1 00:00:00,000 --> 00:00:19,320 *36C3 Vorspannmusik* 2 00:00:19,320 --> 00:00:22,130 Herald: Herzlich willkommen zu unserem nächsten Talk "Energiespeicher von heute 3 00:00:22,130 --> 00:00:28,030 für die Energie von morgen" mit Sebastian Pischel. Ich mache es kurz. Erneuerbare 4 00:00:28,030 --> 00:00:33,088 Energien, sind der heiße Scheiß. Aber was genau gibt es da zu erforschen? Was geht 5 00:00:33,088 --> 00:00:36,820 schon und was geht noch nicht? Das wird uns jetzt Sebastian Pischel erzählen, der 6 00:00:36,820 --> 00:00:40,360 übrigens vor zehn Jahren auf seinem allerersten Kongress war, schon immer 7 00:00:40,360 --> 00:00:43,840 gerne Sachen auseinandergenommen hat und irgendwann nicht mehr aufhören wollte, 8 00:00:43,840 --> 00:00:47,680 noch tiefer rein zu gucken, was im Innersten der Geräte ist, und deswegen 9 00:00:47,680 --> 00:00:51,050 besonders viel über Batterien herausfinden wollte. Wir alle benutzen ständig 10 00:00:51,050 --> 00:00:54,970 Batterien. Aber Sebastian wollte rausfinden, was Batterien im Innersten 11 00:00:54,970 --> 00:00:59,079 zusammenhält und was da heute noch damit gemacht werden kann. Und deswegen 12 00:00:59,079 --> 00:01:01,765 wünsche ich euch jetzt ganz viel Spaß mit Sebastian. Vielen Dank. 13 00:01:01,765 --> 00:01:03,070 Einen großen Applaus. 14 00:01:03,070 --> 00:01:10,847 *Applaus* 15 00:01:10,847 --> 00:01:15,060 Sebastian Pischel: Ja, herzlich willkommen, es ist sehr voll. Hätte 16 00:01:15,060 --> 00:01:25,679 ich nicht erwartet. Okay. Ja, Energiespeicher von heute. Mir ist durch 17 00:01:25,679 --> 00:01:30,810 meine Twitter Timeline gerollt immer wieder Artikel und Meinungen über: Was ist 18 00:01:30,810 --> 00:01:35,229 jetzt besser: Das batteriebetriebene Automobil, das Brennstoffzellen betriebene 19 00:01:35,229 --> 00:01:41,680 Automobil, eines von beidem? Und danach habe ich mir das angesehen und dachte mir, 20 00:01:41,680 --> 00:01:48,569 da erzählen eine Menge Leute sehr halbgares Zeug, und es werden einzelne 21 00:01:48,569 --> 00:01:51,990 Aspekte herausgegriffen, die eine bestimmte Technologie besonders gut 22 00:01:51,990 --> 00:01:56,210 aussehen lassen, aber eigentlich beide gar nicht so richtig miteinander vergleichbar 23 00:01:56,210 --> 00:02:03,009 sind. Als Bild schlage ich vor, wenn man einen Pinguin in die Wüste setzt, dann 24 00:02:03,009 --> 00:02:07,750 sieht er da nicht sonderlich gut aus. Wenn man ein Kamel damit vergleicht, ist das 25 00:02:07,750 --> 00:02:12,819 Kamel deutlich schneller. Wenn man jetzt beide zusammen ins Meer packt, sieht der 26 00:02:12,819 --> 00:02:20,170 Pinguin plötzlich ziemlich viel besser aus. Und da das alles ein bisschen genauer 27 00:02:20,170 --> 00:02:25,370 hinzugucken ist, dachte ich mir vielleicht erzähle ich darüber ein bisschen was. Und 28 00:02:25,370 --> 00:02:30,099 zwar, weil ich eigentlich einen ganz guten Überblick über die ganze Geschichte habe. 29 00:02:30,099 --> 00:02:34,849 Ich habe Chemie studiert, ganz klassisch auf Diplom, habe angefangen mit 30 00:02:34,849 --> 00:02:39,170 organischer Chemie, Biochemie und habe dann im Verlauf des Studiums festgestellt: 31 00:02:39,170 --> 00:02:45,739 Na ja, da ist die Laborpraxis nicht ganz so mein Ding und bin dann erst auf 32 00:02:45,739 --> 00:02:50,019 Brennstoffzellen und Wasserstoff Technologie aufmerksam geworden. Dann 33 00:02:50,019 --> 00:02:53,349 hatte ich einen studentische Hilfskraft- Job am Fraunhofer-Institut für 34 00:02:53,349 --> 00:02:58,379 Zuverlässigkeit und Micro-Integration, wo es tatsächlich darum ging, Lithium-Ionen- 35 00:02:58,379 --> 00:03:04,396 Batterien auf kleiner Skala zu bauen und die potenziell sogar in eine Platine zu 36 00:03:04,396 --> 00:03:08,000 integrieren. Also quasi das, was man heute für ein paar Euro aus China sich liefern 37 00:03:08,000 --> 00:03:13,129 kann, eine kleine Vertiefung rein gefräst, Batterie eingebaut, Deckel drauf und man 38 00:03:13,129 --> 00:03:18,940 hat eine eingebaute Batterie, nicht mehr so wie üblich rangelötet. Und meinen 39 00:03:18,940 --> 00:03:22,510 Abschluss habe ich gemacht am Helmholtz- Zentrum Berlin. 40 00:03:22,510 --> 00:03:28,150 Da in der Mitte, mitten in der Stadt, ist die Technische Universität und das 41 00:03:28,150 --> 00:03:32,400 Helmholtz-Zentrum hat zwei Standorte einmal unten, rechts Adlershof und unten 42 00:03:32,400 --> 00:03:39,010 links in Wannsee. Da stehen jeweils zwei Großgeräte. Einmal der BER 43 00:03:39,010 --> 00:03:42,499 Forschungsreaktor, beziehungsweise er steht da noch, aber er wurde jetzt 44 00:03:42,499 --> 00:03:48,280 kürzlich abgeschaltet. Nach drei Jahren Vorlauf und guter Vorbereitung ist jetzt 45 00:03:48,280 --> 00:03:52,219 vor kurzem der Abschluss gefeiert worden. Der Reaktor wird jetzt in den nächsten 46 00:03:52,219 --> 00:03:55,900 Jahren langsam heruntergefahren. An dem Standort habe ich meine Forschung 47 00:03:55,900 --> 00:04:00,239 betrieben, und an der anderen Stelle steht das BESSY-II Synchrotron, wo dann eine 48 00:04:00,239 --> 00:04:04,939 Menge Material-Untersuchungen gemacht werden und auch eine Menge zu 49 00:04:04,939 --> 00:04:10,709 Solarenergie, hauptsächlich die bekannte Silizium-Solarzellen oder auch Perowskit- 50 00:04:10,709 --> 00:04:15,056 Solarzellen geforscht werden und die Materialeigenschaften und Struktur 51 00:04:15,056 --> 00:04:23,920 untersucht wird. Zuerst, wenn es um einen Energiespeicher geht, braucht man zwei 52 00:04:23,920 --> 00:04:32,389 Dinge: Material und Platz dafür. Energiedichte bildet sozusagen ab: einmal 53 00:04:32,389 --> 00:04:38,130 auf der Hochachse die spezifische Energie Wattstunden pro Kilogramm, ist also auf 54 00:04:38,130 --> 00:04:43,910 die Masse bezogen. Da ist dann klar, man sieht eine Blei-Batterie. Die normalen 55 00:04:43,910 --> 00:04:49,390 Batterien sind relativ schwer. Unten sind jetzt zum Beispiel Kondensatoren. Kennt 56 00:04:49,390 --> 00:04:57,949 man auch von kleiner Skala, was man so auf Platinen lötet. Die sind leicht und auf 57 00:04:57,949 --> 00:05:04,372 der Achse quer ist die Leistung pro Kilogramm aufgetragen. 58 00:05:04,372 --> 00:05:10,966 Das heißt, wie schnell kriege ich die Energie da raus? Das heißt, Metal 59 00:05:10,966 --> 00:05:17,960 oxide capacitors, oder auch die sogenannten Super Caps sind so ein 60 00:05:17,960 --> 00:05:23,470 Schlüsselwort, die auch teilweise in dem Kontext Elektromobilität zum Tragen 61 00:05:23,470 --> 00:05:27,580 kommen. Die sind sehr schnell entladbar. Allerdings sind das keine chemischen, 62 00:05:27,580 --> 00:05:32,669 sondern eigentlich mehr physikalische Energiespeicher. Was mich jetzt besonders 63 00:05:32,669 --> 00:05:37,011 interessiert und was mein Fachgebiet eher ist, sind Batterien und da oben 64 00:05:37,011 --> 00:05:41,300 tatsächlich chemische Energieträger, also das, was wir kennen das Benzin oder auch 65 00:05:41,300 --> 00:05:49,200 Wasserstoff. Und dann schauen wir uns mal ein Diagramm an, etwas aus der Nähe. Hier 66 00:05:49,200 --> 00:05:54,300 ist mir die Achsenbeschriftung flöten gegangen, sehe ich gerade. Hier ist die 67 00:05:54,300 --> 00:05:58,210 Beschriftung ein bisschen anders. Hier geht es jetzt um den Energieinhalt auf's 68 00:05:58,210 --> 00:06:03,979 Volumen bezogen und Energieinhalt auf's Gewicht bezogen. Auf's Volumen ist die 69 00:06:03,979 --> 00:06:09,520 Achse quer, oder? 70 00:06:09,520 --> 00:06:12,180 *Lachen* 71 00:06:12,180 --> 00:06:17,110 Ja! Wichtig: habe ich im Studium gelernt ganz toll hier zu zeigen. Man muss seine 72 00:06:17,110 --> 00:06:28,838 Achsen beschriften, sonst passiert so was. *Applaus* 73 00:06:28,838 --> 00:06:33,860 Die Hochachse ist die volumetrische, aufs Volumen bezogene Achse. Das sieht man 74 00:06:33,860 --> 00:06:38,650 daran unten, Methan und Wasserstoff sind gasförmig. Das heißt, man kriegt in einem 75 00:06:38,650 --> 00:06:42,889 großen Volumen nur relativ wenig Energie gespeichert. Das sieht dann anders aus, 76 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 77 00:06:48,990 --> 00:06:55,120 wir als LPG Gas von der Tankstelle her kennen, zum Beispiel. Oder dann eben 78 00:06:55,120 --> 00:06:59,525 entsprechend darüber: Wasserstoff flüssig, Wasserstoff hoch komprimiert, kryogener 79 00:06:59,525 --> 00:07:06,264 Wasserstoff und dann ganz oben die üblichen Treibstoffe Ethanol, Benzin, 80 00:07:06,264 --> 00:07:12,780 Diesel. Oben sind sogar ein paar Metalle aufgeführt. Graphit ist auch quasi nur 81 00:07:12,780 --> 00:07:20,460 Kohlenstoff. Aluminium kann man auch verbrennen, potenziell. Wer hat mal einen 82 00:07:20,460 --> 00:07:25,839 Feuerlöscher in der Hand gehabt, wo ABC draufsteht? Mal Hand heben! 83 00:07:25,839 --> 00:07:31,611 Ja, so ziemlich jeder. Wer hat einen in der Hand gehabt, wo Klasse D draufsteht? 