Energie Neue Forschungen für Energieerzeugung und -speicherung

Die Entdeckung einer neuen Art von Eis könnte zu einem verbesserten Verständnis geologischer Prozesse auf unserem Planeten führen – und dadurch helfen, neue Lösungen bei Herstellung, Transport und Speicherung von Energie zu finden. Eis XVI, das Eis mit der geringsten bekannten Dichte, hat eine hochgradig symmetrische Struktur aus Käfigen, die Gas-Moleküle und -Atome einfangen können, um Verbindungen zu formen, die als Einschlussverbindungen (Clathrate oder Käfigverbindungen) oder Gas-Hydrate bekannt sind.

Anbieter zum Thema

PFLITSCH GmbH & Co. KG

Rhenus Lub GmbH & Co KG

CADFEM Germany GmbH

Sympra GmbH (GPRA)

Solche Einschlussverbindungen sind bekannt dafür, dass sie sehr große Mengen von Methan und anderen Gasen im Permafrost sowie in den ausgedehnten mehrere hundert Meter dicken Sedimentschichten am Meeresgrund speichern. Deren potenzielle Zersetzung könnte erhebliche Auswirkungen für unseren Planeten haben. Daher ist ein verbessertes Verständnis ihrer Eigenschaften von so großer Bedeutung. In einem wissenschaftlichen Aufsatz in der Zeitschrift Nature haben Wissenschaftler der Universität von Göttingen und des Institut Laue Langevin (ILL) von der ersten leeren Käfigverbindung dieser Art berichtet. Sie besteht aus einem Rahmen von Wassermolekülen, bei dem alle Gastmoleküle entfernt wurden. Lange Zeit wurde angenommen, dass diese Konstellation nur hypothetisch sei.

Diese leere Einschlussverbindung spielt eine wichtige Rolle in unserem Verständnis der physikalischen Chemie von Gashydraten. Die Forschungen an diesen könnten helfen, den Transport von Gas und Öl durch Pipelines in Gegenden mit niedrigen Temperaturen zu erleichtern, sowie bisher unnutzbare Reservoirs von natürlichem Gas am Meeresboden erschließen. Um die Probe von Eis XVI zu erstellen, synthetisierten die Forscher eine mit Neongas-Atomen gefüllte Einschlussverbindung, die sie anschließend entfernten. Dafür pumpten sie diese bei niedrigen Temperaturen vorsichtig heraus. Mit kleinen Atomen wie die von Neongas konnten die Käfigverbindungen geleert werden, ohne dass ihre empfindliche Struktur gefährdet wurde. Dafür wurde die Neon-Käfigverbindung bei Temperaturen von circa 140° K im Vakuum gepumpt, während die Daten der Neutronenbeugung mit dem Hochfluss-Difraktometer D20 des ILL erhoben wurden. Die so aufgenommenen Beugungsbilder erlaubten es ihnen, den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die Käfigverbindung vollständig geleert war. Zudem lieferten sie ein vollständiges Bild der entstandenen Struktur.

(ID:43247406)