Riverside – Raketen sollen nach den Vorstellungen von Forschern der University of California am Standort Riverside (UCR) künftig mit einem ungiftigen Treibstoff starten, der keine giftigen Substanzen oder Kohlenstoff enthält oder beim Verbrennen CO2 freisetzt. UCR-Chemieingenieur Prithwish Biswas und sein Team setzen auf Amminboran, eine Chemikalie, die als Wasserstoffspender für Brennstoffzellen in Elektrofahrzeugen im Gespräch ist und auch getestet wird. Sie enthält neben Bor und Stickstoff 20 Prozent Wasserstoff, mehr als die meisten anderen Chemikalien. Der Energieinhalt ist, auf das Volumen bezogen, grösser als selbst der von flüssigem Wasserstoff. Er übertrifft auch den Energieinhalt von heute genutzten Raketentreibstoffen.
Katalysator-Ballast überflüssig
Amminboran verbrennt, wenn es mit Sauerstoff angereichert wird. Das allein genügt allerdings nicht. Zusätzlich ist ein Katalysator nötig. Eine solche Lösung ist für die Nutzung von Ammoniumboran auf der Erde üblich. Da Raumfahrzeuge mit Gewicht geizen müssen, kam das für die UCR-Ingenieure nicht infrage. «Raketen benötigen in kurzer Zeit grosse Energiemengen, daher ist es nicht ideal, einen Katalysator zu verwenden, denn er wäre nur Ballast», sagt Pankaj Ghildiyal, Doktorand der Chemie an der University of Maryland, der derzeit an der UCR arbeitet.
Stattdessen haben die Chemiker ein Oxidationsmittel entwickelt, das Amminboran mit hoher Geschwindigkeit verbrennen lässt, sodass der für Start und Flug benötigte Schub erreicht wird. Wie es zusammengesetzt ist, bleibt das Geheimnis der Entwickler. «Es wirkt wie ein Katalysator und setzt den gesamten Energieinhalt der Chemikalie frei», sagt Ghildiyal. Während einige Raketentreibstoffe bei sehr tiefen Temperaturen gelagert werden müssen, um nicht vorzeitig abzubauen, ist Amminboran über ein weites Temperaturspektrum auch oberhalb von Null Grad Celsius stabil.
Schutzhüllen für die Teilchen
Die festen, nanometergrossen Amminboran-Partikel, mit denen die UCR-Chemiker experimentieren, bauen sich allerdings langsam ab, wenn sie mit Feuchtigkeit in Berührung kommen. Die Forscher arbeiten daher jetzt an Schutzhüllen für die kleinen Teilchen, die sie davor schützen, die Verbrennung allerdings nicht beeinträchtigen. «Wir haben die grundlegende Chemie dieser Kombination aus Kraftstoff und Oxidationsmittel im Labormassstab entwickelt. Jetzt freuen wir uns darauf zu sehen, wie es im grossen Massstab funktioniert», ergänzt Biswas. (pte/mc/ps)
