumtemperatur gehen

die nicht. Das ist praktisch für so etwas
wie Blockheizkraftwerke oder Lkws oder

irgendwie große, große Dinge, die heiß
werden und heiß bleiben können. Aber für

den Alltagsgebrauch, selbst für ein
Auto... Kann man nicht anwenden. Aber

möglicherweise findet man damit 'was, was
man so ähnlich wie so 'ne Lithium-Ionen-

Batterie bauen kann. Und Natrium haben wir
wirklich reichlich. Man geht an

irgendeinen Ozean, hat Natriumchlorid,
Salz, in rauen Mengen kann das problemlos

daraus schöpfen, hat Natriumionen ohne
Ende. Dann haben wir zum Beispiel auch das

Problem mit dem Lithium aus Südamerika und
politisch fragwürdige Quellen nicht mehr,

oder Abhängigkeit von China.
Dann noch ein bisschen zu Wasserstoff, da

steck' ich nicht so sehr drin, deswegen
etwas grober. Das ist ein Zustandsdiagramm

von Wasserstoff. Wasserstoff ist
speziell...

Wer kennt aus Camping zum Beispiel diese
Gasbrenner, die man mit so Kartuschen,

oder diesen großen Propangas-Flaschen
betreibt? Ja, 80, 90 Prozent bestimmt. Wer

hat schon mal aus Versehen das Ventil
aufgemacht und den Schlauch abgeschraubt?

Ja, 'n paar. Oder anderes Beispiel: Wer
hat schon mal ein Feuerzeug nachgefüllt?

Ah, fast alle. Wenn man das nicht richtig
macht, dann zischt es und es wird ziemlich

kalt. Das heißt in der Chemie Joule-
Thompson-Effekt. Also dass, wenn man

ein verflüssigtes komprimiertes Gas
plötzlich entspannt wird, das heißt,

es steht in dem Behälter unter Druck,
man macht das Ventil auf,

es entweicht an die Atmosphäre,
der Druck ist plötzlich nur noch

Atmosphärendruck, und dann wird es kalt.
Das ist bei den meisten Gasen so. Bei

Wasserstoff nicht, der wird heiß. Und das
ist blöd, wenn man jetzt ein Leck in einem

Wasserstofftank hat. Das sind zum Beispiel
Vorsichtsmaßnahmen, da müssen sich... also

in der Raumfahrt, wo Raketen mit
Wasserstoff betrieben werden, das ist zum

Beispiel etwas, worauf man sehr gut
aufpassen muss. Dann sind hier in diesem

Diagramm noch drei Bereiche ausgezeichnet:
Nummer 1 ganz links da, auf dieser

orangefarbenen Linie ist Liquid-Storage,
Flüssig-Wasserstoff. Und da sieht man vor

allen Dingen, wenn man die Temperatur-
Achse sich oben anguckt: Wir sind bei -260

Grad, da ist nicht mehr viel Platz bis zum
absoluten Nullpunkt. Heißt auch kryogener

Wasserstoff. Weil der Wasserstoff nicht
flüssig zu kriegen ist oberhalb der

Temperatur, die von dieser orangenen Linie
eingefaßt wird. Wenn man, wenn man den

Wasserstoff wärmer macht, steht ja immer
noch unter Druck und ist immer noch hoch

komprimiert und relativ dicht. Aber da ist
ja nicht mehr unbedingt flüssig. Und wenn

man das Ganze dann zu höheren Temperaturen
geht und dann im Bereich 2 auf der rechten

Seite kommt, dann sieht man, diese Linien
zeigen an, was unter welchem Druck bei

welcher Temperatur steht, und hat dann 500
bar.

Normalerweise sind so eine
Druckgasflasche, wo man Schweiss- Gas oder sowas her

kriegt. Üblicherweise im Handel sind
meistens 200, maximal 300 bar. Dadurch,

dass dieses Diagramm bis 1000 hochgeht,
das zeigt schon, Wasserstoff braucht ein

bisschen Überzeugungsarbeit, um sich
verdichten zu lassen. Und dann oben noch

der Bereich 3. Ist der trans- kritische Bereich.
Der kritische Punkt heißt der Bereich,

über dem der Zustand zwischen flüssig und
gasförmig zu einem, zu einem nicht mehr

auseinander haltbaren Gemisch wird. Das
heißt, es ist nicht wirklich flüssiger

Wasserstoff, ist nicht wirklich gasförmig,
irgendwas dazwischen. Aber auch dafür

braucht man sehr tiefe Temperaturen. Und
das ist z.B. eines der Argumente, was

gegen Wasserstoff-Betankung spricht. Da
das Material soweit runter zu kühlen und

zu verflüssigen
braucht eine Menge Energie, ihn kühl zu

halten braucht Infrastruktur und
Isolierbehälter. Wenn sowas angepiekst

wird und entweicht, ist... kann ein
Problem werden, weil zum Beispiel durch

den Thompson-Effekt, der beim Wasserstoff
für Erhitzung sorgt: Gefahrenpotenzial.