84 00:07:31,611 --> 00:07:37,561 Ja, ungefähr so 10, 15 Hände. Die Feuerlöscher der Klasse D sind spezifisch 85 00:07:37,561 --> 00:07:42,970 für Metallbrände, weil Metalle tatsächlich so heiß und relativ schwer zu löschen 86 00:07:42,970 --> 00:07:46,400 sind, dass man dafür spezielles Löschmaterial braucht. Das spiegelt sich 87 00:07:46,400 --> 00:07:51,501 hier auch wieder, dass die eben in der Energiedichte ziemlich weit oben stehen. 88 00:07:51,501 --> 00:07:59,500 Wir sehen hier, ich zeig es vielleicht mal. Geht das mit der Maus? Nee, wird 89 00:07:59,500 --> 00:08:06,990 leider nicht gezeigt. Schade. Unten links in der Ecke sieht man dann Blei-Säure- 90 00:08:06,990 --> 00:08:12,520 Akku. Das ist die bekannte Autobatterie. Ist ziemlich weit unten, weil sie ist für 91 00:08:12,520 --> 00:08:15,200 die Energie, die sie speichert, ziemlich schwer. 92 00:08:15,200 --> 00:08:21,720 Darüber kommen dann die anderen Batterien: NiMH ist was man heutzutage üblich in 93 00:08:21,720 --> 00:08:27,400 Fernbedienungen oder z.B. das Mystery- Hack-Badge reinsteckt. Alkali-Mangan sind 94 00:08:27,400 --> 00:08:32,640 die bekannten, nicht aufladbaren Einwegzellen. Und über den Lithium-Ionen 95 00:08:32,640 --> 00:08:37,200 Akku möchte ich ein bisschen mehr reden, weil auch dieses Jahr, wie auch schon im 96 00:08:37,200 --> 00:08:41,090 Text angekündigt, der Nobelpreis dafür vergeben wurde, für die Entwicklung dieser 97 00:08:41,090 --> 00:08:45,270 Technologie. Und auch hier nochmal die Frage: Wer von euch hat ein Gerät, was mit 98 00:08:45,270 --> 00:08:51,322 einem Lithium-Ionen Akku betrieben wird? *Lachen* 99 00:08:51,322 --> 00:09:01,210 Zwei Geräte? Drei? Fünf? Zwanzig? Langsam werden die Hände weniger. Alle haben sie. 100 00:09:01,210 --> 00:09:10,437 Klar. Die Technik ist absolut verbreitet. Was heißt Lithium-Ionen überhaupt? Lithium 101 00:09:10,437 --> 00:09:16,860 ist ein Alkalimetall, das dritte Element überhaupt, also Ordnungszahl 3, da oben. 102 00:09:16,860 --> 00:09:24,340 Es hat drei Elektronen um den Kern herum, und wenn man von dem Atom ein Elektron 103 00:09:24,340 --> 00:09:29,020 abzieht, spricht man von einem Ion. Das heißt, dass ein positiv geladener 104 00:09:29,020 --> 00:09:36,870 Lithiumkern, und der transportiert im Endeffekt die Ladung in dieser Art 105 00:09:36,870 --> 00:09:42,670 Batterie oder Akku. Das sind die drei Herren, die diesen 106 00:09:42,670 --> 00:09:50,023 Nobelpreis bekommen haben dieses Jahr der Herr John B. Goodenough. 107 00:09:50,023 --> 00:09:52,606 *Lachen* 108 00:09:52,606 --> 00:09:58,380 Es wird gerätselt, ob sich seine Eltern auch dabei mit einem Augenzwinkern gedacht haben, als 109 00:09:58,380 --> 00:10:09,890 sie dieses B hinzugefügt haben. Der Herr Stanley Whittingham und Akira Yoshino. 110 00:10:09,890 --> 00:10:14,160 Das Nobelpreiskomitee hat ganz schöne öffentlich verfügbare Dokumentationen 111 00:10:14,160 --> 00:10:18,601 bereitgestellt, an deren Beispiel ich jetzt mal grob erklären möchte, was da 112 00:10:18,601 --> 00:10:28,840 innen drin passiert. Das ist erst einmal die erste Iterationen, wo noch an der 113 00:10:28,840 --> 00:10:34,690 Anode tatsächlich ein Block Lithium Metall verwendet wird. Wer hatte Chemie in der 114 00:10:34,690 --> 00:10:46,570 Schule? Leistungskurs? Oh, da wird es dünn. Eigentlich hatten alle, wer hat denn 115 00:10:46,570 --> 00:10:50,548 mal ein Stückchen Natrium in Wasser geschmissen? 116 00:10:50,548 --> 00:10:59,290 Ah! Weit mehr als die Hälfte, das spritzt und brennt und explodiert. Das Zeug ist 117 00:10:59,290 --> 00:11:04,970 halt, also sämtliche Alkalimetalle sind hoch reaktiv mit Wasser. Das heißt, es ist 118 00:11:04,970 --> 00:11:08,130 schon ein gewisses Problem da, einen ganzen Block in so eine Batterie 119 00:11:08,130 --> 00:11:12,430 einzubauen. Das ist auch der Grund, weswegen man diese Batterien nicht öffnen 120 00:11:12,430 --> 00:11:17,500 sollte. Weil die Luftfeuchtigkeit schon die reinkommt, reicht, um mit dem Metall, 121 00:11:17,500 --> 00:11:24,450 was da drinnen gespeichert ist, zu reagieren. Und ja, dann wird es warm und 122 00:11:24,450 --> 00:11:36,440 bunt. So, zurück zu der Batterie selber. Das heißt, wir haben an der Anode das 123 00:11:36,440 --> 00:11:42,460 Lithiummetall gibt sein Elektron ab oder wird durch das elektrische Feld beim 124 00:11:42,460 --> 00:11:49,910 Aufladen dazu gezwungen, überredet. Wenn die Batterie aufgeladen ist, fließt das 125 00:11:49,910 --> 00:11:53,960 Elektron durch den Verbraucher auf die andere Seite zurück und wird in dieser 126 00:11:53,960 --> 00:12:01,080 Iteration in einem Material Titan-Disulfid eingelagert. Titan ist auch ein Metall, 127 00:12:01,080 --> 00:12:05,820 relativ bekannt eigentlich. Weiße Wandfarbe kennt auch jeder. Titandioxid ist 128 00:12:05,820 --> 00:12:11,320 ein total bekanntes und verbreitetes Pigment. Hier ist es halt das Schwefel- 129 00:12:11,320 --> 00:12:17,960 Analogon, das Disulfid. An der Batterie, die hat funktioniert. Man sieht hier zwei 130 00:12:17,960 --> 00:12:22,700 Volt Zellspannung ist schon mal deutlich mehr als eine normale Batterie, die 1,5 131 00:12:22,700 --> 00:12:27,140 Volt. Das Problem dabei war: Das Ding zersetzt sich einfach chemisch mit der 132 00:12:27,140 --> 00:12:37,090 Zeit. Nächste Iteration: Kobaltoxid. Das war jetzt stabil und diese Batterie war 133 00:12:37,090 --> 00:12:40,690 halt nicht nach zwei, dreimal Aufladen und Entladen dann einfach kaputt. 134 00:12:40,690 --> 00:12:45,570 Außerdem war die Zellspannung noch ein bisschen größer. Auf der Anodenseite ist 135 00:12:45,570 --> 00:12:52,290 es erst einmal bei dem Lithiummetall geblieben, bei dem Block, und am Schluss 136 00:12:52,290 --> 00:13:01,070 kam dann die Innovation. Okay, wenn ich diesen Metallblock loswerden möchte, wie 137 00:13:01,070 --> 00:13:06,480 kann ich da, wie komme ich da außen rum? Und da hat Yoshino rausgefunden: Hey, wir 138 00:13:06,480 --> 00:13:11,570 nehmen Grafit, also quasi das, woraus man Bleistiftminen auch macht. Graphit hat so 139 00:13:11,570 --> 00:13:19,310 eine Wabenstruktur. So Karnickeldraht sozusagen, und das sind Schichten, die 140 00:13:19,310 --> 00:13:24,180 parallel übereinander aufgeschichtet sind, und dazwischen ist Platz, und dazwischen 141 00:13:24,180 --> 00:13:30,510 passt Lithium als Ion gut dazwischen. Tatsächlich, da Ordnungszahl drei, ist es 142 00:13:30,510 --> 00:13:34,670 wirklich fast das kleinste Atom, was man sich denken kann. Dementsprechend braucht 143 00:13:34,670 --> 00:13:46,180 es auch nicht viel Platz. Und das kann man eben in Graphit oder Petrol-Koks quasi - 144 00:13:46,180 --> 00:13:51,190 also nicht das zum Schnüffeln, sondern das zum Verbrennen - kann man das einlagern 145 00:13:51,190 --> 00:13:56,100 und hat plötzlich nicht mehr diesen hoch reaktiven Metallblock oder Metallschicht, 146 00:13:56,100 --> 00:14:01,320 sondern hat etwas besser Handhabbares. Und das in Kombination hat sich dann dazu 147 00:14:01,320 --> 00:14:09,560 entwickelt, was wir heutzutage in allen unseren Geräten drinne haben. Was nicht so 148 00:14:09,560 --> 00:14:12,490 mein Fachgebiet ist, aber was natürlich auch diskutiert werden muss, ist, woher 149 00:14:12,490 --> 00:14:19,050 kriegt man diese Materialien eigentlich? Kobaltoxid insbesondere ist viel im 150 00:14:19,050 --> 00:14:24,810 Gespräch, weil die Hauptquelle aus den so genannten Coltanvorkommen hauptsächlich in 151 00:14:24,810 --> 00:14:32,060 Zentralafrika kommen. Coltan ist eine Zusammensetzung aus Columbit und Tantalit. 152 00:14:32,060 --> 00:14:36,870 Das sind zwei Minerale, die eng verheiratet miteinander in den 153 00:14:36,870 --> 00:14:42,340 Lagerstätten abgebaut werden und die hauptsächlich in Zentralafrika vorkommen. 154 00:14:42,340 --> 00:14:52,600 Columbit ist eine Quelle für das Element Niob und Tantalit, wie der Name schon sagt 155 00:14:52,600 --> 00:14:57,730 Tantal. Und die bringen aber in Vergesellschaftung auch immer Kobalt mit 156 00:14:57,730 --> 00:15:02,746 zusammen. Irgendetwas hat sich die Natur dabei gedacht. Auf jeden Fall sind die 157 00:15:02,746 --> 00:15:08,495 irgendwie immer an der gleichen Stelle rauszuholen. Und an nicht vielen Stellen sonst. 158 00:15:08,495 --> 00:15:12,360 Dann ist die Diskussion, wo kriegen wir das Ganze Lithium her? Das kommt dann 159 00:15:12,360 --> 00:15:21,289 zu großen Teilen aus Südamerika und aus China. Ähnliches Problem der Grafitanode. 160 00:15:21,289 --> 00:15:24,990 Um besonders hochwertige Zellen zu bekommen, braucht man eine bestimmte 161 00:15:24,990 --> 00:15:33,240 Qualität von Graphit. Haupthersteller: China. Das heißt, da ist dann die Frage, 162 00:15:33,240 --> 00:15:36,780 möchte man mit den Chinesen denn jetzt unbedingt einen Wirtschaftskrieg anfangen? 