Die unterirdische Wasserstoffspeicherung (UHS) bietet erhebliches Potenzial zur Speicherung erneuerbarer Energien. Die Machbarkeit dieses Prozesses hängt jedoch auch von der Integrität der Zementummantelungen in Bohrlöchern gegen Wasserstoffexposition ab. Die Gewährleistung der strukturellen Integrität dieser Zemente ist entscheidend für eine wirtschaftliche und sichere Speicherung von Wasserstoff. Dennoch sind die Kenntnisse über den Einfluss von Wasserstoff auf Bohrlochmaterialien, insbesondere auf die Zementummantelung, begrenzt. Im Geoenergiesektor werden Bohrlochzemente mit geringer Permeabilität und hoher mechanischer Stabilität benötigt, Eigenschaften, die unter anderem auch von der Mikrostruktur des Materials abhängen. Eine Optimierung und methodische Untersuchung dieser Eigenschaften setzt ein detailliertes Verständnis der Wirkung von Zusatzstoffen zur Zementmixtur aber auch des Einflusses von Präparationstechniken auf Zementproben voraus. Fortschritte in der hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie (REM) haben die Bedeutung sowie Notwendigkeit einer optimierten und präzisen Probenpräparation zur Erhaltung kleinster mikrostruktureller Merkmale aufgezeigt. Um den Einfluss von Wasserstoff auf Zement der Klasse G zu untersuchen, wurden hydrothermale Autoklav-Versuche durchgeführt, die durch Röntgendiffraktometrie, REM und Stickstoff-Adsorptions-/Desorptionsmessungen ergänzt wurden. Die Ergebnisse zeigen geringe Veränderungen in der mineralogischen Phasenzusammensetzung wie den Abbau von Monosulfat und die Bildung von Ettringit. Die Porengrößenverteilung und Gesamtporosität blieben nahezu unverändert. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Zement der Klasse G seine strukturelle Integrität und Phasenzusammensetzung unter Wasserstoffexposition beibehält, was seine Eignung für die unterirdische Speicherung von Wasserstoff bestätigt. Um den Anforderungen der Geoenergieindustrie gerecht zu werden, wurde auch untersucht, wie Modifikationen von Zement der Klasse G dessen Leistungsfähigkeit verbessern könnten. Dafür wurden Carbon Black und Silica Fume als Zusatzstoffe beigemischt. Diese Zusätze führten zu einer dichteren Mikrostruktur mit reduzierter Porosität, wobei die Porengrößenverteilung unverändert blieb. Die Zugabe von Carbon Black reduzierte das Elastizitätsmodul und erhöhte die Plastizität, während Silica Fume sowohl die mechanische Festigkeit als auch die Permeabilität steigerte, wobei letzterer Effekt unerwünscht ist. Zusätzlich zur Untersuchung unterschiedlicher Zementmixturen wurden verschiedene Präparationstechniken für hoch-auflösende REM-Untersuchungen auf ihre Eignung zur Darstellung mikrostruktureller Merkmale auf Nanometerebene untersucht. Konventionelle Oberflächenpolitur mittels Harzimprägnierung wurde mit neuartigem Broad Ion Beam (BIB)-Milling hinsichtlich der Fähigkeit, feine strukturelle Details in hydratisiertem Zement zu erhalten, verglichen. Die REM-Untersuchung, unterstützt durch Bildverarbeitung zur Bestimmung der Porosität und Porengeometrie sowie Rasterkraftmikroskopie zur Bewertung der Oberflächenrauigkeit, zeigte, dass das BIB-Milling besonders effektiv war, um Merkmale im Nanometerbereich wie Gelporosität und die nadelige Morphologie von Calcium-Silikat-Hydraten darzustellen. Die Konventionelle Oberflächenpolitur mittels Harzimprägnierung führte zu glatteren Oberflächen mit niedrigerer Oberflächenrauheit. Diese Erkenntnisse liefern wichtige Einsichten für die optimierte Präparation von Zementproben für hochauflösende REM-Analysen. Zusammengefasst stellt diese Arbeit eine umfassende mineralogisch, mechanisch-physikalische Untersuchung der Faktoren dar, die die Leistung und Haltbarkeit von Bohrlochzementen beeinflussen, sei es im Zusammenhang mit der unterirdischen Speicherung von Wasserstoff oder der breiteren Geoenergieindustrie.