Und das heißt auch, wenn man sich
überlegt: Wo kann Wasserstoff gut

funktionieren? Meiner Ansicht nach vor
allen Dingen in Anwendungen, wo man viel

auf einmal braucht, an bekannten Orten, wo
man Zeit hat zum Betanken. Also das

Argument: Ja, ich brauch an der Tankstelle
fünf Minuten, um meinen Diesel voll zu

tanken. Aber mit Wasserstoff, das dauert
zehn, zwanzig Minuten, und danach muss ich

dann erst mal die Tankstelle wieder
erholen und runter kühlen. Das kann man

machen, aber für den Personenverkehr
eigentlich total sinnlos. Also ich würde

sagen, es ist klar, dass das auf großer
Skala nicht zu machen ist. Aus

Gefahrenaspekten, aus Handling, wie auch
immer. Aber man kann sich denken, dass man

Busse, Schiffe, vielleicht sogar Flugzeuge
mit Wasserstoff betanken kann, weil die

fliegen oder bewegen sich von wenigen
bekannten Punkten. Und man muss eben nicht

überall Tankstellen verstreuen, sondern
man hat bestimmte Positionen, wo man denn

den Treibstoff vorhalten kann und da auch
dann entsprechend sicher handhaben kann.

Und Individualverkehr damit auszustatten
kann man machen, wird auch gemacht. Ob das

auf großer Skala eine gute Idee ist, weiß
ich nicht. Aber deswegen zu sagen

Wasserstoff ist sinnlos, ist zu teuer,
braucht zu viel Energie, ist nicht

handhabbar, ist gefährlich finde ich auch
keine richtige Aussage. Man muss eben

hingucken: Was sind die Randbedingungen?
Was kann man vernünftig handhaben und dann

sagen: Okay, ich wähle den Speicher, den
Speicher, einen anderen Speicher.

Bei Batterien anders rum. Da muss man eben
immer das Material mit sich herumtragen.

Man hat die Batterie, die Elektronen,
Cobaltoxid, das Graphit, das ist immer da.

Das muss man immer mit sich herumtragen.
Und die Lithium-Ionen

gehen von
einer Seite auf die andere, geben dadurch

Energie ab oder nehmen welche auf. Aber
die Masse bleibt immer konstant, egal wie

voll der Akku ist. In der Schule gabs bei
uns so ein bisschen den Witz. Von wegen.

Ist jetzt eigentlich ein leerer Akku
leichter als ein voller Akku? Naja, das

sind ja weniger Elektronen drin. Und wenn
man jetzt über Flugzeuge nachdenkt, möchte

man vielleicht nicht ein Flugzeug bauen,
was man quasi was eine riesige fliegende

Batterie ist, weil man das Gewicht immer
mit sich herumtragen muss. Dann natürlich

noch: Was macht die Natur eigentlich? Die
linke Seite ist so ein grobes Schema von

was in jeder Pflanze passiert. Sonne strahlt auf
grüne Teile. Da läuft dann die Lichtreaktion der

Photosynthese ab, CO2 und Wasser werden
fixiert, und Sauerstoff kommt raus. Und

unten hat man als Speicher sogar größere
organische Moleküle. Etwas genauer

angeguckt, sieht das dann so aus.
Vielleicht kennt man das noch aus dem Bio

Unterricht, das zweistufige Foto System
und die Absorption der beiden Teile. Daran

kann man zum Beispiel auch sehr gut sofort
sehen: Warum sind Blätter grün? Naja. Im

blauen Bereich wird absorbiert. Je höher
der Peak ist, umso mehr Licht wird

eingefangen, das landet dann in diesen
roten, hellroten Bereichen, trifft auf die

Fotossystem-Zentren regt dann, angedeutet
durch den blauen Pfeil, regt dann dieses

Molekül an und über diese lange Kaskade
von verschiedenen komplizierten

Biomolekülen wird das dann durchgereicht,
und irgendwie macht daraus die Zelle dann

ihre Energie. So etwas kann man sehr
schwer tatsächlich nachbauen. Wird auch

gemacht. Es werden teilweise werden
einzelne von diesen, von diesen Kreisen ja

angedeutet. Vielleicht wird versucht, sie
zu isolieren und sich anzugucken. Wie

funktioniert das? Was für, was für Enzyme,
was für Proteine sind da drin? Manchmal

sind auch einzelne Metal-Zentren da drin.
Wie funktioniert das? Und können wir

darüber was lernen und das vielleicht in
für uns leichter umsetzbaren System

nachbauen? Gut, Peak wird
höher, heißt, absorbiert

mehr Energie, und in der Mitte ist dieses
Tal grün. Das heißt, das grüne Licht wird

einfach nicht absorbiert. Deswegen sieht
ein Blatt grün aus. Und noch eine andere

Vision ist zu sagen: Okay, können wir das als
Modell nehmen und das so ähnlich machen.

