Wasserstoff - H2 speichern und transportieren

u.a. mit LOHC und Powerpaste

Wasserstoffspeicherung

https://emcel.com/de/wasserstoffspeicherung/
Welche Möglichkeiten der Wasserstoffspeicherung gibt es?
Die Wasserstoffspeicherung kann heute grundsätzlich in gasförmigem oder flüssigem Zustand aber auch in chemisch gebundener Form, z. B. mittels Metallhydriden oder Thermal-Öl erfolgen.
Wasserstoff ist unter Umgebungsbedingungen gasförmig, stellt das leichteste Element im Periodensystem dar und hat eine sehr geringe volumetrische Energiedichte. Im obigen Diagramm ist zu erkennen, dass die volumetrische und gravimetrische Energiedichte der verschiedenen Energieträger stark variiert.

https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoffspeicherung
Die Wasserstoffspeicherung ist die umkehrbare Aufbewahrung von Wasserstoff, mit dem Ziel, dessen chemische und physikalische Eigenschaften für eine weitere Verwendung zu erhalten. Die Speicherung umfasst die Vorgänge der Einspeicherung oder Speicherbeladung, der zeitlich befristeten Lagerung und der Ausspeicherung oder Speicherentladung. Konventionelle Methoden der Speicherung von Wasserstoff sind:

• Druckgasspeicherung (Speicherung in Druckbehältern durch Verdichten, 300 - 700 Bar mit Kompressoren)
• Flüssiggasspeicherung (Speicherung in verflüssigter Form bei minus 253 Grad Celsius durch Kühlung und Verdichten)

https://opus4.kobv.de/opus4-fau/frontdoor/deliver/index/docId/8289/file/PatrickPreusterDissertation.pdf
Sehr interessante Informationen zum Thema Speicherungen, u.a. LOHC als PDF

https://core.ac.uk/download/pdf/236370623.pdf
Weitere Informationen, u.a. aufgeliestete Abkürzungen usw. als PDF

Nicht unter Druck und darum ungefährlich speicherbar und transportierbar ist der Wasserstoff unter anderm in diversen Mitteln.

https://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssige_organische_Wasserstofftr%C3%A4ger
LOHC Als flüssige organische Wasserstoffträger (englisch: liquid organic hydrogen carriers, LOHC) werden organische Verbindungen bezeichnet, die Wasserstoff durch chemische Reaktion aufnehmen und wieder abgeben können. LOHCs können daher als Speichermedien für Wasserstoff verwendet werden.
Prinzipiell kann jede ungesättigte Verbindung (organische Moleküle mit C-C Doppel- oder Dreifachbindungen) bei Hydrierung Wasserstoff aufnehmen.
Die für die Wasserstofffreisetzung aus LOHC-Systemen erforderliche hohe Temperatur wurde in der Vergangenheit als Hauptnachteil angesehen, der die Gesamteffizienz des Speicherzyklus einschränkt. Kürzlich wurde ein alternativer und vielversprechender Ansatz zur Umwandlung von LOHC-gebundenem Wasserstoff in Elektrizität vorgeschlagen. Der wasserstoffreiche Träger wird in einer thermoneutralen Transfer-Hydrierungs-Reaktion entladen. Der Wasserstoff wird dabei auf Aceton übertragen. Das Produkt (2-Propanol) der Transferhydrierung wird dann in einer Brennstoffzelle (direkte Isopropanol-Brennstoffzelle; DIPAFC) umgewandelt. Ein solches Konzept ist sehr attraktiv für die On-Board-Erzeugung elektrischer Energie in mobilen Anwendungen.

https://futurefuels.blog/in-der-praxis/wasserstoff-speichern-mit-lohc/
Wasserstoff speichern mit LOHC
Die Wasserstoffstrategien von EU und Bund rücken auch ein altes Problem des leichtesten aller Elemente in den Vordergrund: Wasserstoff in Reinform ist hochentzündlich und kann nur mit größerem Aufwand gespeichert und transportiert werden. Flüssige organische Trägermaterialien, Liquid Organic Hydrogen Carrier oder kurz LOHC genannt, könnten Abhilfe schaffen.

