Die Methanklathrate gehören zu den sogenannten Einlagerungsverbindungen, die sich dadurch auszeichnen, dass Gasmoleküle, wie hier Methan, hoch komprimiert in Käfigen aus erstarrten Wassermolekülen eingeschlossen sind. Die spezielle kristalline Struktur solcher Klathrate ermöglicht es so, große Mengen Methan auf kleinstem Raum zu speichern.

Die entsprechend hohe erreichbare Energiedichte macht Methanklathrate zu einem attraktiven Stoff zur Energiespeicherung und damit zu einem Hauptinteressengebiet im materialwissenschaftlichen Zweig des Forschungsbereiches. Der Grundstein zur Entwicklung einer klathratbasierten Speichertechnologie wurde 2016 mit dem Design und Bau verschiedener Prototypen zur Klathraterzeugung und Nutzung gelegt. Um unterschiedlichen experimentellen Anforderungen gerecht zu werden, wurden gleich drei Reaktoren entwickelt (siehe Abbildungen). Mit diesen lassen sich zum einen Kleinmengen von Methanklathraten im Milliliterbereich unter Beobachtung mit freiem Auge oder mit Röntgenlicht formen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich ihrer Strukturbildungs- und Zerfallsprozesse können dann auf Folgeexperimente im größeren Hochdruckreaktor mit dem tausendfachen Volumen übertragen werden, um so die Skalierbarkeit der Technologie zu erforschen. Während für den größeren Reaktor noch eine lizensierte Druckprüfung benötigt wird, wurden die beiden kleineren bereits erfolgreich in Betrieb genommen. Mit diesen werden nun Möglichkeiten zur Beschleunigung von Wachstums- und Zerfallskinetik gesucht. Ließen sich höhere Methanaufnahme und -freisetzungsraten erzielen, stände der Entwicklung hin zum großindustriellen Maßstab nichts mehr im Wege.

Information zu den Bildern: Die drei Versuchsaufbauten: 5mL-Reaktor zur Beobachtung mit bloßem Auge (links); Information zum Bild: 5mL-Reaktor zur Beobachtung mittels Röntgentomographie (mitte); 4L-Hochdruckreaktor mit Schaugläsern ohne Sensorik (rechts).

 

 

 

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