Wir haben ein künstliches Blatt. Ist der
Oberbegriff für diese, für diese ganze

ganze Forschungsrichtung zu sagen: Okay,
man nimmt sein Material, taucht es in

Wasser ein, man strahlt Sonnenlicht drauf
und kann dadurch so ähnlich, wie die

Pflanze mit ihren Blättern auch macht, das
Wasser aufspalten in Wasserstoff und

Sauerstoff, diesen Wasserstoff dann
einfangen, entweder verflüssigen oder eben

in der chemischen Industrie über
verschiedene Reaktionen zu größeren

Energieträgern weiter, weiter entwickeln.
Und potenziell kann man daraus auch dann

am Schluss wieder im Prinzip, was wir als
Benzin oder als fossile Energieträger

kennen, aber eben ursprünglich nur aus
Sonnenlicht gemacht. Wir haben dann nicht

mehr diesen Fall, dass wir dann aus
Jahrmillionen alten Ablagerungen aus der

Erde Material ausgraben müssen, sondern
wir können das selber machen. Das wäre

sozusagen vom Modell her das, was unter
klimaneutralen oder CO2 neutralen

Kraftstoffen gemeint ist. Man hat zwar
immer noch einen organischen Kraftstoff,

den man dann verbrennt. Methanol kann man
auch, mit Methanol kann man auch

Brennstoffzellen betreiben. Diesel, Benzin
würde man dann eben in herkömmlichen

Verbrennungs-Kraftmaschinen verwenden.
Aber da man das CO2, was in diesem

Brennstoff drin ist, vorher aus der Luft
gegriffen hat und nach diesem Schema in

den Kraftstoff eingebaut hat, wird es beim
Verbrennen wieder frei und man kommt auf

plus/minus Null. Da ist das größte
Problem, dass CO2 halt zum Glück immer

noch in ziemlich kleinen Konzentrationen
in der Luft vorkommt. Das heißt, es ist

ziemlich anstrengend, das CO2 aus der Luft
überhaupt rauszukriegen, um dann diese

Reaktion durchzuführen zu können. Also
auch da hängt ein riesen, riesen

Forschungsfeld, hängt da dran zu
gucken, was kann man damit machen? Wie

kommt man damit weiter?

Eine andere Version ist das,
was bisher gemacht wird

und auch relativ gut funktioniert schon,
ist, man nimmt Sonnenlicht, hat die

inzwischen ziemlich gut funktionierende
Silizium Solarzellen, die Wirkungsgrade

gehen inzwischen bis in die mittleren 20
Prozent hoch und erzeugt daraus

elektrischen Strom, betreibt Elektrolyse.
Man hält quasi zwei Elektroden in Wasser,

macht das gleiche wie eben angedeutet das
künstliche Blatt. Man trennt das Ganze in

Wasserstoff und Sauerstoff auf, sammelt
beide Gase ein und kann sie dann weiter

weiterverwenden. Der Umkehrprozess ist
dann das, was wir als Brennstoffzelle

kennen, und dort drüben auf der rechten
Seite ist der Kurzschlussweg, sozusagen

der, der diesen Umweg direkt umgeht. Das
ist, was in meiner Arbeitsgruppe relativ

viel bearbeitet wird. Okay, dieses, man
nimmt dieses hier gelb angedeutete

Material, also das ist tatsächlich ein
gelbes Pulver, was bisher mit zu den am

besten funktionierenden Materialien zählt.
Man strahlt da von Regenbogenfarben

angedeutet, man strahlt, da kommt das
komplette Spektrum drauf. Dieses gelbe

Material absorbiert die eine Hälfte, lässt
das gelb-rote langwellige durch. Das

trifft dann hinten auf eine zweite, noch
auf eine herkömmliche Silizium-Solarzelle,

kann da noch einmal Energie produzieren,
und die beiden tun sich zusammen und

können am Schluss dann genug genug Energie
und Spannung aufbringen, um diese Spaltung

direkt zu betreiben. Wenn das tatsächlich
zu einem großindustriell verfügbaren

Prozess kommen sollte, könnte das
zumindest ein Teil unserer Energieprobleme

lösen oder zumindest einen Beitrag
leisten. Dazu gibts dann auch noch andere

Überlegungen, die man machen muss. Wie
viel kriegt man da eigentlich raus? Wie

viele Flächen braucht man? Eine Zahl, die
ich noch so grob aus dem Vortrag meines

