mit metallschmelzen arbeiten menschen seit der bronze- zeit, und mit dem aufstieg der industriellen stahlproduk- tion in geradezu gigantischen mengen. ihr potenzial ist noch weitaus größer: flüssigmetalle können energie in großen mengen speichern und wärme effizient abführen, denn sie sind in einem weiten temperaturbereich flüssig, und ihre wärmeleitfähigkeit ist 50- bis 100-mal höher als die von wasser. ihr einsatz kann helfen, energie und ressourcen zu sparen, weil der wirkungsgrad thermo- dynamischer prozesse mit der temperatur ansteigt. alle kräfte gebündelt „angesichts des enormen potenzials haben wir die akti vitäten in deutschland auf diesem gebiet 2012 in der helmholtz-allianz limtech zusammengeführt“, erklärt dr. gunter gerbeth, direktor des instituts für fluid dynamik am hzdr. „gemeinsam mit unserem haupt partner, dem karlsruher institut für technologie (kit), weiteren helmholtz-zentren sowie universitäten im in- und ausland wollten wir die deutsche flüssig- metall-forschung vorantreiben.“ limtech – kurz für liquid metal technologies – war auf fünf jahre angelegt. gefördert wurde die allianz – je zur hälfte von helmholtz- gemeinschaft und aus mitteln der beteiligten partner – mit insgesamt 20 mio. euro. ihre gesamte bandbreite von reiner grundlagenforschung bis zu industriellen anwendungen ent faltete sie in 14 teilprojekten. konzepte für neue energie die forschungsergebnisse können sich sehen lassen: am kit zum beispiel griffen allianzmitglieder eine idee des nobelpreisträgers carlo rubbia, direktor des institute for advanced sustainability studies (iass) in potsdam, auf. wasserstoff, so die idee, sollte sich aus kohlenwasserstoffen wie methan erzeugen lassen, ohne dass gleichzeitig kohlendioxid entsteht. kern des neuentwickelten verfah- rens ist ein blasensäulenreaktor mit flüssigem zinn. die forscher leiteten methan bei 800 bis 1.000 grad celsius durch die säule. das demo-experiment ergab eine hohe trennrate von kohlenstoff und wasserstoff: „das ist ein starkes argument, die methode weiterzuverfolgen“, so gerbeth. eine weitere modellanlage am kit demonstrierte den einsatz von flüssigmetallen in solarkraftwerken. am hzdr brachte ein projekt zu flüssigmetall-batterien wichtige erkenntnisse. „solche stromspeicher eignen sich vor allem für den stationären betrieb, beispielsweise um fluktuationen von wind- und solarenergie abzupuffern“, erläutert gunter gerbeth. „anders als feststoff-batterien benötigen sie keine teuren und seltenen materialien. ein weiterer pluspunkt ist, dass die anzahl der lade- und entladezyklen nicht begrenzt ist.“ kernstück der batterien erforscht sind drei übereinanderliegende flüssigkeitsschichten – ein flüssiger elektrolyt trennt zwei flüssige metallelektroden. am hzdr bauten die forscher entsprechende batterie- zellen auf und wiesen nach, dass sich auch im langzeit- betrieb bei ständiger be- und entladung die leistung nicht verschlechtert. noch sind hier viele fragen, insbe- sondere materialprobleme, zu klären. auch nanomaterialien standen auf dem programm: nanopartikel verleihen legierungen gezielt bestimmte eigenschaften – wenn sie homogen verteilt sind. bislang werden „nanokomposite“ meist pulvermetallurgisch hergestellt. „hersteller bevorzugen aus kostengründen normale gussverfahren“, erklärt gerbeth. „jedoch lassen sich nanopartikel nicht einfach in die schmelze mischen. ohne weitere maßnahmen bilden sich stets mikrometer- große klumpen.“ die forscher entwickelten ein weltweit bislang einzigartiges, kontaktloses kontrollverfahren für den gussprozess, es basiert auf magnetischen feldern. damit lässt sich das verklumpen von nanopartikeln in metallschmelzen erfolgreich verhindern. weltweite aufmerksamkeit mit einem internationalen symposium war die allianz im september 2017 in dresden beendet. die arbeit indes geht weiter: „am kit und hzdr konnten wir einen großteil unserer projekte in die programmorientierte förderung der helmholtz-gemeinschaft überführen“, sagt gunter gerbeth. zudem sind etliche gemeinschaftsprojekte mit externen partnern auf den weg gebracht. „die limtech- allianz hat die sichtbarkeit der deutschen flüssigmetall- forschung auf der internationalen bühne deutlich erhöht“, zieht gerbeth bilanz: „unsere aktivitäten haben weltweit große resonanz gefunden und unser ziel ist voll und ganz erreicht.“ (ilka flegel) helmholtz-allianz limtech beteiligte helmholtz-zentren: helmholtzzentrum dresdenrossendorf (hzdr; koordination), karlsruher institut für technologie (kit), forschungszentrum jülich (fzj), deutsches zentrum für luft und raumfahrt (dlr) externe partner: tu dresden, tu ilmenau, leibniz universität hanno ver, tu bergakademie freiberg, universität potsdam, georgaugustuniversität göttingen, rwth aachen, institute of physics riga (lettland), coventry university (großbritannien), rgs development b. v. (niederlande) insider 19