163 00:15:36,780 --> 00:15:42,010 wenn die sagen können, dann kriegt ihr halt keine Batteriematerialien mehr und 164 00:15:42,010 --> 00:15:48,899 dann habt ihr halt auch keine Batterien mehr, weil, die halten ja auch nicht ewig. 165 00:15:48,899 --> 00:15:57,690 Mehr dazu kann man sich bei Methodisch Inkorrekt nachhören. Ich höre ziemlich 166 00:15:57,690 --> 00:16:04,130 viel Podcasts. Das kann man sich vielleicht vorstellen, und möglicherweise 167 00:16:04,130 --> 00:16:08,790 hat der ein oder andere den Hintergrund zu dem. 168 00:16:08,790 --> 00:16:11,740 Ich kann hochgradig empfehlen, wenn man auch mal ein bisschen sich für 169 00:16:11,740 --> 00:16:15,390 Wissenschaft interessiert: hört da mal rein. Hochgradig interessant, macht viel 170 00:16:15,390 --> 00:16:18,221 Spaß zu hören, auch einfach nur vom Unterhaltungswert her, und man kann eine 171 00:16:18,221 --> 00:16:25,540 Menge lernen. Was auch noch zu einer Batterie dazugehört, ist der Elektrolyt, 172 00:16:25,540 --> 00:16:30,030 also die Flüssigkeit zwischen den beiden Elektroden. Denn man muss diese Lithium- 173 00:16:30,030 --> 00:16:37,440 Ionen auch noch irgendwo drinnen aufheben. Man kann das Metall nicht einfach von 174 00:16:37,440 --> 00:16:41,280 einer Elektrode zur Nächsten wandern lassen. Das muss irgendwie geschehen. 175 00:16:41,280 --> 00:16:46,780 Dafür gibt es diesen Elektrolyten. Und diese speziellen - Carbonate heißen Sie 176 00:16:46,780 --> 00:16:51,000 mit Trivialnamen - Kohlensäureester haben die Eigenschaft, dass Sie sehr polar sind 177 00:16:51,000 --> 00:16:59,526 und aprotisch heißt, sie sind nicht chemisch gesehen sauer. Weil es gibt 178 00:16:59,526 --> 00:17:05,986 Lösungsmittel, die Ihre Wasserstoffatome - hier sind ein Paar eingezeichnet, gibt 179 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 180 00:17:13,700 --> 00:17:19,220 hatten vorhin schon gesagt: Alkalimetalle in Wasser - Schlechte Idee! Alkalimetall 181 00:17:19,220 --> 00:17:22,750 in einem protischen Lösungsmittel - auch nicht so gut. Das heißt, es gibt eine 182 00:17:22,750 --> 00:17:26,959 bestimmte Anforderung an das Lösungsmittel und diese Klasse von 183 00:17:26,959 --> 00:17:35,529 Lösungsmitteln erfüllt die ganz gut und lässt sich gut herstellen. Ist leider auch 184 00:17:35,529 --> 00:17:41,000 hygroskopisch, ist wasseranziehend, das heißt: muss gut abgekapselt werden. Das 185 00:17:41,000 --> 00:17:44,669 ist auch der Grund, weswegen auf Batterien immer darauf steht "Nicht öffnen, nicht 186 00:17:44,669 --> 00:17:49,539 auseinander nehmen", weil die werden einfach feucht. Und im besten Fall 187 00:17:49,539 --> 00:17:55,320 verlieren die Batterien bloß ihre Kapazität, weil das Material, was die 188 00:17:55,320 --> 00:18:01,059 Energie transportiert, kaputtgeht, wegreagiert. Im schlimmsten Fall wird es 189 00:18:01,059 --> 00:18:10,399 dann warm, und man kriegt buntes Feuer. Zum Beispiel auch so: Wer von euch hat so 190 00:18:10,399 --> 00:18:15,549 eine Batterie mal auseinandergenommen, zumindestens was da noch an kleinen 191 00:18:15,549 --> 00:18:22,770 Platinchen außen dranhängt? Gar nicht so viele, so 20 vielleicht. Ich 192 00:18:22,770 --> 00:18:26,370 habe schon eine Menge Laptop-Akkus, Handy- Akkus, alles Mögliche auseinander gebaut. 193 00:18:26,370 --> 00:18:32,340 Da hängt immer so eine kleine Platine davor, eine Schutzelektronik, die dafür 194 00:18:32,340 --> 00:18:36,574 sorgt, dass die Batterie nicht zu tief entladen wird und nicht zu sehr überladen 195 00:18:36,574 --> 00:18:43,330 wird. Wenn man nämlich zu viel Energie reingesteckt in diese Batterien, dann 196 00:18:43,330 --> 00:18:53,490 bilden sich solche Metallstifte, Säulen, Wiskers, sind Schnurrhaare quasi. Das sind 197 00:18:53,490 --> 00:18:58,509 eben dünne, lange Strukturen aus Metall, die dann bei zu hohen Spannungen wachsen. 198 00:18:58,509 --> 00:19:03,100 Das in der Mitte ist der Separator, der die beiden Teile der Batterie voneinander 199 00:19:03,100 --> 00:19:08,779 trennt. Die pieken einfach durch und machen einen Kurzschluss. Und dann hat man 200 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 201 00:19:16,450 --> 00:19:28,391 Ärger gehabt? Das ist ein Samsung Galaxy Note 7. Ich sehe eine Hand. Vielleicht 202 00:19:28,391 --> 00:19:33,960 ist noch eine zweite dabei. Ich glaube, das war vor anderthalb, zwei Jahren, da 203 00:19:33,960 --> 00:19:38,879 gab es große Presse, dass diese Geräte angefangen haben, aus heiterem Himmel 204 00:19:38,879 --> 00:19:45,710 Feuer zu fangen, teilweise in der Tasche des Eigentümers. Eher blöd. Was sich 205 00:19:45,710 --> 00:19:52,350 hierbei herausgestellt hat, ist, da oben sieht man ein Röntgen-Querschnitt. Diese 206 00:19:52,350 --> 00:19:56,539 dünnen Linien sind die Elektrodenschichten, und dieses etwas 207 00:19:56,539 --> 00:20:00,850 dickere ist der Separator, und es hat sich herausgestellt: Bei der Dimensionierung 208 00:20:00,850 --> 00:20:05,100 und Herstellung dieser Batterien wurde dieser Separator ein kleines bisschen zu 209 00:20:05,100 --> 00:20:11,789 klein gewählt, und dann ist durch ein paar Stöße irgendwie an der Ecke passiert, dass 210 00:20:11,789 --> 00:20:15,669 sich so eine Elektrodenfolie so ein bisschen verbogen hat. Dann haben die 211 00:20:15,669 --> 00:20:20,628 Kontakt gekriegt. Dann hat sich damit die Batterie intern kurzgeschlossen, entladen, 212 00:20:20,628 --> 00:20:26,040 ist wärmer geworden, hat sich aufgebläht, hat Feuer gefangen, und das Ergebnis sieht 213 00:20:26,040 --> 00:20:32,990 man dann daneben: nicht so gut. Das ist halt eben auch etwas, was man bei 214 00:20:32,990 --> 00:20:37,073 sämtlichen Energiespeichern nicht loswird. Man muss irgendwie sicher bekommen, und 215 00:20:37,073 --> 00:20:41,829 man muss sie handhaben können. Nicht nur der Platzbedarf und das Gewicht spielt 'ne 216 00:20:41,829 --> 00:20:44,971 Rolle. Deswegen sind Lithium-Ionen-Batterien ja 217 00:20:44,971 --> 00:20:50,049 auch so verbreitet, weil sie einfach deutlich leichter sind als die Nickel- 218 00:20:50,049 --> 00:20:54,439 Cadmium/Nickel-Metalhydrit-Batterien zum Beispiel und leistungsfähiger. 219 00:20:57,089 --> 00:21:00,700 Was aktuell noch geforscht wird, sind zum 220 00:21:00,700 --> 00:21:05,100 Beispiel neue Elektroden-Materialien, um eben dieses Problem mit dem Kobalt 221 00:21:05,100 --> 00:21:12,820 loszuwerden. Kobalt-Oxid funktioniert sehr gut. Es gibt Bestrebungen, das hat man, 222 00:21:12,820 --> 00:21:17,149 glaube ich, auch durch Pressemitteilungen von Tesla oder sowas und anderen Firmen, 223 00:21:17,149 --> 00:21:22,559 die grad an Entwicklungen forschen, gehört das Nickel ersetzt wird. Kobalt und Nickel 224 00:21:22,559 --> 00:21:26,909 sind sich einigermaßen ähnlich, stehen nebeneinander im Periodensystem und man 225 00:21:26,909 --> 00:21:33,491 kann Nickel ersetzen und den Kobalt-Anteil reduzieren. Nickel hat auch Probleme, weiß 226 00:21:33,491 --> 00:21:36,570 vielleicht der eine oder andere, der dagegen allergisch ist. Nickel verursacht 227 00:21:36,570 --> 00:21:42,649 Kontakt-Allergien; also auch nicht so problemlos. Man muss eben gucken, welches 228 00:21:42,649 --> 00:21:47,759 Problem kann man handhaben und welches muss man, welches muss man einfach 229 00:21:47,759 --> 00:21:53,520 eingehen? Ganz interessant, man kann dieses Kobalt-Oxid durch Silizium 230 00:21:53,520 --> 00:22:02,299 ersetzen. Man kann tatsächlich wie auch Mikrochips aus dünnen Silizium-Wafern 231 00:22:02,299 --> 00:22:04,919 gefertigt werden; Man kann dieses Material nehmen, auf 'ne bestimmte Art und Weise 232 00:22:04,919 --> 00:22:12,200 aufbereiten und als Elektrode für so'ne Batterie benutzen. Und tatsächlich ist es 233 00:22:12,200 --> 00:22:16,179 auch eine Gitterstruktur, wo auch diese Lithium-Ionen gut reinpassen in die 234 00:22:16,179 --> 00:22:22,779 Zwischenräume. Tatsächlich ist die Kapazität noch einige Male größer als mit 235 00:22:22,779 --> 00:22:27,030 dem Kobalt-Oxid. Das Problem ist, dass funktioniert zwei, dreimal... weil 236 00:22:27,030 --> 00:22:34,706 dadurch, dass das Silizium das Lithium als Fremdmetall aufnimmt, quillt das Ganze auf 237 00:22:34,706 --> 00:22:39,509 - wird größer - also wirklich physikalisch größer, wird... beim Entladen schrumpft es 238 00:22:39,509 --> 00:22:45,789 wieder, und dann bilden sich Risse, und nach wenigen Lade/Entladezyklen hat man 239 00:22:45,789 --> 00:22:51,520 dann keine schöne, glatte Elektrode mehr, sondern dann hat man Krümel. Und dann ist 240 00:22:51,520 --> 00:22:55,710 die Batterie kaputt. Das ist einer der... eins der Felder, an denen aktuell 241 00:22:55,710 --> 00:22:59,720 geforscht wird. Wie kriegt man, also kriegt man Silizium tatsächlich in den 242 00:22:59,720 --> 00:23:04,330 Griff, dass man' als Elektroden-Material benutzen kann? Und auch da wird geforscht, 243 00:23:04,330 --> 00:23:08,730 um zum Beispiel das Problem loszuwerden, dass man überhaupt darüber diskutieren 244 00:23:08,730 --> 00:23:12,070 muss: >>Ja, Kobalt, Afrika, politische 245 00:23:12,070 --> 00:23:18,410 Probleme<<, wir haben nicht genug Material für das alles. Elektrolyte, das gleiche... 