Professors kenne: Man müsste irgendwie pro
Tag mehrere hundert Quadratmeter

Solarzellen montieren. Bis 2050.
24/7. Ununterbrochen. Um das

hinzukriegen mit der komplett
Klimaneutralität bis dahin. Ist natürlich

komplett illusorisch. Man muss diese
Materialen alle erst produzieren. Man muss

die Solarzellen produzieren, man muss die
zu Modulen zusammenbauen, man muss die auf

Dächer schrauben, man muss die verdrahten,
die gehen inzwischen kaputt.

Das ist eben eine Vision. Klingt gut, aber
dann ist wieder die Sache - wie sieht es

aus mit der praktischen Umsetzbarkeit?
Komplett geht es nicht. Aber es kann in

bestimmten Teilen der Erde durchaus einen
guten Beitrag leisten. Dann habe ich hier

noch eine Pressemitteilung mitgebracht.
Das war grad diesen Sommer. Das ist der

Versuch, aus Sonnenlicht direkt, sie
nennen es glaube ich Kerosin, also auch

einen fossilen Brennstoff, quasi zu
erzeugen. An der Stelle wird das

allerdings nicht chemisch gemacht, sondern
einfach durch Konzentration von

Sonnenlicht. Da innen drinnen im Zentrum
dieses Spiegels ein Reaktor auf hohe

Temperaturen gebracht wird, 1200 Grad,
1500 Grad. Und dann mit speziellen

Katalysatoren, bei diesen Temperaturen
findet tatsächlich eine Reaktion statt,

das CO2 aus der Luft mit Wasser,
Luftfeuchtigkeit, wieder zusammengebracht

wird, um einen fossilen Brennstoff zu
erzeugen, der dann eben, wie vorhin schon

beschrieben, de facto CO2 neutral ist,
weil man den Kohlenstoff, den man da

drinnen verbrennt, vorher selber aus der
Luft raus geholt hat. Aber auch hier ist

das Problem, dass CO2, wenn man es nur aus
der Umgebungsluft nimmt,

es in geringen Konzentrationen vorhanden
ist. Und ich glaube, diese Anlage

produziert ein paar 10 Milliliter
Treibstoff pro Tag, an einem guten

Sonnentag. Das ist halt auch nicht viel,
und das ist ein relativ großes Ding.

Das ist schon, weiß ich nicht, 6 oder 7
Meter Durchmesser oder sowas.

Sieht relativ schwer aus, das in großem
Stil zu bauen. Kann man nicht mal eben so

in größeren Mengen machen. Dann möchte ich
noch dieses Argument anbringen. "Wer soll

das bezahlen?" wird oft gefragt. Und das
ist jetzt mehr so eine Fragestellung, die

auch jeder für sich mal mitnehmen kann.
Was ist eigentlich mit der ganzen Energie,

aus der bereits ein wirtschaftlicher
Nutzen gezogen wurde? Man hat im Moment

300 ppm, 300 irgendwas ppm, CO2 in der
Luft im Durchschnitt.

Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum
Pischel: Bitte?

Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum
Pischel: 400.

Zuruf aus dem Publikum: Etwas mehr.
Sebastian Pischel: Ja, gut. Auf jeden Fall

deutlich mehr als die 100 irgendwas ppm.
Weiß da auch jemand was Genaueres? Das ist

tatsächlich.
Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum

Pischel: Bitte?
Zuruf aus dem Publikum: Wir sind von 200

auf 400 ppm in den letzten 150 Jahren.
Pischel: Gerundet oder genau?

Zuruf aus dem Publikum: Pi mal Daumen.
Zuruf aus dem Publikum: Was hat er gesagt?

Pischel: Wir sind von 200 auf 400 ppm in
den letzten - 150.000 Jahren?

Zuruf aus dem Publikum: 150
Pischel: Oh, 150.

Gelächter
Pischel: Ups.