Denn neben der Erzeugung sind Speicherung und Transport von großen Mengen Wasserstoff eine der Herausforderungen der Energiewende. Produziert wird Wasserstoff in seiner grünen Variante idealerweise dort, wo reichlich günstiger Ökostrom aus Wind und Sonne anfällt. Nach der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung könnte das unter anderem in großen Teilen Nordafrikas erfolgen. Gebraucht wird er jedoch in den industriellen Zentren Europas.

in Metallhydriden
Alternative Formen der Speicherung von Wasserstoff nutzen die physikalische oder chemische Bindung an einen anderen Stoff:Absorption im Metallhydridspeicher (Speicherung als chemische Verbindung zwischen Wasserstoff und einem Metall bzw. einer Legierung)

Ein Metallhydridspeicher (Hydridspeicher) ist ein Speicher für zunächst gasförmigen Wasserstoff.
https://de.wikipedia.org/wiki/Metallhydridspeicher
Hierbei wird der Wasserstoff in einem Metall oder einer Metalllegierung gelöst gespeichert. Es bildet sich aus dem Metall und dem Wasserstoff eine Verbindung, das Metallhydrid. Durch Druckerniedrigung und leichte Wärmezufuhr kann der Wasserstoff wieder ausgetrieben werden. Aussichtsreiche Kandidaten sind zurzeit zum Beispiel die chemischen Verbindungen Magnesiumhydrid, Lithiumhydrid, Natriumborhydrid, Lithiumaluminiumhydrid und Amminboran
Metallhydrid ist eine Bezeichnung für Verbindungen von Metallen mit Wasserstoff und eine Untergruppe der Hydride. Durch unterschiedliche Bindungsarten des Wasserstoffs werden sie in verschiedene Formen eingeteilt. https://de.wikipedia.org/wiki/Metallhydrid

https://de.wikipedia.org/wiki/Adsorption
Adsorptionsspeicherung (adsorptive Speicherung von Wasserstoff in hochporösen Materialien) Als Adsorption (von lateinisch adsorptio, von adsorbere „(an)saugen“) bezeichnet man die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberfläche eines Festkörpers, allgemeiner an der Grenzfläche zwischen zwei Phasen. Davon unterscheidet sich die Absorption, bei der die Stoffe in das Innere eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit eindringen. Der Oberbegriff für Adsorption und Absorption lautet Sorption. Adsorbieren zwei oder mehr Spezies an eine Oberfläche, so nennt man dies Koadsorption. Dies spielt vor allem bei Katalysatoren eine wichtige Rolle, bei denen die verschiedenen Atomsorten auf der gleichen Oberfläche adsorbiert werden und dort reagieren.

Oder z.B. noch

• chemische Bindung, bei der der Wasserstoff durch eine chemische Reaktion in einen anderen Stoff überführt wird, der z. B. drucklos und bei Raumtemperatur gelagert und transportiert werden kann („Chemisch gebundener Wasserstoff“). Bei der Ausspeicherung erfolgt dann die Umkehrreaktion. Beispiele sind Hydrierung organischer Substanzen oder Bildung von Alkoholen mit CO.

Nicht unter Druck und darum ungefährlich speicherbar und transportierbar ist der Wasserstoff unter anderm auch in

Dibenzyltoluol (gefährlich).

https://de.wikipedia.org/wiki/Dibenzyltoluol 
Dibenzyltoluol ist ein Gemisch mehrerer chemischer Verbindungen aus der Gruppe der substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe. Es liegt praktisch immer als Gemisch von mehreren strukturisomeren, niederen und höheren Oligomeren des Benzyltoluols vor. Bei Raumtemperatur ist es eine farblose bis gelbliche Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird als wassergefährdend (Wassergefährdungsklasse 2) und gesundheitsschädlich eingestuft
Dibenzyltoluol wird als dielektrische Flüssigkeit in der Elektrotechnik und als Wärmeträgeröl eingesetzt. Es kann im Temperaturbereich von 5 °C bis 350 °C eingesetzt werden.

Carbazol als Energeiträger de.wikipedia.org/wiki/Carbazol

https://www.autobild.de/artikel/carbazol-kraftstoff-fuer-elektroautos-1828565.html 
Dies könnte sich bald ändern, denn Forscher Arlt hat eine Methode entwickelt, um in der Flüssigkeit Carbazol große Mengen Wasserstoff chemisch zu speichern und ihn später wieder zurückzugewinnen. Im Auto würde mit diesem Wasserstoff eine Brennstoffzelle zur Stromerzeugung betrieben werden. Zurück in den Tank fließt das "entladene", energiearme Carbazol, das an der Tankstelle wieder gegen die mit Wasserstoff "aufgeladene", energiereiche Variante getauscht wird.

