Die Ressourcen an fossilen Brennstoffen sind begrenzt, und ihre Verbrennung belastet die Umwelt. Alternativen sind deshalb heiß begehrt. Ein geeigneter und umweltverträglicher Treibstoff wäre Wasserstoff – doch bei der Umsetzung hakt's leider: Bisher gibt es kaum technische Möglichkeiten, sichere und effiziente Wasserstoff-Tanks für Autos zu konstruieren. Als mögliche Lösung bieten sich mikroporöse Speichermaterialien an, wie Zeolithe oder metallorganischen Verbindungen, die zahlreiche Hohlräume besitzen, welche sich als Speicher für Wasserstoff eignen und diesen bei Bedarf wieder freisetzen können.

Einen neuen Ansatz wagten jetzt britische Forscher aus Cardiff, Manchester und Birmingham: Neil McKeown und seine Kollegen entwickelten ein rein organisches Polymer, 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 Kohlenwasserstoff-Ringen.

In dem kreierten Molekül treffen an definierten Punkten 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 Quadratmeter pro Gramm – das entspricht der Fläche von drei Tennisplätzen.

In reproduzierbaren Syntheseschritten gelang es den Forschern, chemisch homogene Materialien mit einer einheitlichen Verteilung der Porengröße von 0,6 bis 0,7 Nanometer herzustellen. Diese ultrakleinen Poren können zwischen 1,4 und 1,7 Prozent 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 und sich so für technische Anwendungen 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", betont McKeown. Bis zum Jahr 2010, so hofft der Chemiker, sollte es gelingen, PIMs anzufertigen, die dann bis zu 6 Prozent Wasserstoff speichern können.