Ja. Wie gesagt, ich wäre eigentlich eher
darauf hinaus - diese 200 ppm Differenz

sind irgendwann mal in der Erde gewesen,
in Form von Erdöl, Kohle. Und das

übersetzt sich in einen Energiebetrag. Das
übersetzt sich in, im Prinzip, Geld und

davon haben Generationen vor uns
profitiert, indem sie das aus dem Boden

geholt haben. Jetzt ist der "Abfall" CO2
in der Luft und damit wurde eine Menge

bezahlt. Und jetzt zu überlegen, naja, wir
können uns das nicht leisten das alles

wieder in den Boden zurück zu stopfen, das
kann durchaus sein, dass das um

Geldbeträge geht, die wir uns nicht einmal
vorstellen können. Ich habe noch nicht die

Zeit gefunden, mir das mal anzugucken,
auszurechnen. Aber ich kann mir vorstellen

das wird etliche Jahrzehnte
Bruttosozialprodukt, Bruttoinlandsprodukt,

von größeren Industrienationen sein. Und
es ist klar, dass man das nicht mal eben

so in paar Jahren wieder aufbringen kann
und will. Aber dann zu sagen:

"Na ja, können wir nicht, haben wir schon
ausgegeben das Geld. Können wir leider

nicht wieder zurücknehmen." Keine Ahnung.
Aber das sind dann eben auch politische

und Gesellschaftsfragen. Die fallen nicht
so sehr in meinen Bereich. Aber es gibt

sicherlich unter euch Leute, die sich
darüber Gedanken gemacht haben, die

darüber mehr wissen. Das würde ich
eigentlich sehr gerne mehr ins Rampenlicht

geholt haben. Einfach mal in Kontext zu
setzen - Wer hat eigentlich wovon wie viel

profitiert?
Also, am Schluss kommen eigentlich

sämtliche Debatten, die wir gerade führen,
auf Gerechtigkeits-, Verteilungs-,

Aufteilungsdebatten hinaus. So, damit will
ich langsam schließen. Chemie ist eine

interessante Sache, und es ist nicht immer
nur das, was knallt und stinkt,

wie der berühmte Spruch ist. Man kann
interessante Sachen machen, man kann auch

als Computer affiner Mensch Dinge machen.
Es werden inzwischen sehr interessante

quantenchemische Rechnungen gemacht. Man
modelliert tatsächlich Elektronenwolken,

die um Atomkerne fliegen, und versucht,
auf der Basis Voraussagen zu machen:

Funktioniert ein bestimmtes Material? Hat
es eine bestimmte Energie? Hat es eine

bestimmte Energiebindung? Kann ich damit
etwas anfangen oder nicht? Aktuell sind

die Voraussagen noch nicht besonders gut,
aber überhaupt möglich. Im Vergleich zu

vor zehn Jahren hat man dann eine Woche
lang gerechnet, das, was man heute in

einer Stunde berechnet. Da ist auch noch
viel zu holen. Und da ich auch gesehen

habe, dass dieser Streit
Brennstoffzellenauto - Elektro-Auto, da

sind halt auch viel politische und
finanzielle, kurzfristig wirtschaftliche

Interessen dahinter. Wir möchten jetzt
etwas verkaufen. Das ist nicht so wichtig,

ob das jetzt irgendwie in zehn, zwanzig
Jahren Problem wird. Hauptsache, unsere

Quartalszahlen sind gut. Darüber müssen
wir auch viel reden.

So, damit möchte ich schließen mit einigen
meiner am meisten konsumierten Podcasts:

"Methodisch Inkorrekt", wie gesagt.
"Forschergeist" ist auch ein sehr schöner

Podcast, da gibt es auch einige Folgen,
die sich sehr spezifisch mit Themen

beschäftigen, die ich hier angerissen
habe. "Mikroökonomen" habe ich bisher bloß

mal ein, zwei Folgen reingehört. Aber da
gibt es auch das. Die beschäftigen sich

hauptsächlich mit Wirtschaft und dem
ökonomischen Anteil von Energie, aber

haben auch ein paar interessante Folgen
dazu, warum Strompreise so entstehen, wie

sie sind. Wer möchte, kann sich den
Vortrag, den ich dieses Jahr auf dem Camp

gehalten habe, ansehen, wo ich ein
bisschen mehr darauf den Fokus gelegt

habe, wie kriegt man das hin mit dem
Wasserstoff aus dem Sonnenlicht erzeugen?

Da gab es noch einen weiteren Talk, bei
dem es darum ging, wie kriegt man Power-

to-X, heißt quasi, alles an Energieträger
abstrahiert, grob gesagt. Und auch auf

diesem Kongress wird es noch mindestens
zwei Vorträge geben, die ich persönlich

sehr interessant finde, weil das ist auch
die Sache, über Recycling müssen wir

definitiv auch sprechen. Wir können uns
das nicht leisten, sämtliche Batterien,

die kaputt sind, einfach irgendwo in die
Erde zu verbuddeln, weil wir haben ja viel

Energie reingesteckt, um dieses Material
überhaupt zu gewinnen. Und auf der

Chaos West Bühne wird ein Vortrag darum
gehen: Was passiert eigentlich, wenn ich

so eine Batterie beschädige? Was sind die
Folgen davon? Bin ich auch sehr gespannt,

was dabei kommt. Und wie gesagt, wenn
jemand irgendwie sagt:

"Hey, ich hab da etwas ganz Interessantes,
hast du das gehört?"