https://www.forum-csr.net/News/4648/Carbazol---Kraftstoff-fuer-die-Zukunft.html 
Ein neuer Kraftstoff soll sowohl die Elektromobilität als auch das Fahren mit Wasserstoff revolutionieren. Carbazol, eine flüssige Kohlenwasserstoffverbindung, gilt unter Experten schon jetzt als vielversprechender Ersatz für herkömmliche Kraftstoffe. Wichtig ist hierbei vor allem, dass sich Carbazol ebenso unproblematisch und sicher handhaben lässt wie Benzin und dabei eine große Menge Wasserstoff (H2) speichern kann. Im Auto leitet ein Katalysator diesen dann an eine Brennstoffzelle weiter, die daraus Strom für den Antrieb generiert. Das Bundesverkehrsministerium prüft jetzt einen Förderantrag der Universität Erlangen.

https://www.handelsblatt.com/mobilitaet/motor/gift-chemikalie-carbazol-wundermittel-mit-nebenwirkungen/4749310.html
Wundermittel mit Nebenwirkungen
Carbazol kann große Mengen Wasserstoff speichern und diesen somit relativ unproblematisch in den Tank von Brennstoffzellen-Autos bringen. Doch das vermeintliche Wundertröpfchen hat auch Nachteile. Unter dem Link nachlesen, u.a. höhrere Temperatur nötig, reinige des Wasserstoffs und mehr Tankvolumen

https://www.tagesspiegel.de/wissen/alternative-kraftbruehe-fuers-auto/4435146.html
Perhydrocarbazol: Doch Wissenschaftler der Universität Erlangen-Nürnberg könnten der Wasserstofftechnik zu neuem Schwung verhelfen. Wolfgang Arlt und Peter Wasserscheid sind auf eine Verbindung gestoßen, die Wasserstoff sicher in ihren Molekülen fixiert – und relativ einfach wieder abgeben kann. Der neue Stoff könnte nicht nur Autos antreiben, sondern auch die unregelmäßig gelieferte Energie von Photovoltaik- und Windkraftanlagen speichern, um sie genau dann abzugeben, wenn sie gebraucht wird.

Weitere

Powerpaste / Wasserstoffpaste z,B. hier:
https://www.ingenieur.de/fachmedien/bwk/energiespeicher/der-wasserstoff-kommt-kuenftig-aus-der-tube/ Fraunhofer-Forschende in Dresden haben einen pastenförmigen Speicher für Wasserstoff entwickelt, der einfach zu lagern ist und keine sperrigen Tanks benötigt. Die Energiedichte ist weitaus höher als bei Batterien. Sie stellt selbst Benzin in den Schatten.

https://edison.media/erklaeren/bayerisches-start-up-entwickelt-fluessigen-wasserstoff-speicher/20361098.html
Bayerisches Start-up entwickelt flüssigen Wasserstoff-Speicher
Ein deutscher Forscher hat eine Möglichkeit gefunden, Wasserstoff flüssig und ohne Druck zu lagern. Mit einem eigenen Start-up bringt er die Technologie nun auf den Markt – in Deutschland und den USA.
"Wasserstoff ist das Erdöl der Zukunft“, sagt Daniel Teichmann – und er arbeitet daran, seine Prognose wahr zu machen. Denn mit seinem jungen Unternehmen „Hydrogenious Technologies“ hat er ein Verfahren entwickelt, um das Gas in einem Öl einzulagern. Der Vorteil: So lässt sich der leicht brennbare Wasserstoff statt in großen Tanks flüssig und ohne Druck speichern – und der Transport wird absolut ungefährlich. Liquid Organic Hydrogen Carrier, kurz LOHC, heißt dieses Verfahren.

https://www.deutschlandfunk.de/tolle-idee-was-wurde-daraus-spezialoel-speichert-wasserstoff.676.de.html?dram:article_id=488895
Tolle Idee! Was wurde daraus? Spezialöl speichert Wasserstoff
Wasserstoff soll künftig Autos, Flugzeuge und Schiffe antreiben, Häuser beheizen und die Stahlproduktion nachhaltiger machen. Doch den Energieträger der Zukunft in Druck- oder Flüssigtanks zu speichern, ist aufwändig. Ein Unternehmen aus Erlangen will Wasserstoff deshalb chemisch zähmen.
...............Die Anlage in dem grauen Container dient zur Speicherung von Wasserstoff. Für gewöhnlich wird das Gas in Drucktanks gelagert, oder verflüssigt bei minus 250 Grad Celsius. Doch beides ist mit hohem Aufwand verbunden und nicht gerade effizient, meint Caspar Paetz. Deshalb entwickelt seine Firma ein neues Konzept: Der Wasserstoff wird chemisch gespeichert – mithilfe sogenannter LOHC.

