Die Grundlagen für eine Wasserstoffwirtschaft legen

Wasserstoff spielt in allen Konzepten zur Reduktion von CO₂-Emissionen eine wichtige Rolle. Wie er hergestellt und zwecks Transport verflüssigt werden kann, ist prinzipiell bekannt – aber die Verfahren müssen in viel größerem Maßstab etabliert werden, wenn Wasserstoff die Basis eines zukünftigen globalen Energiemarkts werden soll. Dafür fehlt es bislang noch an Grundlagenforschung. Prof. Dr. Roland Span entwickelt in seinem ERC-Projekt "Thermodynamic Properties for Hydrogen Liquefaction and Processing" Stoffdatenmodelle, die die Eigenschaften von Wasserstoff unter verschiedenen Bedingungen genau beschreiben und unter anderem Grundlage für Simulationen von Verflüssigungsanlagen sind.

Im Gegensatz zu anderen Stoffen ist Wasserstoff bislang aber nur unzureichend vermessen – seit den 1980er-Jahren entwickelte sehr genaue Verfahren zur Messung von Stoffeigenschaften können bisher nicht bei so tiefen Temperaturen angewendet werden, wie sie für flüssigen Wasserstoff charakteristisch sind. Berechnungen der Eigenschaften von Wasserstoff sind daher mit Unsicherheiten behaftet, die eine Größenordnung größer sind als etwa bei Methan oder Stickstoff.

Für die Praxis ist es beispielsweise wichtig, die Dichte und die Geschwindigkeit, mit der sich Schall in Wasserstoff ausbreitet, genau zu kennen – auch bei sehr tiefen Temperaturen. Die Dichte muss etwa bekannt sein, um die Menge des verbrauchten Wasserstoffs korrekt bestimmen und abrechnen zu können. Die Schallgeschwindigkeit ist unter anderem interessant, weil Durchflüsse mit akustischen Verfahren präzise gemessen werden können. Darüber hinaus bilden exakte Messwerte für Dichte und Schallgeschwindigkeit aber auch die Grundlage für die Entwicklung von Stoffdatenmodellen, aus denen dann alle anderen thermodynamischen Eigenschaften berechnet werden können. Und die benötigt man, um technische Anlagen optimal auslegen zu können. Darum wollen die Bochumer Forschenden Dichte und Schallgeschwindigkeit bis hinunter zu einer Temperatur von ungefähr 14 Kelvin erfassen, also weit unter die Grenzen des bislang in hoher Genauigkeit zugänglichen Temperaturbereichs.

Der Grant ist mit 2,5 Millionen Euro dotiert. Das Projekt startet im Oktober 2022.

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