246 00:23:18,410 --> 00:23:26,370 Metallionen, is 'ne ganz witzige Anekdote. Der Herr Goodenough hat in den 80ern, 247 00:23:26,370 --> 00:23:31,940 als die Grundlagenforschung für seine Entwicklung stattgefunden hat, auch schon 248 00:23:31,940 --> 00:23:38,970 über Natrium als Energie... also als Metall, was dann diesen Hin-und... diesen 249 00:23:38,970 --> 00:23:44,521 Transfer, dieses Hin-und-her-Pendeln zwischen den Elektroden übernimmt... Davon 250 00:23:44,521 --> 00:23:49,039 ist heute nicht wirklich was bekannt, jedenfalls nicht in der öffentlichen 251 00:23:49,039 --> 00:23:52,620 Presse. Geforscht wird daran trotzdem. Also es gibt zum Beispiel Natrium-Sulfid- 252 00:23:52,620 --> 00:23:57,429 Batterien, die funktionieren sehr gut. Allerdings brauchen die Temperaturen um 253 00:23:57,429 --> 00:24:00,570 200 Grad, bis sie vernünftig funktionieren. Bei Raumtemperatur gehen 254 00:24:00,570 --> 00:24:05,990 die nicht. Das ist praktisch für so etwas wie Blockheizkraftwerke oder Lkws oder 255 00:24:05,990 --> 00:24:10,427 irgendwie große, große Dinge, die heiß werden und heiß bleiben können. Aber für 256 00:24:10,427 --> 00:24:15,068 den Alltagsgebrauch, selbst für ein Auto... Kann man nicht anwenden. Aber 257 00:24:15,068 --> 00:24:19,088 möglicherweise findet man damit 'was, was man so ähnlich wie so 'ne Lithium-Ionen- 258 00:24:19,088 --> 00:24:24,679 Batterie bauen kann. Und Natrium haben wir wirklich reichlich. Man geht an 259 00:24:24,679 --> 00:24:29,470 irgendeinen Ozean, hat Natriumchlorid, Salz, in rauen Mengen kann das problemlos 260 00:24:29,470 --> 00:24:33,249 daraus schöpfen, hat Natriumionen ohne Ende. Dann haben wir zum Beispiel auch das 261 00:24:33,249 --> 00:24:38,129 Problem mit dem Lithium aus Südamerika und politisch fragwürdige Quellen nicht mehr, 262 00:24:38,129 --> 00:24:45,110 oder Abhängigkeit von China. Dann noch ein bisschen zu Wasserstoff, da 263 00:24:45,110 --> 00:24:51,749 steck' ich nicht so sehr drin, deswegen etwas grober. Das ist ein Zustandsdiagramm 264 00:24:51,749 --> 00:24:55,956 von Wasserstoff. Wasserstoff ist speziell... 265 00:24:57,736 --> 00:25:03,019 Wer kennt aus Camping zum Beispiel diese Gasbrenner, die man mit so Kartuschen, 266 00:25:03,019 --> 00:25:10,500 oder diesen großen Propangas-Flaschen betreibt? Ja, 80, 90 Prozent bestimmt. Wer 267 00:25:10,500 --> 00:25:14,590 hat schon mal aus Versehen das Ventil aufgemacht und den Schlauch abgeschraubt? 268 00:25:16,520 --> 00:25:21,649 Ja, 'n paar. Oder anderes Beispiel: Wer hat schon mal ein Feuerzeug nachgefüllt? 269 00:25:21,649 --> 00:25:26,330 Ah, fast alle. Wenn man das nicht richtig macht, dann zischt es und es wird ziemlich 270 00:25:26,330 --> 00:25:32,439 kalt. Das heißt in der Chemie Joule- Thompson-Effekt. Also dass, wenn man 271 00:25:32,439 --> 00:25:36,140 ein verflüssigtes komprimiertes Gas plötzlich entspannt wird, das heißt, 272 00:25:36,140 --> 00:25:39,800 es steht in dem Behälter unter Druck, man macht das Ventil auf, 273 00:25:39,800 --> 00:25:42,600 es entweicht an die Atmosphäre, der Druck ist plötzlich nur noch 274 00:25:42,600 --> 00:25:47,460 Atmosphärendruck, und dann wird es kalt. Das ist bei den meisten Gasen so. Bei 275 00:25:47,460 --> 00:25:52,989 Wasserstoff nicht, der wird heiß. Und das ist blöd, wenn man jetzt ein Leck in einem 276 00:25:52,989 --> 00:26:01,169 Wasserstofftank hat. Das sind zum Beispiel Vorsichtsmaßnahmen, da müssen sich... also 277 00:26:01,169 --> 00:26:05,559 in der Raumfahrt, wo Raketen mit Wasserstoff betrieben werden, das ist zum 278 00:26:05,559 --> 00:26:09,869 Beispiel etwas, worauf man sehr gut aufpassen muss. Dann sind hier in diesem 279 00:26:09,869 --> 00:26:15,070 Diagramm noch drei Bereiche ausgezeichnet: Nummer 1 ganz links da, auf dieser 280 00:26:15,070 --> 00:26:25,809 orangefarbenen Linie ist Liquid-Storage, Flüssig-Wasserstoff. Und da sieht man vor 281 00:26:25,809 --> 00:26:31,669 allen Dingen, wenn man die Temperatur- Achse sich oben anguckt: Wir sind bei -260 282 00:26:31,669 --> 00:26:36,303 Grad, da ist nicht mehr viel Platz bis zum absoluten Nullpunkt. Heißt auch kryogener 283 00:26:36,303 --> 00:26:41,860 Wasserstoff. Weil der Wasserstoff nicht flüssig zu kriegen ist oberhalb der 284 00:26:41,860 --> 00:26:47,700 Temperatur, die von dieser orangenen Linie eingefaßt wird. Wenn man, wenn man den 285 00:26:47,700 --> 00:26:51,510 Wasserstoff wärmer macht, steht ja immer noch unter Druck und ist immer noch hoch 286 00:26:51,510 --> 00:26:58,440 komprimiert und relativ dicht. Aber da ist ja nicht mehr unbedingt flüssig. Und wenn 287 00:26:58,440 --> 00:27:02,009 man das Ganze dann zu höheren Temperaturen geht und dann im Bereich 2 auf der rechten 288 00:27:02,009 --> 00:27:06,240 Seite kommt, dann sieht man, diese Linien zeigen an, was unter welchem Druck bei 289 00:27:06,240 --> 00:27:11,220 welcher Temperatur steht, und hat dann 500 bar. 290 00:27:11,220 --> 00:27:16,429 Normalerweise sind so eine Druckgasflasche, wo man Schweiss- Gas oder sowas her 291 00:27:16,429 --> 00:27:22,799 kriegt. Üblicherweise im Handel sind meistens 200, maximal 300 bar. Dadurch, 292 00:27:22,799 --> 00:27:26,539 dass dieses Diagramm bis 1000 hochgeht, das zeigt schon, Wasserstoff braucht ein 293 00:27:26,539 --> 00:27:32,220 bisschen Überzeugungsarbeit, um sich verdichten zu lassen. Und dann oben noch 294 00:27:32,220 --> 00:27:41,350 der Bereich 3. Ist der trans- kritische Bereich. Der kritische Punkt heißt der Bereich, 295 00:27:41,350 --> 00:27:49,820 über dem der Zustand zwischen flüssig und gasförmig zu einem, zu einem nicht mehr 296 00:27:49,820 --> 00:27:56,717 auseinander haltbaren Gemisch wird. Das heißt, es ist nicht wirklich flüssiger 297 00:27:56,717 --> 00:28:00,850 Wasserstoff, ist nicht wirklich gasförmig, irgendwas dazwischen. Aber auch dafür 298 00:28:00,850 --> 00:28:06,830 braucht man sehr tiefe Temperaturen. Und das ist z.B. eines der Argumente, was 299 00:28:06,830 --> 00:28:13,019 gegen Wasserstoff-Betankung spricht. Da das Material soweit runter zu kühlen und 300 00:28:13,019 --> 00:28:15,399 zu verflüssigen braucht eine Menge Energie, ihn kühl zu 301 00:28:15,399 --> 00:28:20,429 halten braucht Infrastruktur und Isolierbehälter. Wenn sowas angepiekst 302 00:28:20,429 --> 00:28:24,139 wird und entweicht, ist... kann ein Problem werden, weil zum Beispiel durch 303 00:28:24,139 --> 00:28:29,779 den Thompson-Effekt, der beim Wasserstoff für Erhitzung sorgt: Gefahrenpotenzial. 304 00:28:29,779 --> 00:28:36,049 Und das heißt auch, wenn man sich überlegt: Wo kann Wasserstoff gut 305 00:28:36,049 --> 00:28:42,610 funktionieren? Meiner Ansicht nach vor allen Dingen in Anwendungen, wo man viel 306 00:28:42,610 --> 00:28:49,350 auf einmal braucht, an bekannten Orten, wo man Zeit hat zum Betanken. Also das 307 00:28:49,350 --> 00:28:53,249 Argument: Ja, ich brauch an der Tankstelle fünf Minuten, um meinen Diesel voll zu 308 00:28:53,249 --> 00:28:57,429 tanken. Aber mit Wasserstoff, das dauert zehn, zwanzig Minuten, und danach muss ich 309 00:28:57,429 --> 00:29:03,980 dann erst mal die Tankstelle wieder erholen und runter kühlen. Das kann man 310 00:29:03,980 --> 00:29:10,070 machen, aber für den Personenverkehr eigentlich total sinnlos. Also ich würde 311 00:29:10,070 --> 00:29:13,789 sagen, es ist klar, dass das auf großer Skala nicht zu machen ist. Aus 312 00:29:13,789 --> 00:29:17,549 Gefahrenaspekten, aus Handling, wie auch immer. Aber man kann sich denken, dass man 313 00:29:17,549 --> 00:29:23,539 Busse, Schiffe, vielleicht sogar Flugzeuge mit Wasserstoff betanken kann, weil die 314 00:29:23,539 --> 00:29:28,539 fliegen oder bewegen sich von wenigen bekannten Punkten. Und man muss eben nicht 315 00:29:28,539 --> 00:29:32,929 überall Tankstellen verstreuen, sondern man hat bestimmte Positionen, wo man denn 316 00:29:32,929 --> 00:29:36,850 den Treibstoff vorhalten kann und da auch dann entsprechend sicher handhaben kann. 317 00:29:36,850 --> 00:29:45,419 Und Individualverkehr damit auszustatten kann man machen, wird auch gemacht. Ob das 318 00:29:45,419 --> 00:29:50,379 auf großer Skala eine gute Idee ist, weiß ich nicht. Aber deswegen zu sagen 319 00:29:50,379 --> 00:29:55,550 Wasserstoff ist sinnlos, ist zu teuer, braucht zu viel Energie, ist nicht 320 00:29:55,550 --> 00:30:02,039 handhabbar, ist gefährlich finde ich auch keine richtige Aussage. Man muss eben 321 00:30:02,039 --> 00:30:06,323 hingucken: Was sind die Randbedingungen? Was kann man vernünftig handhaben und dann 322 00:30:06,323 --> 00:30:11,289 sagen: Okay, ich wähle den Speicher, den Speicher, einen anderen Speicher. 