Sagt es mir, kommt auf mich zu. Ihr könnt,
Moment, Kontakt kommt gleich. Genau. Und

am Schluss, natürlich kann ich über das
HCB kaum reden, ohne tatsächlich den

Podcast der Helmholtz-Gemeinschaft zu
erwähnen. Den habe ich bei weitem nicht

durchgehört, aber hochinteressant und
produziert von dem hervorragenden Holger

Klein.
Hallo Holgi. Der unter anderem auch

tatsächlich mein Arbeitsgruppenleiter
interviewt hat, damals, als er gerade erst

ein Jahr hier am Institut war.
Roel van de Krol ist derjenige, der mich

tatsächlich inspiriert hat, mich mit
diesem Forschungsfeld zu beschäftigen. Und

dem inzwischen in Ruhestand gegangenen
stellvertretenden Institutsleiter

Sebastian Fiechter, der mich persönlich
betreut und mentored hat und dafür auch

beigetragen hat, dass das alles so weit
gekommen ist, dass ich an diesem

Forschungsfeld Spaß gehabt habe, dass ich
Ergebnisse erzeugen konnte, dass ich auch

jetzt Wissen habe, was ich wieder
weitergeben kann. Und zum Schluss

Feedback. Ich würde total gerne wissen:
Ist das zu chemisch, zu technisch? Möchtet

ihr mehr Chemie wissen? Möchtet ihr mehr
Details wissen? Möchtet ihr weniger

wissen?
Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum

Pischel: Okay, einer möchte
offensichtlich. Dect Nummer anrufen. Wenn

ich ran gehe ist es schön, wenn nicht,
dann nochmal versuchen. Ich habe eine

E-Mail Adresse für diesen Talk
eingerichtet, in die ich reingucke. Jetzt

während des Kongresses und auch danach,
wenn noch Fragen irgendwann später

aufkommen. Der Stream wird ja auch
irgendwann noch in 500 Jahren geguckt. Und

damit kommen wir in der restlichen Zeit zu
noch Fragen und Antworten.

Applaus

Herald: Vielen herzlichen Dank für deinen
Talk.

Wir haben ungefähr zehn Minuten für Q and
A. Wir machen bis Viertel nach Q and A.

Alle, die jetzt schon früher rausgehen.
Bitte benutzt die linke oder die mittlere

Tür, nicht jedoch die Tür, durch die ihr
reingekommen seid. Ihr haltet euch

tendenziell links. Hilfreiche Engel,
Saalengel, winken euch und zeigen euch, wo

die Abflugbahn ist. Links oder die
mittlere Tür, nicht die Tür, durch die

hereingekommen seid. Wenn ihr Fragen habt,
dann stellt euch an die Mikrofone, macht

euch kenntlich, wenn ihr was wissen wollt.
Ich glaube, da hinten an Mikrofon Nummer 6

steht jemand? Ist das korrekt?
Dann frag du doch mal die erste Frage.

Frage: Hallo. Also erst mal Danke für den
schönen Vortrag. Wenn es doch so ein

Problem darstellt, den Wasserstoff zu
speichern, könnte man ihn dann nicht

einfach über die vorhandenen Leitungen
verteilen? Also über das Erdgasnetz?

Pischel: Ja, wird drüber nachgedacht.
Erdgas enthält auch ein Teil Wasserstoff.

Ich weiß gerade nicht, wieviel Prozent
irgendwie ein paar wenige. Das Problem an

Wasserstoff ist, der ist auch da speziell.
Der diffundiert nämlich durch Metallrohre

durch. Das heißt, wenn man das Erdgasnetz
mit 100 Prozent Wasserstoff befüllt, dann

kriegt man am Schluss nicht mehr das raus,
was man reingesteckt hat. Und Wasserstoff

hat noch die Eigenschaft, dass es mit so
ziemlich allen Metallen

Hydride bildet. Der Wasserstoff lagert
sich in das Metall ein, geht eine

Verbindung ein. Und diese Hydride sind
dann eben nicht mehr das, wie man es von

Metallen kennt, verformbar, zugfest,
sondern das ist spröde. Und man muss eben

besondere Vorkehrungen treffen, um
Leitungen, die Wasserstoff führen sollen,

zu beschichten, weil ansonsten diffundiert
er nicht nur in diese Leitungen rein, er

macht die spröde. Und irgendwann platzt
die.

