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Einen neuen Ansatz haben Neil McKeown (Cardiff),
Peter Budd (Manchester), David Bock (Birmingham) und ihre Mitarbeiter
gewählt: Sie haben ein rein organisches Polymer entwickelt, das in der
Lage ist, nennenswerte Mengen an Wasserstoff aufzunehmen.
Die Molekülketten in den meisten organischen
Polymeren sind so beweglich, dass sie dicht gepackte Strukturen bilden
können. Deshalb gibt es in ihrem Inneren keine Hohlräume, in denen
Substanzen adsorbiert werden könnten. Folglich konstruierten die
Chemiker Polymere aus ineinander übergehenden fünf- und
sechsgliedrigen Kohlenwasserstoffringen. An definierten Punkten im
Molekül treffen zwei Fünfringe so aufeinander, dass Knicke und
Verzerrungen in den starren makromolekularen Strukturen auftreten. Die
verzerrten Moleküle können keine dicht gepackten Schichten bilden, es
entstehen Lücken und Zwischenräume. Diese "Polymere mit intrinsischer
Mikroporosität" (PIMs) besitzen eine innere Oberfläche von mehr als
800 m2 /g - das entspricht der Fläche von drei
Tennisplätzen.
In reproduzierbaren Syntheseschritten entstehen
chemisch homogene Materialien mit einer einheitlichen Verteilung der
Porengröße von 0,6-0,7 nm. Diese ultrakleinen Poren können zwischen
1,4 und 1,7% Wasserstoff aufnehmen und wieder abgeben. Je nach Wahl
der Ausgangsbausteine erhält man unlösliche Netzwerke oder lösliche
Polymere, die wie herkömmliche Kunststoffe bearbeitet und geformt
werden können.
Damit die PIMs genug Wasserstoff speichern können
um sich für technische Anwendungen zu eignen, müssen sie noch weiter
optimiert werden. "Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, um
maßgeschneiderte PIMs über eine Anpassung der Syntheseverfahren und
der weiteren Prozessierung der Polymere herzustellen," sagt McKeown,
der damit rechnet, dass es bis zum Jahre 2010 gelingen wird, PIMs
anzufertigen, die dann bis zu 6% Wasserstoff speichern können. |