323 00:30:12,669 --> 00:30:17,289 Bei Batterien anders rum. Da muss man eben immer das Material mit sich herumtragen. 324 00:30:17,289 --> 00:30:23,739 Man hat die Batterie, die Elektronen, Cobaltoxid, das Graphit, das ist immer da. 325 00:30:23,739 --> 00:30:26,669 Das muss man immer mit sich herumtragen. Und die Lithium-Ionen 326 00:30:26,669 --> 00:30:30,419 gehen von einer Seite auf die andere, geben dadurch 327 00:30:30,419 --> 00:30:35,710 Energie ab oder nehmen welche auf. Aber die Masse bleibt immer konstant, egal wie 328 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. 329 00:30:42,870 --> 00:30:47,379 Ist jetzt eigentlich ein leerer Akku leichter als ein voller Akku? Naja, das 330 00:30:47,379 --> 00:30:57,210 sind ja weniger Elektronen drin. Und wenn man jetzt über Flugzeuge nachdenkt, möchte 331 00:30:57,210 --> 00:31:01,650 man vielleicht nicht ein Flugzeug bauen, was man quasi was eine riesige fliegende 332 00:31:01,650 --> 00:31:07,820 Batterie ist, weil man das Gewicht immer mit sich herumtragen muss. Dann natürlich 333 00:31:07,820 --> 00:31:18,889 noch: Was macht die Natur eigentlich? Die linke Seite ist so ein grobes Schema von 334 00:31:18,889 --> 00:31:26,309 was in jeder Pflanze passiert. Sonne strahlt auf grüne Teile. Da läuft dann die Lichtreaktion der 335 00:31:26,309 --> 00:31:32,921 Photosynthese ab, CO2 und Wasser werden fixiert, und Sauerstoff kommt raus. Und 336 00:31:32,921 --> 00:31:41,580 unten hat man als Speicher sogar größere organische Moleküle. Etwas genauer 337 00:31:41,580 --> 00:31:47,700 angeguckt, sieht das dann so aus. Vielleicht kennt man das noch aus dem Bio 338 00:31:47,700 --> 00:31:55,386 Unterricht, das zweistufige Foto System und die Absorption der beiden Teile. Daran 339 00:31:55,386 --> 00:32:01,330 kann man zum Beispiel auch sehr gut sofort sehen: Warum sind Blätter grün? Naja. Im 340 00:32:01,330 --> 00:32:05,480 blauen Bereich wird absorbiert. Je höher der Peak ist, umso mehr Licht wird 341 00:32:05,480 --> 00:32:11,240 eingefangen, das landet dann in diesen roten, hellroten Bereichen, trifft auf die 342 00:32:11,240 --> 00:32:17,549 Fotossystem-Zentren regt dann, angedeutet durch den blauen Pfeil, regt dann dieses 343 00:32:17,549 --> 00:32:22,840 Molekül an und über diese lange Kaskade von verschiedenen komplizierten 344 00:32:22,840 --> 00:32:26,971 Biomolekülen wird das dann durchgereicht, und irgendwie macht daraus die Zelle dann 345 00:32:26,971 --> 00:32:33,549 ihre Energie. So etwas kann man sehr schwer tatsächlich nachbauen. Wird auch 346 00:32:33,549 --> 00:32:37,519 gemacht. Es werden teilweise werden einzelne von diesen, von diesen Kreisen ja 347 00:32:37,519 --> 00:32:41,570 angedeutet. Vielleicht wird versucht, sie zu isolieren und sich anzugucken. Wie 348 00:32:41,570 --> 00:32:47,170 funktioniert das? Was für, was für Enzyme, was für Proteine sind da drin? Manchmal 349 00:32:47,170 --> 00:32:51,473 sind auch einzelne Metal-Zentren da drin. Wie funktioniert das? Und können wir 350 00:32:51,473 --> 00:32:56,720 darüber was lernen und das vielleicht in für uns leichter umsetzbaren System 351 00:32:56,720 --> 00:33:01,830 nachbauen? Gut, Peak wird höher, heißt, absorbiert 352 00:33:01,830 --> 00:33:07,919 mehr Energie, und in der Mitte ist dieses Tal grün. Das heißt, das grüne Licht wird 353 00:33:07,919 --> 00:33:17,202 einfach nicht absorbiert. Deswegen sieht ein Blatt grün aus. Und noch eine andere 354 00:33:17,202 --> 00:33:23,929 Vision ist zu sagen: Okay, können wir das als Modell nehmen und das so ähnlich machen. 355 00:33:23,929 --> 00:33:31,649 Wir haben ein künstliches Blatt. Ist der Oberbegriff für diese, für diese ganze 356 00:33:31,649 --> 00:33:37,879 ganze Forschungsrichtung zu sagen: Okay, man nimmt sein Material, taucht es in 357 00:33:37,879 --> 00:33:44,200 Wasser ein, man strahlt Sonnenlicht drauf und kann dadurch so ähnlich, wie die 358 00:33:44,200 --> 00:33:49,260 Pflanze mit ihren Blättern auch macht, das Wasser aufspalten in Wasserstoff und 359 00:33:49,260 --> 00:33:53,749 Sauerstoff, diesen Wasserstoff dann einfangen, entweder verflüssigen oder eben 360 00:33:53,749 --> 00:33:57,890 in der chemischen Industrie über verschiedene Reaktionen zu größeren 361 00:33:57,890 --> 00:34:04,340 Energieträgern weiter, weiter entwickeln. Und potenziell kann man daraus auch dann 362 00:34:04,340 --> 00:34:09,379 am Schluss wieder im Prinzip, was wir als Benzin oder als fossile Energieträger 363 00:34:09,379 --> 00:34:15,640 kennen, aber eben ursprünglich nur aus Sonnenlicht gemacht. Wir haben dann nicht 364 00:34:15,640 --> 00:34:20,090 mehr diesen Fall, dass wir dann aus Jahrmillionen alten Ablagerungen aus der 365 00:34:20,090 --> 00:34:25,566 Erde Material ausgraben müssen, sondern wir können das selber machen. Das wäre 366 00:34:25,566 --> 00:34:31,690 sozusagen vom Modell her das, was unter klimaneutralen oder CO2 neutralen 367 00:34:31,690 --> 00:34:37,580 Kraftstoffen gemeint ist. Man hat zwar immer noch einen organischen Kraftstoff, 368 00:34:37,580 --> 00:34:40,590 den man dann verbrennt. Methanol kann man auch, mit Methanol kann man auch 369 00:34:40,590 --> 00:34:46,660 Brennstoffzellen betreiben. Diesel, Benzin würde man dann eben in herkömmlichen 370 00:34:46,660 --> 00:34:52,430 Verbrennungs-Kraftmaschinen verwenden. Aber da man das CO2, was in diesem 371 00:34:52,430 --> 00:34:57,740 Brennstoff drin ist, vorher aus der Luft gegriffen hat und nach diesem Schema in 372 00:34:57,740 --> 00:35:02,480 den Kraftstoff eingebaut hat, wird es beim Verbrennen wieder frei und man kommt auf 373 00:35:02,480 --> 00:35:08,080 plus/minus Null. Da ist das größte Problem, dass CO2 halt zum Glück immer 374 00:35:08,080 --> 00:35:11,850 noch in ziemlich kleinen Konzentrationen in der Luft vorkommt. Das heißt, es ist 375 00:35:11,850 --> 00:35:15,620 ziemlich anstrengend, das CO2 aus der Luft überhaupt rauszukriegen, um dann diese 376 00:35:15,620 --> 00:35:21,250 Reaktion durchzuführen zu können. Also auch da hängt ein riesen, riesen 377 00:35:21,250 --> 00:35:25,017 Forschungsfeld, hängt da dran zu gucken, was kann man damit machen? Wie 378 00:35:25,017 --> 00:35:33,270 kommt man damit weiter? 379 00:35:33,270 --> 00:35:39,540 Eine andere Version ist das, was bisher gemacht wird 380 00:35:39,540 --> 00:35:45,100 und auch relativ gut funktioniert schon, ist, man nimmt Sonnenlicht, hat die 381 00:35:45,100 --> 00:35:49,130 inzwischen ziemlich gut funktionierende Silizium Solarzellen, die Wirkungsgrade 382 00:35:49,130 --> 00:35:54,820 gehen inzwischen bis in die mittleren 20 Prozent hoch und erzeugt daraus 383 00:35:54,820 --> 00:36:01,930 elektrischen Strom, betreibt Elektrolyse. Man hält quasi zwei Elektroden in Wasser, 384 00:36:01,930 --> 00:36:06,320 macht das gleiche wie eben angedeutet das künstliche Blatt. Man trennt das Ganze in 385 00:36:06,320 --> 00:36:09,170 Wasserstoff und Sauerstoff auf, sammelt beide Gase ein und kann sie dann weiter 386 00:36:09,170 --> 00:36:14,910 weiterverwenden. Der Umkehrprozess ist dann das, was wir als Brennstoffzelle 387 00:36:14,910 --> 00:36:21,320 kennen, und dort drüben auf der rechten Seite ist der Kurzschlussweg, sozusagen 388 00:36:21,320 --> 00:36:27,490 der, der diesen Umweg direkt umgeht. Das ist, was in meiner Arbeitsgruppe relativ 389 00:36:27,490 --> 00:36:33,720 viel bearbeitet wird. Okay, dieses, man nimmt dieses hier gelb angedeutete 390 00:36:33,720 --> 00:36:38,120 Material, also das ist tatsächlich ein gelbes Pulver, was bisher mit zu den am 391 00:36:38,120 --> 00:36:43,350 besten funktionierenden Materialien zählt. Man strahlt da von Regenbogenfarben 392 00:36:43,350 --> 00:36:47,800 angedeutet, man strahlt, da kommt das komplette Spektrum drauf. Dieses gelbe 393 00:36:47,800 --> 00:36:54,880 Material absorbiert die eine Hälfte, lässt das gelb-rote langwellige durch. Das 394 00:36:54,880 --> 00:37:00,660 trifft dann hinten auf eine zweite, noch auf eine herkömmliche Silizium-Solarzelle, 395 00:37:00,660 --> 00:37:04,620 kann da noch einmal Energie produzieren, und die beiden tun sich zusammen und 396 00:37:04,620 --> 00:37:11,770 können am Schluss dann genug genug Energie und Spannung aufbringen, um diese Spaltung 397 00:37:11,770 --> 00:37:18,550 direkt zu betreiben. Wenn das tatsächlich zu einem großindustriell verfügbaren 398 00:37:18,550 --> 00:37:23,510 Prozess kommen sollte, könnte das zumindest ein Teil unserer Energieprobleme 399 00:37:23,510 --> 00:37:31,610 lösen oder zumindest einen Beitrag leisten. Dazu gibts dann auch noch andere 400 00:37:31,610 --> 00:37:36,550 Überlegungen, die man machen muss. Wie viel kriegt man da eigentlich raus? Wie 401 00:37:36,550 --> 00:37:43,060 viele Flächen braucht man? Eine Zahl, die ich noch so grob aus dem Vortrag meines 402 00:37:43,060 --> 00:37:48,190 Professors kenne: Man müsste irgendwie pro Tag mehrere hundert Quadratmeter 403 00:37:48,190 --> 00:37:57,750 Solarzellen montieren. Bis 2050. 