Also einfach so eins zu eins übernehmen
geht leider nicht, also 10 Prozent geht,

irgendwas in der Größenordnung. Deutlich
höhere Anteile wird irgendwann schwierig.

Herald: So, wir haben eine Frage aus dem
Internet. Bitte schön.

Frage: Ja, danke schön. Wie steht es um
den Wirkungsgrad der Energiespeicherung,

der verschiedenen Möglichkeiten? Zum
Beispiel der Aufwand des Kühlens,

Komprimierens, Transportierens bei
Wasserstoff und dem Laden und Rumschleppen

von Batterien? Kommt da die Batterie im
Allgemeinen nicht am besten weg?

Pischel: Die Frage kann ich jetzt so nicht
beantworten, weil da eine ganze Menge

Faktoren reinfallen. Ich hab mal ein paar
Diagramme angeguckt, wo das ein bisschen

aufgedröselt wird, weil man bei der
Wasserstoffverflüssigung viele, viele

Schritte braucht und beim Batterieladen
und -entladen halt nur wenige. Und die

Wirkungsgrade multiplizieren sich
miteinander. Aber es kommt halt auch

darauf an: Wo macht man das? Bei welchen
Temperaturen, unter welchen

Randbedingungen? Deswegen, ein klares
Vielleicht. Keine Ahnung.

Herald: Gut, die nächste Frage von
Mikrofon Nummer 1 bitte.

Frage: Danke für diesen interessanten
Talk. Ich hab mal eine Frage zu

Wasserstoff. Vor ca. 35 Jahren war ich mal
Hiwi am Max-Planck-Institut und damals war

der letzte heiße Scheiß Wasserstoff in
Metallgittern einzulagern. Dann hat es ein

bisschen geknistert, das Volumen hat sich
um 30 Prozent erhöht und bei 400 Grad

Celsius konnte man den Wasserstoff auch
wieder raus quellen. Das galt damals als

das heiße Ding, weil man konnte es auch
sehr schön sicher einlagern. Wird an

dieser Ecke noch geforscht, oder hat sich
das als ganz tot erwiesen?

Pischel: Geforscht wird daran auf jeden
Fall. Stecke ich nicht wirklich drin in

dem Bereich. Wie gerade schon erwähnt,
Wasserstoff bildet mit fast jedem Metall

Hydride. Mit einigen ziemlich gut. Und
solche möchte man besonders gerne haben.

Das sind dummerweise mitunter Edelmetalle
wie Palladium, Platin, irgendwie sowas was

super teuer ist. Da kriegt man dann
teilweise ein Vielfaches des Volumens was

flüssiger Wasserstoff, also wenn man sich
eine Patrone, einen Tank irgendwie aus

Metallhydrid
vorstellt, wenn man die mit flüssigem

Wasserstoff
füllen würde, kriegt man da nicht so viel

rein, als wenn man das in dieses Hydrid
wie gerade angedeutet rein presst und dann

durch Hitze wieder austreibt. Aber da hat
man auch wieder das Problem, man braucht

halt das Metall, und das kann mitunter
teuer werden. Da wird glaube ich auch dran

geforscht, das mit billigeren und leichter
verfügbaren Metallen zu machen. Und da

wäre auch denkbar, so eine Art
Pfandflaschen-System zu machen, dass man

dann sagt: Okay, man produziert diese gut
handhabbaren, aufgeladenen Hydridspeicher,

vertreibt die als Patronen oder als
aufgeladene Zellen, benutzt die in seinem

Gerät, setzt den Wasserstoff frei, nimmt
die entladenen Zellen wieder, bringt sie

in eine Auffüllstation, da wird die wieder
aufgefüllt und kann damit so einen

Kreislauf bauen. Dann hätte man das
Problem nicht, dass man flüssigen

Wasserstoff oder gasförmigen Wasserstoff
unter hohem Druck hin und her schieben

muss, sondern hat gut handhabbaren
Feststoff. Aber andererseits kostet halt

auch das teure Material, bis man
tatsächlich etwas findet, was man billiger

machen kann.
Herald: Vielen Dank für die Erklärung.

Mikrofon Nummer Drei bitte. Immer schön
ran gehen, ganz nah ran.

Frage: Alles klar. In der ersten Hälfte
2019 gab es diesen riesigen Bohei im

Internet. Ich glaube es war die Uni Kiel,
die eine Lithium-Batterie, also nein,

keine Lithium-Batterie mehr, sondern eine
Batterie, was du schon gesagt hattest, aus

Silizium und Schwefel gebaut hatte. Mit
riesigen Zahlen, die dann durch die Gegend

geworfen wurden, im Sinne von zehnfache
Kapazität des LiPo-Akkus et cetera et cetera.