https://emcel.com/de/wasserstoffspeicherung/
Welche Möglichkeiten der Wasserstoffspeicherung gibt es?
Die Wasserstoffspeicherung kann heute grundsätzlich in gasförmigem oder flüssigem Zustand aber auch in chemisch gebundener Form, z. B. mittels Metallhydriden oder Thermal-Öl erfolgen. Wasserstoff ist unter Umgebungsbedingungen gasförmig, stellt das leichteste Element im Periodensystem dar und hat eine sehr geringe volumetrische Energiedichte. Im Diagramm ist zu erkennen, dass die volumetrische und gravimetrische Energiedichte der verschiedenen Energieträger stark variiert.
Die Varianten werden auf der Seite aufgezählt und sehr viele wietere gute Informationen.

https://www.pangas.ch/de/images/Technologie1_tcm553-115951.pdf
Interessantes PDF zum herunterladen zu Wasserstoff-Erzeugung bis Speicherung

https://www.electrive.net/2020/01/09/forschung-an-h2-speicher-auf-magnesium-stickstoffbasis/
Forschung an H2-Speicher auf Magnesium-Stickstoffbasis
Materialforscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) entwickeln Wasserstoff-Tanks auf Leichtmetall-Basis. Nun haben sie ein neues Konzept veröffentlicht, mit dem diese erstmals bei unter 180 Grad Arbeitstemperatur fünf Mal schneller beladen werden könnten.
Bekanntlich gestaltet sich das Speichern von Wasserstoff schwierig. Die mangelnde Speicherbarkeit ist einer der begrenzenden Faktoren für den Einsatz der Technologie. Bis dato wird bei Autos mit Brennstoffzellen-Antrieb der Wasserstoff mit bis zu 700 Bar in Druckgastanks gefüllt. Dieser Vorgang sei teuer und technisch anspruchsvoll, äußern die Materialforscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht in einer Pressemitteilung. Eine vielversprechende Alternative bilden laut den Nanotechnologie-Experten Feststoffspeicher auf Magnesium-Stickstoffbasis.

https://de.wikipedia.org/wiki/Dibenzyltoluol
Dibenzyltoluol ist ein Gemisch mehrerer chemischer Verbindungen aus der Gruppe der substituiertenaromatischen Kohlenwasserstoffe. Es liegt praktisch immer als Gemisch von mehreren strukturisomeren, niederen und höheren Oligomeren des Benzyltoluols vor. Bei Raumtemperatur ist es eine farblose bis gelbliche Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird als wassergefährdend (Wassergefährdungsklasse 2) und gesundheitsschädlich eingestuft.
Daneben ist in den letzten Jahren seine Verwendung als flüssiger organischer Wasserstoffträger (LOHC) verstärkt in den Fokus der Forschung getreten.^[7] Dabei wird der Wasserstoff durch eine exotherme Hydrierungsreaktion chemisch an eine ungesättigte und temperaturstabile Trägersubstanz gebunden. Der Wasserstoff kann anschließend durch eine endotherme Dehydrierungsreaktion wieder freigesetzt werden.^[8] Die vollhydrierte Form von Dibenzyltoluol wird Perhydro-Dibenzyltoluol oder H18-DBT genannt. Eine andere Bezeichnung ist Wassol.
Herstellung: Dibenzyltoluol wird durch Reaktion von Toluol mit Benzylchlorid via Friedel-Crafts-Alkylierung hergestellt.

Videos

Im Videos geht es um LOHC zum speichern und transportieren von Wasserstoff, siehe Link oben
Wasser als Batterie nutzen? Toyota Sensation | Dirk erklärt's
Warum bestehen es so viele Vorurteile gegenüber dem Wasserstoff? Dirk kann das nicht verstehen, gibt es doch bereits heute viele kluge Lösungen für die Herstellung, Transport und Lagerung von Wasserstoff. So lässt sich Wasserstoff zum Beispiel auch als Stromspeicher nutzen. Ein Vorteil, der durch den Ausbau der regenerativen Energien, immer wichtiger wird.