24/7. Ununterbrochen. Um das 404 00:37:57,750 --> 00:38:02,480 hinzukriegen mit der komplett Klimaneutralität bis dahin. Ist natürlich 405 00:38:02,480 --> 00:38:07,550 komplett illusorisch. Man muss diese Materialen alle erst produzieren. Man muss 406 00:38:07,550 --> 00:38:12,650 die Solarzellen produzieren, man muss die zu Modulen zusammenbauen, man muss die auf 407 00:38:12,650 --> 00:38:15,730 Dächer schrauben, man muss die verdrahten, die gehen inzwischen kaputt. 408 00:38:15,730 --> 00:38:21,640 Das ist eben eine Vision. Klingt gut, aber dann ist wieder die Sache - wie sieht es 409 00:38:21,640 --> 00:38:26,110 aus mit der praktischen Umsetzbarkeit? Komplett geht es nicht. Aber es kann in 410 00:38:26,110 --> 00:38:34,310 bestimmten Teilen der Erde durchaus einen guten Beitrag leisten. Dann habe ich hier 411 00:38:34,310 --> 00:38:42,050 noch eine Pressemitteilung mitgebracht. Das war grad diesen Sommer. Das ist der 412 00:38:42,050 --> 00:38:49,330 Versuch, aus Sonnenlicht direkt, sie nennen es glaube ich Kerosin, also auch 413 00:38:49,330 --> 00:38:55,410 einen fossilen Brennstoff, quasi zu erzeugen. An der Stelle wird das 414 00:38:55,410 --> 00:38:59,150 allerdings nicht chemisch gemacht, sondern einfach durch Konzentration von 415 00:38:59,150 --> 00:39:05,940 Sonnenlicht. Da innen drinnen im Zentrum dieses Spiegels ein Reaktor auf hohe 416 00:39:05,940 --> 00:39:10,830 Temperaturen gebracht wird, 1200 Grad, 1500 Grad. Und dann mit speziellen 417 00:39:10,830 --> 00:39:15,480 Katalysatoren, bei diesen Temperaturen findet tatsächlich eine Reaktion statt, 418 00:39:15,480 --> 00:39:23,940 das CO2 aus der Luft mit Wasser, Luftfeuchtigkeit, wieder zusammengebracht 419 00:39:23,940 --> 00:39:28,520 wird, um einen fossilen Brennstoff zu erzeugen, der dann eben, wie vorhin schon 420 00:39:28,520 --> 00:39:32,720 beschrieben, de facto CO2 neutral ist, weil man den Kohlenstoff, den man da 421 00:39:32,720 --> 00:39:36,830 drinnen verbrennt, vorher selber aus der Luft raus geholt hat. Aber auch hier ist 422 00:39:36,830 --> 00:39:41,180 das Problem, dass CO2, wenn man es nur aus der Umgebungsluft nimmt, 423 00:39:41,180 --> 00:39:47,540 es in geringen Konzentrationen vorhanden ist. Und ich glaube, diese Anlage 424 00:39:47,540 --> 00:39:52,530 produziert ein paar 10 Milliliter Treibstoff pro Tag, an einem guten 425 00:39:52,530 --> 00:39:58,340 Sonnentag. Das ist halt auch nicht viel, und das ist ein relativ großes Ding. 426 00:39:58,340 --> 00:40:04,840 Das ist schon, weiß ich nicht, 6 oder 7 Meter Durchmesser oder sowas. 427 00:40:04,840 --> 00:40:09,570 Sieht relativ schwer aus, das in großem Stil zu bauen. Kann man nicht mal eben so 428 00:40:09,570 --> 00:40:18,351 in größeren Mengen machen. Dann möchte ich noch dieses Argument anbringen. "Wer soll 429 00:40:18,351 --> 00:40:25,251 das bezahlen?" wird oft gefragt. Und das ist jetzt mehr so eine Fragestellung, die 430 00:40:25,251 --> 00:40:33,170 auch jeder für sich mal mitnehmen kann. Was ist eigentlich mit der ganzen Energie, 431 00:40:33,170 --> 00:40:40,010 aus der bereits ein wirtschaftlicher Nutzen gezogen wurde? Man hat im Moment 432 00:40:40,010 --> 00:40:47,590 300 ppm, 300 irgendwas ppm, CO2 in der Luft im Durchschnitt. 433 00:40:47,590 --> 00:40:50,300 *Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum* Pischel: Bitte? 434 00:40:50,300 --> 00:40:54,310 *Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum* Pischel: 400. 435 00:40:54,310 --> 00:41:02,041 Zuruf aus dem Publikum: Etwas mehr. Sebastian Pischel: Ja, gut. Auf jeden Fall 436 00:41:02,041 --> 00:41:07,560 deutlich mehr als die 100 irgendwas ppm. Weiß da auch jemand was Genaueres? Das ist 437 00:41:07,560 --> 00:41:09,560 tatsächlich. *Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum* 438 00:41:09,560 --> 00:41:11,770 Pischel: Bitte? Zuruf aus dem Publikum: Wir sind von 200 439 00:41:11,770 --> 00:41:15,220 auf 400 ppm in den letzten 150 Jahren. Pischel: Gerundet oder genau? 440 00:41:15,220 --> 00:41:18,670 Zuruf aus dem Publikum: Pi mal Daumen. Zuruf aus dem Publikum: Was hat er gesagt? 441 00:41:18,670 --> 00:41:23,060 Pischel: Wir sind von 200 auf 400 ppm in den letzten - 150.000 Jahren? 442 00:41:23,060 --> 00:41:26,240 Zuruf aus dem Publikum: 150 Pischel: Oh, 150. 443 00:41:26,240 --> 00:41:29,766 *Gelächter* Pischel: Ups. 444 00:41:29,766 --> 00:41:38,980 Ja. Wie gesagt, ich wäre eigentlich eher darauf hinaus - diese 200 ppm Differenz 445 00:41:38,980 --> 00:41:46,010 sind irgendwann mal in der Erde gewesen, in Form von Erdöl, Kohle. Und das 446 00:41:46,010 --> 00:41:53,620 übersetzt sich in einen Energiebetrag. Das übersetzt sich in, im Prinzip, Geld und 447 00:41:53,620 --> 00:41:57,090 davon haben Generationen vor uns profitiert, indem sie das aus dem Boden 448 00:41:57,090 --> 00:42:05,050 geholt haben. Jetzt ist der "Abfall" CO2 in der Luft und damit wurde eine Menge 449 00:42:05,050 --> 00:42:12,520 bezahlt. Und jetzt zu überlegen, naja, wir können uns das nicht leisten das alles 450 00:42:12,520 --> 00:42:17,990 wieder in den Boden zurück zu stopfen, das kann durchaus sein, dass das um 451 00:42:17,990 --> 00:42:23,050 Geldbeträge geht, die wir uns nicht einmal vorstellen können. Ich habe noch nicht die 452 00:42:23,050 --> 00:42:27,860 Zeit gefunden, mir das mal anzugucken, auszurechnen. Aber ich kann mir vorstellen 453 00:42:27,860 --> 00:42:33,310 das wird etliche Jahrzehnte Bruttosozialprodukt, Bruttoinlandsprodukt, 454 00:42:33,310 --> 00:42:39,310 von größeren Industrienationen sein. Und es ist klar, dass man das nicht mal eben 455 00:42:39,310 --> 00:42:43,650 so in paar Jahren wieder aufbringen kann und will. Aber dann zu sagen: 456 00:42:43,650 --> 00:42:48,410 "Na ja, können wir nicht, haben wir schon ausgegeben das Geld. Können wir leider 457 00:42:48,410 --> 00:42:53,730 nicht wieder zurücknehmen." Keine Ahnung. Aber das sind dann eben auch politische 458 00:42:53,730 --> 00:42:58,706 und Gesellschaftsfragen. Die fallen nicht so sehr in meinen Bereich. Aber es gibt 459 00:42:58,706 --> 00:43:02,500 sicherlich unter euch Leute, die sich darüber Gedanken gemacht haben, die 460 00:43:02,500 --> 00:43:06,880 darüber mehr wissen. Das würde ich eigentlich sehr gerne mehr ins Rampenlicht 461 00:43:06,880 --> 00:43:13,790 geholt haben. Einfach mal in Kontext zu setzen - Wer hat eigentlich wovon wie viel 462 00:43:13,790 --> 00:43:17,060 profitiert? Also, am Schluss kommen eigentlich 463 00:43:17,060 --> 00:43:23,210 sämtliche Debatten, die wir gerade führen, auf Gerechtigkeits-, Verteilungs-, 464 00:43:23,210 --> 00:43:32,680 Aufteilungsdebatten hinaus. So, damit will ich langsam schließen. Chemie ist eine 465 00:43:32,680 --> 00:43:35,620 interessante Sache, und es ist nicht immer nur das, was knallt und stinkt, 466 00:43:35,620 --> 00:43:38,870 wie der berühmte Spruch ist. Man kann interessante Sachen machen, man kann auch 467 00:43:38,870 --> 00:43:44,900 als Computer affiner Mensch Dinge machen. Es werden inzwischen sehr interessante 468 00:43:44,900 --> 00:43:48,910 quantenchemische Rechnungen gemacht. Man modelliert tatsächlich Elektronenwolken, 469 00:43:48,910 --> 00:43:53,460 die um Atomkerne fliegen, und versucht, auf der Basis Voraussagen zu machen: 470 00:43:53,460 --> 00:43:58,610 Funktioniert ein bestimmtes Material? Hat es eine bestimmte Energie? Hat es eine 471 00:43:58,610 --> 00:44:02,310 bestimmte Energiebindung? Kann ich damit etwas anfangen oder nicht? Aktuell sind 472 00:44:02,310 --> 00:44:08,180 die Voraussagen noch nicht besonders gut, aber überhaupt möglich. Im Vergleich zu 473 00:44:08,180 --> 00:44:12,030 vor zehn Jahren hat man dann eine Woche lang gerechnet, das, was man heute in 474 00:44:12,030 --> 00:44:19,390 einer Stunde berechnet. Da ist auch noch viel zu holen. Und da ich auch gesehen 475 00:44:19,390 --> 00:44:25,230 habe, dass dieser Streit Brennstoffzellenauto - Elektro-Auto, da 476 00:44:25,230 --> 00:44:31,081 sind halt auch viel politische und finanzielle, kurzfristig wirtschaftliche 477 00:44:31,081 --> 00:44:35,170 Interessen dahinter. Wir möchten jetzt etwas verkaufen. Das ist nicht so wichtig, 478 00:44:35,170 --> 00:44:38,700 ob das jetzt irgendwie in zehn, zwanzig Jahren Problem wird. Hauptsache, unsere 479 00:44:38,700 --> 00:44:44,333 Quartalszahlen sind gut. Darüber müssen wir auch viel reden. 