Gibt es da aus der Fachwelt mittlerweile
tatsächlich etwas Neues zu? Oder war das

nur einer dieser wilden Hochdaten
Internet-Hypes?

Pischel: Kann ich nichts zu sagen. Hab ich
nicht mitbekommen. Ich weiß, dass Silizium

als Elektrodenmaterial beforscht wird und
eben die erwähnten Probleme hat. Diese

spezielle Kombination kenne ich
tatsächlich nicht.

Herald: Alles klar. Eine weitere Frage aus
dem Internet.

Frage: Wie sieht es mit Zink-Sauerstoff-
Akkus aus? Hat das Zukunft?

Pischel: Auch eine Materialkombination die
ich so nicht kenne. Es gibt Zink-Luft-

Batterien, die werden gerne in Hörgeräten
eingesetzt, aber sind Einweg-Batterien. Ob

es die inzwischen auch wiederaufladbar
gibt, weiß ich nicht. Und wie gut und wie

lange das funktioniert. Das Problem ist
eben, wenn man Sauerstoff als Gas

beteiligt hat, dann muss man den da rein
und auch wieder rauskriegen. Und Gase zu

handhaben ist immer ein bisschen
schwieriger als irgendwas Flüssiges oder

Festes. Aber im Detail kann ich dazu
nichts sagen.

Herald: So, ich hoffe ihr ratet jetzt
nicht den Rest der Elementetabelle durch,

ob man daraus auch Batterien machen kann
in unterschiedlichen Kombinationen. Eine

Frage von Mikrofon Nummer Fünf, bitte!
Frage: Vielen Dank erst mal! Ich hatte

sogar zwei kurze Fragen. Zum einen - Wie
kommt es, dass Wasserstoff sich bei

Expansion erwärmt? Und zum anderen würde
mich noch der Vergleich der Wirkungsgrade

zwischen Foto-Elektrolyse und dem Weg über
Photovoltaik und klassischer Elektrolyse

interessieren.
Pischel: Dass es sich erwärmt - ist so!

Naturkonstant, also nicht konstant, aber
eine Stoffeigenschaft. Wenn man sich dann

irgendwann tatsächlich in Richtung
Quantenmechanik damit beschäftigt von

wegen, was die Wellenfunktion oder wie
interagieren Wasserstoffatome tatsächlich

auf so enger Ebene miteinander, kann man
irgendwie modellieren, nachvollziehen,

warum das so ist. Es ist halt etwas, was
bei Wasserstoff speziell so ist und bei

den allermeisten anderen nicht. Bei den
allermeisten, aber die allermeisten Gase,

die man so behandelt, sind auch
zweiatomige oder größere. Campinggas, so

Propan, das sind 9, 12, 11, 11 Atome oder
etwas, das sind wesentlich größere Dinger.

Und das ist vom Vehralten her ganz anders
und viel weiter weg von diesem ganzen

Konstrukt.
Die andere Frage war über die

Wirkungsgrade, kann ich jetzt auch nur
ganz grob sagen. Solarzellen sind halt die

Rekorde. Die besten sind gerade so bei 25,
26 Prozent. Elektrolyse läuft mit so 70 -

80 Prozent Effizienz. Das heißt, netto ist
man dann bei 20 oder so.. Diese direkte

Umwandlung von Licht in Wasserstoff bewegt
sich im Moment tatsächlich bei Rekord-

Forschungsergebnissen im mittleren
Prozentbereich.

Ich glaube 5, 6, 7 prozent oder sowas ist
gerade wirklich Bleeding Edge. Und 1, 2

prozent kann man halbwegs reproduzierbar
hinkriegen, aber auch nicht mit vielen

Materialien.
Da ist noch ein großer Unterschied.

Herald: So, wir sind nun leider auch mit
der Zusatzspielzeit am Ende angekommen.

Ich sehe, das dann noch eine ganze Reihe
Fragen gewesen wären. Du hast

offensichtlich einen interessanten Talk
gehalten, über ein Thema, das viele

Menschen sehr bewegt. Ihr könnt ihnen ja
später noch erwischen, er hat ja seine

DECT-Nummer angegeben und ihr wisst wie er
heißt, oder ihr könnt in gleich an der

Bühne noch abschnappen. Schön, dass ihr
alle da wart, danke für die Fragen. Vielen

Dank an Sebastian Pischel! Großen Applaus
nochmal für den Talk, bitte!

Applaus

Untertitel erstellt von c3subtitles.de
im Jahr 20??. Mach mit und hilf uns!