Blubbernde Luftblasen, die aus einem Kristall austreten, wenn er in Nitrobenzol
getaucht wird - diese überraschende und mehr oder weniger zufällige Beobachtung
könnte der Grundstein für eine neue Methode zur
Aufreinigung von
Wasserstoff
sein. Bei dem ungewöhnlichen kristallinen Material, mit dem Jerry L. Atwood und
Agoston Jerga (University of Missouri-Columbia, USA) sowie Leonard J. Barbour
(University of Stellenbosch,
Südafrika) experimentierten, handelt es sich um ein
so genanntes Calixaren, ein großes kelchförmiges Molekül. Durch Sublimieren des
Feststoffs erhielt das Team
Kristalle, die aus Doppelschichten der
Moleküle
bestehen: Je zwei Kelche liegen, ganz leicht versetzt, mit ihrer geöffneten
Seite einander zugewandt. Die Kelche bilden auf diese Weise die beiden
Halbschalen eines großen Hohlraums. Diese Hohlräume sind abgeschlossen, keine
Poren oder Kanäle führen nach außen. Um so erstaunter waren die Forscher über
die erwähnten, aus den Kristallen austretenden Gasblasen. Trotz aller
anfänglichen Zweifel konnte das Team belegen, dass es sich bei den Gasblasen um
Luft handelt, die in die Hohlräume eindringt, wenn die Calixarenkristalle an der
Luft aufbewahrt werden. Beim Eintunken der Kristalle in flüssiges Nitrobenzol
verdrängen Nitrobenzolmoleküle die Gasmoleküle aus den Hohlräumen, da sie
stärker absorbiert werden. Auch die verschiedenen Luftbestandteile werden
verschieden stark absorbiert, besonders gut und rasch wird
Kohlendioxid (CO2)
aufgenommen.
Und dann folgte die nächste Überraschung, die die Forscher regelrecht
elektrisierte:
Wasserstoff wird gar nicht, nicht einmal unter erhöhtem
Druck,
absorbiert! In einer Atmosphäre aus Wasserstoff und CO2 nehmen die Kristalle
selektiv CO2 auf, während der Wasserstoff in der Gasphase verbleibt. Was ist
daran so spannend? Großtechnisch produzierter Wasserstoff ist
herstellungsbedingt mit anderen Gasen, vor allem
Kohlendioxid und
Kohlenmonoxid
verunreinigt. Deren Abtrennung ist eine aufwändige und entsprechend teure
Angelegenheit - aber zwingend notwendig für Wasserstoff, der in
Brennstoffzellen
eingesetzt werden soll. Denn die Reinheit des zugeführten Wasserstoffs ist ganz
entscheidend für einen reibungslosen Betrieb, ein langes Leben und damit die
Wirtschaftlichkeit von
Brennstoffzellen. Calixarenkristalle könnten das
Potenzial zum leistungsfähigen Absorbens für die Abtrennung von
Verunreinigungen
aus Wasserstoff haben.
Ein Rätsel bleibt trotz aller Experimente weiter ungelöst: Wie kommt das
Buddelschiff in die Flasche, sprich wie kommen die Gasmoleküle eigentlich in die
abgeschlossenen Hohlräume?