480 00:44:44,333 --> 00:44:52,477 So, damit möchte ich schließen mit einigen meiner am meisten konsumierten Podcasts: 481 00:44:52,477 --> 00:44:56,520 "Methodisch Inkorrekt", wie gesagt. "Forschergeist" ist auch ein sehr schöner 482 00:44:56,520 --> 00:45:00,971 Podcast, da gibt es auch einige Folgen, die sich sehr spezifisch mit Themen 483 00:45:00,971 --> 00:45:05,270 beschäftigen, die ich hier angerissen habe. "Mikroökonomen" habe ich bisher bloß 484 00:45:05,270 --> 00:45:09,470 mal ein, zwei Folgen reingehört. Aber da gibt es auch das. Die beschäftigen sich 485 00:45:09,470 --> 00:45:15,440 hauptsächlich mit Wirtschaft und dem ökonomischen Anteil von Energie, aber 486 00:45:15,440 --> 00:45:20,565 haben auch ein paar interessante Folgen dazu, warum Strompreise so entstehen, wie 487 00:45:20,565 --> 00:45:25,330 sie sind. Wer möchte, kann sich den Vortrag, den ich dieses Jahr auf dem Camp 488 00:45:25,330 --> 00:45:29,410 gehalten habe, ansehen, wo ich ein bisschen mehr darauf den Fokus gelegt 489 00:45:29,410 --> 00:45:33,987 habe, wie kriegt man das hin mit dem Wasserstoff aus dem Sonnenlicht erzeugen? 490 00:45:33,987 --> 00:45:39,000 Da gab es noch einen weiteren Talk, bei dem es darum ging, wie kriegt man Power- 491 00:45:39,000 --> 00:45:46,650 to-X, heißt quasi, alles an Energieträger abstrahiert, grob gesagt. Und auch auf 492 00:45:46,650 --> 00:45:50,660 diesem Kongress wird es noch mindestens zwei Vorträge geben, die ich persönlich 493 00:45:50,660 --> 00:45:54,191 sehr interessant finde, weil das ist auch die Sache, über Recycling müssen wir 494 00:45:54,191 --> 00:45:57,410 definitiv auch sprechen. Wir können uns das nicht leisten, sämtliche Batterien, 495 00:45:57,410 --> 00:46:02,270 die kaputt sind, einfach irgendwo in die Erde zu verbuddeln, weil wir haben ja viel 496 00:46:02,270 --> 00:46:07,220 Energie reingesteckt, um dieses Material überhaupt zu gewinnen. Und auf der 497 00:46:07,220 --> 00:46:13,100 Chaos West Bühne wird ein Vortrag darum gehen: Was passiert eigentlich, wenn ich 498 00:46:13,100 --> 00:46:19,412 so eine Batterie beschädige? Was sind die Folgen davon? Bin ich auch sehr gespannt, 499 00:46:19,412 --> 00:46:24,120 was dabei kommt. Und wie gesagt, wenn jemand irgendwie sagt: 500 00:46:24,120 --> 00:46:27,788 "Hey, ich hab da etwas ganz Interessantes, hast du das gehört?" 501 00:46:27,788 --> 00:46:35,599 Sagt es mir, kommt auf mich zu. Ihr könnt, Moment, Kontakt kommt gleich. Genau. Und 502 00:46:35,599 --> 00:46:41,350 am Schluss, natürlich kann ich über das HCB kaum reden, ohne tatsächlich den 503 00:46:41,350 --> 00:46:45,370 Podcast der Helmholtz-Gemeinschaft zu erwähnen. Den habe ich bei weitem nicht 504 00:46:45,370 --> 00:46:52,560 durchgehört, aber hochinteressant und produziert von dem hervorragenden Holger 505 00:46:52,560 --> 00:46:56,070 Klein. Hallo Holgi. Der unter anderem auch 506 00:46:56,070 --> 00:46:59,580 tatsächlich mein Arbeitsgruppenleiter interviewt hat, damals, als er gerade erst 507 00:46:59,580 --> 00:47:05,270 ein Jahr hier am Institut war. Roel van de Krol ist derjenige, der mich 508 00:47:05,270 --> 00:47:11,690 tatsächlich inspiriert hat, mich mit diesem Forschungsfeld zu beschäftigen. Und 509 00:47:11,690 --> 00:47:15,680 dem inzwischen in Ruhestand gegangenen stellvertretenden Institutsleiter 510 00:47:15,680 --> 00:47:22,570 Sebastian Fiechter, der mich persönlich betreut und mentored hat und dafür auch 511 00:47:22,570 --> 00:47:26,520 beigetragen hat, dass das alles so weit gekommen ist, dass ich an diesem 512 00:47:26,520 --> 00:47:32,270 Forschungsfeld Spaß gehabt habe, dass ich Ergebnisse erzeugen konnte, dass ich auch 513 00:47:32,270 --> 00:47:38,430 jetzt Wissen habe, was ich wieder weitergeben kann. Und zum Schluss 514 00:47:38,430 --> 00:47:45,890 Feedback. Ich würde total gerne wissen: Ist das zu chemisch, zu technisch? Möchtet 515 00:47:45,890 --> 00:47:49,780 ihr mehr Chemie wissen? Möchtet ihr mehr Details wissen? Möchtet ihr weniger 516 00:47:49,780 --> 00:47:51,055 wissen? *Undeutlicher Zuruf aus dem Publikum* 517 00:47:51,055 --> 00:47:58,670 Pischel: Okay, einer möchte offensichtlich. Dect Nummer anrufen. Wenn 518 00:47:58,670 --> 00:48:03,510 ich ran gehe ist es schön, wenn nicht, dann nochmal versuchen. Ich habe eine 519 00:48:03,510 --> 00:48:07,031 E-Mail Adresse für diesen Talk eingerichtet, in die ich reingucke. Jetzt 520 00:48:07,031 --> 00:48:10,090 während des Kongresses und auch danach, wenn noch Fragen irgendwann später 521 00:48:10,090 --> 00:48:16,700 aufkommen. Der Stream wird ja auch irgendwann noch in 500 Jahren geguckt. Und 522 00:48:16,700 --> 00:48:20,920 damit kommen wir in der restlichen Zeit zu noch Fragen und Antworten. 523 00:48:20,920 --> 00:48:29,292 *Applaus* 524 00:48:29,292 --> 00:48:31,370 Herald: Vielen herzlichen Dank für deinen Talk. 525 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. 526 00:48:35,280 --> 00:48:38,580 Alle, die jetzt schon früher rausgehen. Bitte benutzt die linke oder die mittlere 527 00:48:38,580 --> 00:48:42,930 Tür, nicht jedoch die Tür, durch die ihr reingekommen seid. Ihr haltet euch 528 00:48:42,930 --> 00:48:47,140 tendenziell links. Hilfreiche Engel, Saalengel, winken euch und zeigen euch, wo 529 00:48:47,140 --> 00:48:50,190 die Abflugbahn ist. Links oder die mittlere Tür, nicht die Tür, durch die 530 00:48:50,190 --> 00:48:54,980 hereingekommen seid. Wenn ihr Fragen habt, dann stellt euch an die Mikrofone, macht 531 00:48:54,980 --> 00:48:59,841 euch kenntlich, wenn ihr was wissen wollt. Ich glaube, da hinten an Mikrofon Nummer 6 532 00:48:59,841 --> 00:49:02,841 steht jemand? Ist das korrekt? Dann frag du doch mal die erste Frage. 533 00:49:02,841 --> 00:49:07,470 Frage: Hallo. Also erst mal Danke für den schönen Vortrag. Wenn es doch so ein 534 00:49:07,470 --> 00:49:11,940 Problem darstellt, den Wasserstoff zu speichern, könnte man ihn dann nicht 535 00:49:11,940 --> 00:49:16,380 einfach über die vorhandenen Leitungen verteilen? Also über das Erdgasnetz? 536 00:49:16,380 --> 00:49:23,020 Pischel: Ja, wird drüber nachgedacht. Erdgas enthält auch ein Teil Wasserstoff. 537 00:49:23,020 --> 00:49:28,000 Ich weiß gerade nicht, wieviel Prozent irgendwie ein paar wenige. Das Problem an 538 00:49:28,000 --> 00:49:32,510 Wasserstoff ist, der ist auch da speziell. Der diffundiert nämlich durch Metallrohre 539 00:49:32,510 --> 00:49:38,041 durch. Das heißt, wenn man das Erdgasnetz mit 100 Prozent Wasserstoff befüllt, dann 540 00:49:38,041 --> 00:49:42,930 kriegt man am Schluss nicht mehr das raus, was man reingesteckt hat. Und Wasserstoff 541 00:49:42,930 --> 00:49:45,400 hat noch die Eigenschaft, dass es mit so ziemlich allen Metallen 542 00:49:45,400 --> 00:49:49,610 Hydride bildet. Der Wasserstoff lagert sich in das Metall ein, geht eine 543 00:49:49,610 --> 00:49:54,660 Verbindung ein. Und diese Hydride sind dann eben nicht mehr das, wie man es von 544 00:49:54,660 --> 00:49:59,840 Metallen kennt, verformbar, zugfest, sondern das ist spröde. Und man muss eben 545 00:49:59,840 --> 00:50:03,930 besondere Vorkehrungen treffen, um Leitungen, die Wasserstoff führen sollen, 546 00:50:03,930 --> 00:50:07,090 zu beschichten, weil ansonsten diffundiert er nicht nur in diese Leitungen rein, er 547 00:50:07,090 --> 00:50:09,500 macht die spröde. Und irgendwann platzt die. 548 00:50:09,500 --> 00:50:15,390 Also einfach so eins zu eins übernehmen geht leider nicht, also 10 Prozent geht, 549 00:50:15,390 --> 00:50:20,737 irgendwas in der Größenordnung. Deutlich höhere Anteile wird irgendwann schwierig. 550 00:50:20,737 --> 00:50:23,890 Herald: So, wir haben eine Frage aus dem Internet. Bitte schön. 551 00:50:23,890 --> 00:50:28,090 Frage: Ja, danke schön. Wie steht es um den Wirkungsgrad der Energiespeicherung, 552 00:50:28,090 --> 00:50:31,440 der verschiedenen Möglichkeiten? Zum Beispiel der Aufwand des Kühlens, 553 00:50:31,440 --> 00:50:35,060 Komprimierens, Transportierens bei Wasserstoff und dem Laden und Rumschleppen 554 00:50:35,060 --> 00:50:40,030 von Batterien? Kommt da die Batterie im Allgemeinen nicht am besten weg? 555 00:50:40,030 --> 00:50:43,540 Pischel: Die Frage kann ich jetzt so nicht beantworten, weil da eine ganze Menge 556 00:50:43,540 --> 00:50:49,750 Faktoren reinfallen. Ich hab mal ein paar Diagramme angeguckt, wo das ein bisschen 557 00:50:49,750 --> 00:50:54,310 aufgedröselt wird, weil man bei der Wasserstoffverflüssigung viele, viele 558 00:50:54,310 --> 00:50:59,640 Schritte braucht und beim Batterieladen und -entladen halt nur wenige. Und die 559 00:50:59,640 --> 00:51:03,170 Wirkungsgrade multiplizieren sich miteinander. Aber es kommt halt auch 560 00:51:03,170 --> 00:51:05,360 darauf an: Wo macht man das? Bei welchen Temperaturen, unter welchen 561 00:51:05,360 --> 00:51:10,460 Randbedingungen? Deswegen, ein klares Vielleicht. Keine Ahnung. 562 00:51:10,460 --> 00:51:13,280 Herald: Gut, die nächste Frage von Mikrofon Nummer 1 bitte. 