November 14, 2018

Der Technologiemetalle-Boom kommt

Der Mega-Boom ist gesetzt und er wird schneller Fahrt aufnehmen, als wir uns das heute noch vorstellen können!

Wenn sie 2025 zu ihrem Autohändler gehen, werden sie sich wahrscheinlich entweder für ein Brennstoffzellenauto oder einem reinen Elektroauto entscheiden – der Verbrenner hat ausgedient.

Wir erleben den Beginn einer technologischen und gesellschaftlichen Revolution – die Abkehr vom Rohstoff Öl hin zu metallischen, die regenerative Energie produzieren, diese speichern oder die in Elektromotoren verarbeitet werden. Dieser nächste Boom wird der Technologiemetalle-Boom sein!

Zu den bekannten Metallen dieser „grünen“ Revolution gehören Lithium, Kobalt und Kupfer. Zu den weniger bekannten aber dennoch elementaren Rohstoffe gehören Indium, Gallium, Neodym, Germanium und nach neuesten Forschungsergebnissen wohl auch Rhenium.

Betrachten wir die Einsatzgebiete im Einzelnen:

  • Indium und Gallium finden Anwendung in der Photovoltaiktechnik bei der Energieproduktion
  • Indium zusätzlich in Batterien, die schnell aufzuladen sind und eine hohe Lebensdauer haben sollen
  • Gallium findet Verwendung in Ladestationen
  • Germanium für nicht brennbare Akkumulatoren
  • Neodym in Elektromotoren und in Windkraftanlagen
  • Rhenium in der Energiespeichertechnik

Die Rhenium-Atom-Struktur Maxim Bykov, Informationsdienst Wissenschaft

Rhenium in der Energiespeichertechnik?

Am 3.8.2018 erschien ein entsprechender Artikel in der Fachpresse dazu, den Wissenschaftler der Universität Bayreuth lanciert haben. Wir zitieren:
„In einer mit Stickstoff gefüllten Diamantstempelzelle wurde pulverförmiges Eisen und in einer weiteren Versuchsreihe pulverförmiges Rhenium einem Druck von mehr als einer Million Atmosphären (mehr als 100 Gigapascal) ausgesetzt. Zugleich wurden diese Materialproben durch einen Laserheizer auf rund 1500 Grad Celsius erhitzt. Anhand von Röntgenbeugungsmustern haben die Wissenschaftler beobachtet, wie unter diesen Bedingungen ungewöhnliche Verbindungen entstehen.

Aus Eisenpulver und Stickstoff bildet sich in der Diamantstempelzelle das Eisennitrid FeN₄. Es zeichnet sich durch Ketten von Stickstoffatomen aus, in denen sich Doppel- und Einfachbindungen zwischen Stickstoffatomen abwechseln. Aus Rhenium und Stickstoff entwickelt sich hingegen eine sehr ungewöhnliche Verbindung mit der Summenformel ReN₈·xN₂. Dieser Polynitrid besitzt nicht nur Polymerketten, die allein aus Stickstoff aufgebaut sind. Er enthält darüber hinaus Kanäle, in denen sich N₂-Moleküle einnisten, ohne dass es dabei zu starken Wechselwirkungen zwischen diesen „Gast-Molekülen“ und der aus ReN₈ bestehenden Rahmenstruktur kommt (Abbildung s.l.)“. Die beiden Verbindungen FeN₄ und ReN₈·xN₂ repräsentieren eine neue Klasse von Stickstoffverbindungen: Metall-Stickstoff-Gerüste.

Perspektiven für künftige Energietechnologien:

Diese Stickstoffverbindungen sind im Hinblick auf die künftige Energieforschung und Energietechnologie vor allem deshalb von großem Interesse, weil sie eine ungewöhnlich hohe Energiedichte aufweisen. So ist die Energiedichte von ReN₈·xN₂ um ein Vielfaches höher als die Energiedichte des Sprengstoffs TNT (Trinitrotoluol).

„Die Forschungsergebnisse, die wir jetzt in enger internationaler Kooperation erzielt haben, könnten sehr bald schon zum Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Materialien werden, die einen entscheidenden Beitrag zur Energieversorgung der Zukunft leisten. Denn der Anteil erneuerbarer Energien wird sich nur signifikant steigern lassen, wenn es gelingt, hinreichend hohe und zugleich flexible Speicherkapazitäten zu schaffen“, erklärt Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky vom Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth, der an den neuen Studien maßgeblich beteiligt war.“

Link zur Veröffentlichung

Der für sie und uns maßgebliche Satz: Eine Rhenium-Stickstoffverbindung speichert 8-mal soviel Energie wie der Sprengstoff TNT!

Diese Forschungsergebnisse könnten in einigen Jahren auch Sprengstoff für den Rheniumpreis sein. In jedem Fall sind unsere Technologiemetalle für den nächsten Mega-Boom die unverzichtbare Grundlage. Und angesichts des Klimawandels, der Luftverschmutzung und der Lärmbelästigung, wird niemand diesen Boom dauerhaft aufhalten können.