563 00:51:13,280 --> 00:51:17,770 Frage: Danke für diesen interessanten Talk. Ich hab mal eine Frage zu 564 00:51:17,770 --> 00:51:23,730 Wasserstoff. Vor ca. 35 Jahren war ich mal Hiwi am Max-Planck-Institut und damals war 565 00:51:23,730 --> 00:51:29,950 der letzte heiße Scheiß Wasserstoff in Metallgittern einzulagern. Dann hat es ein 566 00:51:29,950 --> 00:51:33,980 bisschen geknistert, das Volumen hat sich um 30 Prozent erhöht und bei 400 Grad 567 00:51:33,980 --> 00:51:39,840 Celsius konnte man den Wasserstoff auch wieder raus quellen. Das galt damals als 568 00:51:39,840 --> 00:51:44,580 das heiße Ding, weil man konnte es auch sehr schön sicher einlagern. Wird an 569 00:51:44,580 --> 00:51:48,000 dieser Ecke noch geforscht, oder hat sich das als ganz tot erwiesen? 570 00:51:48,000 --> 00:51:54,330 Pischel: Geforscht wird daran auf jeden Fall. Stecke ich nicht wirklich drin in 571 00:51:54,330 --> 00:51:59,950 dem Bereich. Wie gerade schon erwähnt, Wasserstoff bildet mit fast jedem Metall 572 00:51:59,950 --> 00:52:04,890 Hydride. Mit einigen ziemlich gut. Und solche möchte man besonders gerne haben. 573 00:52:04,890 --> 00:52:10,470 Das sind dummerweise mitunter Edelmetalle wie Palladium, Platin, irgendwie sowas was 574 00:52:10,470 --> 00:52:15,300 super teuer ist. Da kriegt man dann teilweise ein Vielfaches des Volumens was 575 00:52:15,300 --> 00:52:20,940 flüssiger Wasserstoff, also wenn man sich eine Patrone, einen Tank irgendwie aus 576 00:52:20,940 --> 00:52:23,940 Metallhydrid vorstellt, wenn man die mit flüssigem 577 00:52:23,940 --> 00:52:26,930 Wasserstoff füllen würde, kriegt man da nicht so viel 578 00:52:26,930 --> 00:52:30,610 rein, als wenn man das in dieses Hydrid wie gerade angedeutet rein presst und dann 579 00:52:30,610 --> 00:52:35,000 durch Hitze wieder austreibt. Aber da hat man auch wieder das Problem, man braucht 580 00:52:35,000 --> 00:52:39,910 halt das Metall, und das kann mitunter teuer werden. Da wird glaube ich auch dran 581 00:52:39,910 --> 00:52:45,110 geforscht, das mit billigeren und leichter verfügbaren Metallen zu machen. Und da 582 00:52:45,110 --> 00:52:50,260 wäre auch denkbar, so eine Art Pfandflaschen-System zu machen, dass man 583 00:52:50,260 --> 00:52:57,150 dann sagt: Okay, man produziert diese gut handhabbaren, aufgeladenen Hydridspeicher, 584 00:52:57,150 --> 00:53:03,590 vertreibt die als Patronen oder als aufgeladene Zellen, benutzt die in seinem 585 00:53:03,590 --> 00:53:07,820 Gerät, setzt den Wasserstoff frei, nimmt die entladenen Zellen wieder, bringt sie 586 00:53:07,820 --> 00:53:11,630 in eine Auffüllstation, da wird die wieder aufgefüllt und kann damit so einen 587 00:53:11,630 --> 00:53:15,750 Kreislauf bauen. Dann hätte man das Problem nicht, dass man flüssigen 588 00:53:15,750 --> 00:53:19,120 Wasserstoff oder gasförmigen Wasserstoff unter hohem Druck hin und her schieben 589 00:53:19,120 --> 00:53:23,620 muss, sondern hat gut handhabbaren Feststoff. Aber andererseits kostet halt 590 00:53:23,620 --> 00:53:28,810 auch das teure Material, bis man tatsächlich etwas findet, was man billiger 591 00:53:28,810 --> 00:53:31,480 machen kann. Herald: Vielen Dank für die Erklärung. 592 00:53:31,480 --> 00:53:36,750 Mikrofon Nummer Drei bitte. Immer schön ran gehen, ganz nah ran. 593 00:53:36,750 --> 00:53:42,420 Frage: Alles klar. In der ersten Hälfte 2019 gab es diesen riesigen Bohei im 594 00:53:42,420 --> 00:53:46,590 Internet. Ich glaube es war die Uni Kiel, die eine Lithium-Batterie, also nein, 595 00:53:46,590 --> 00:53:52,230 keine Lithium-Batterie mehr, sondern eine Batterie, was du schon gesagt hattest, aus 596 00:53:52,230 --> 00:53:56,720 Silizium und Schwefel gebaut hatte. Mit riesigen Zahlen, die dann durch die Gegend 597 00:53:56,720 --> 00:54:01,610 geworfen wurden, im Sinne von zehnfache Kapazität des LiPo-Akkus et cetera et cetera. 598 00:54:01,610 --> 00:54:06,170 Gibt es da aus der Fachwelt mittlerweile tatsächlich etwas Neues zu? Oder war das 599 00:54:06,170 --> 00:54:08,580 nur einer dieser wilden Hochdaten Internet-Hypes? 600 00:54:08,580 --> 00:54:14,580 Pischel: Kann ich nichts zu sagen. Hab ich nicht mitbekommen. Ich weiß, dass Silizium 601 00:54:14,580 --> 00:54:19,710 als Elektrodenmaterial beforscht wird und eben die erwähnten Probleme hat. Diese 602 00:54:19,710 --> 00:54:21,760 spezielle Kombination kenne ich tatsächlich nicht. 603 00:54:21,760 --> 00:54:25,050 Herald: Alles klar. Eine weitere Frage aus dem Internet. 604 00:54:25,050 --> 00:54:29,580 Frage: Wie sieht es mit Zink-Sauerstoff- Akkus aus? Hat das Zukunft? 605 00:54:29,580 --> 00:54:37,720 Pischel: Auch eine Materialkombination die ich so nicht kenne. Es gibt Zink-Luft- 606 00:54:37,720 --> 00:54:43,170 Batterien, die werden gerne in Hörgeräten eingesetzt, aber sind Einweg-Batterien. Ob 607 00:54:43,170 --> 00:54:50,410 es die inzwischen auch wiederaufladbar gibt, weiß ich nicht. Und wie gut und wie 608 00:54:50,410 --> 00:54:53,360 lange das funktioniert. Das Problem ist eben, wenn man Sauerstoff als Gas 609 00:54:53,360 --> 00:54:59,280 beteiligt hat, dann muss man den da rein und auch wieder rauskriegen. Und Gase zu 610 00:54:59,280 --> 00:55:02,050 handhaben ist immer ein bisschen schwieriger als irgendwas Flüssiges oder 611 00:55:02,050 --> 00:55:05,110 Festes. Aber im Detail kann ich dazu nichts sagen. 612 00:55:05,110 --> 00:55:09,020 Herald: So, ich hoffe ihr ratet jetzt nicht den Rest der Elementetabelle durch, 613 00:55:09,020 --> 00:55:12,187 ob man daraus auch Batterien machen kann in unterschiedlichen Kombinationen. Eine 614 00:55:12,187 --> 00:55:16,145 Frage von Mikrofon Nummer Fünf, bitte! Frage: Vielen Dank erst mal! Ich hatte 615 00:55:16,145 --> 00:55:20,580 sogar zwei kurze Fragen. Zum einen - Wie kommt es, dass Wasserstoff sich bei 616 00:55:20,580 --> 00:55:26,870 Expansion erwärmt? Und zum anderen würde mich noch der Vergleich der Wirkungsgrade 617 00:55:26,870 --> 00:55:32,260 zwischen Foto-Elektrolyse und dem Weg über Photovoltaik und klassischer Elektrolyse 618 00:55:32,260 --> 00:55:41,210 interessieren. Pischel: Dass es sich erwärmt - ist so! 619 00:55:41,210 --> 00:55:48,190 Naturkonstant, also nicht konstant, aber eine Stoffeigenschaft. Wenn man sich dann 620 00:55:48,190 --> 00:55:53,060 irgendwann tatsächlich in Richtung Quantenmechanik damit beschäftigt von 621 00:55:53,060 --> 00:55:58,650 wegen, was die Wellenfunktion oder wie interagieren Wasserstoffatome tatsächlich 622 00:55:58,650 --> 00:56:03,410 auf so enger Ebene miteinander, kann man irgendwie modellieren, nachvollziehen, 623 00:56:03,410 --> 00:56:08,650 warum das so ist. Es ist halt etwas, was bei Wasserstoff speziell so ist und bei 624 00:56:08,650 --> 00:56:13,450 den allermeisten anderen nicht. Bei den allermeisten, aber die allermeisten Gase, 625 00:56:13,450 --> 00:56:17,770 die man so behandelt, sind auch zweiatomige oder größere. Campinggas, so 626 00:56:17,770 --> 00:56:25,570 Propan, das sind 9, 12, 11, 11 Atome oder etwas, das sind wesentlich größere Dinger. 627 00:56:25,570 --> 00:56:30,450 Und das ist vom Vehralten her ganz anders und viel weiter weg von diesem ganzen 628 00:56:30,450 --> 00:56:35,811 Konstrukt. Die andere Frage war über die 629 00:56:35,811 --> 00:56:41,730 Wirkungsgrade, kann ich jetzt auch nur ganz grob sagen. Solarzellen sind halt die 630 00:56:41,730 --> 00:56:47,570 Rekorde. Die besten sind gerade so bei 25, 26 Prozent. Elektrolyse läuft mit so 70 - 631 00:56:47,570 --> 00:56:55,660 80 Prozent Effizienz. Das heißt, netto ist man dann bei 20 oder so.. Diese direkte 632 00:56:55,660 --> 00:57:00,500 Umwandlung von Licht in Wasserstoff bewegt sich im Moment tatsächlich bei Rekord- 633 00:57:00,500 --> 00:57:03,180 Forschungsergebnissen im mittleren Prozentbereich. 634 00:57:03,180 --> 00:57:11,210 Ich glaube 5, 6, 7 prozent oder sowas ist gerade wirklich Bleeding Edge. Und 1, 2 635 00:57:11,210 --> 00:57:15,520 prozent kann man halbwegs reproduzierbar hinkriegen, aber auch nicht mit vielen 636 00:57:15,520 --> 00:57:18,270 Materialien. Da ist noch ein großer Unterschied. 637 00:57:18,270 --> 00:57:22,870 Herald: So, wir sind nun leider auch mit der Zusatzspielzeit am Ende angekommen. 638 00:57:22,870 --> 00:57:26,480 Ich sehe, das dann noch eine ganze Reihe Fragen gewesen wären. Du hast 639 00:57:26,480 --> 00:57:29,140 offensichtlich einen interessanten Talk gehalten, über ein Thema, das viele 640 00:57:29,140 --> 00:57:32,110 Menschen sehr bewegt. Ihr könnt ihnen ja später noch erwischen, er hat ja seine 641 00:57:32,110 --> 00:57:36,120 DECT-Nummer angegeben und ihr wisst wie er heißt, oder ihr könnt in gleich an der 642 00:57:36,120 --> 00:57:39,453 Bühne noch abschnappen. Schön, dass ihr alle da wart, danke für die Fragen. Vielen 643 00:57:39,453 --> 00:57:42,195 Dank an Sebastian Pischel! Großen Applaus nochmal für den Talk, bitte! 644 00:57:42,195 --> 00:57:44,210 *Applaus* 645 00:57:44,210 --> 00:58:13,000 Untertitel erstellt von c3subtitles.de im Jahr 20??. Mach mit und hilf uns!