DE102005040255A1 - Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser und Speicherung dieser Gase mittels Siliciden - Google Patents

Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser und Speicherung dieser Gase mittels Siliciden Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur photo- und thermochemischen Herstellung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff aus Wasser und in Gegenwart von Siliciden (Siliziden), Silicid-ähnlichen Verbindungen, Metallsiliciden und nicht-metallischen Siliciden, wie Borsilicide, Kohlenstoff-haltige Silicide und Stickstoff-haltige Silicide, d. h. Verbindungen, die Silizium enthalten und die Zusammensetzung RSi¶x¶ aufweisen. R kann dabei ein organischer, metallischer metallorganischer oder anorganischer Rest sein und Si steht für das Element Silicium (Silizium) mit steigender Anzahl Atome X > 0. Im folgenden Text werden diese Stoffklassen als Silicide und Silicid-ähnliche Verbindungen bezeichnet. Die Silicid-Untereinheiten dieser Stoffe zeichnen sich durch eine erhöhte Elektronendichte aus. Die Silicide und Silicid-ähnlichen Stoffe können in den vorgängig erwähnten Reaktionsprozessen katalytisch wirksam sein, wobei diese Prozesse mit oder ohne Licht ablaufen können. Bei Belichtung der Reaktionen wird jedoch eine Zunahme der Gasentwicklung festgestellt, dies bei Einsatz von Kunst- und Sonnenlicht. Höhere Reaktionstemperaturen sind oft reaktionsbeschleunigend. Silicide und Silicid-ähnliche Verbindungen sind meist Halbleitermaterialien. Weiterhin sind diese Stoffe in der Lage Wasserstoff und Sauerstoff zu speichern (absorbieren) und wieder freizusetzen (desorbieren), dies in reversibler Weise. Dabei kann Sauerstoff bevorzugt aufgenommen und wieder abgegeben werden, dies auch ...

Description

  • Hintergrund
  • Zur Durchführung photochemischer Reaktionen zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser mittels metallischer Katalysatoren sind verschiedene Prozesse offenbart worden. Es handelt sich dabei um Lanthanid-artige Photokatalysatoren, wie beispielsweise NaTaO3:La, Katalysatoren aus seltenen Erdmetallen, wie beispielsweise R2Ti2O7 (R = Y, seltenes Erdmetall), oder um TiO2-abgeleitete Halbleiter-Systeme, so genannte Tandemzellen, wobei bisher keine Verwendung von Siliciden und Silicid-ähnlichen Stoffen für die Titelanwendung erwähnt wurde.
  • Die Prozesse zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser beruhen auf der Reduktion und/oder Oxidation von Wasser mittels Halbleitermaterialien und Licht. Prozesse dieser Art werden auch als Wasserspaltung bezeichnet. Die bisher beschriebenen Prozesse verwenden UV-Licht. Obwohl in einigen Fällen eine beachtliche Entwicklung von Wasserstoff und Sauerstoff gefunden wurde, sind die erforderlichen Belichtungsbedingungen für eine solare Anwendung der Methode nicht geeignet. Zudem ist die Herstellung der Katalysatoren arbeitsintensiv und erfordert die Anwendung unökonomisch hoher Temperaturen, dies ausgehend von teuren Materialien mit äusserst hoher Reinheit.
  • Weiterhin ist für die Durchführung der genannten Prozesse die Anwendung sehr sauberen Wassers (dreifach destilliert) erforderlich. In den meisten Fällen wird keine Angabe bezüglich Langzeitanwendbarkeit und der damit verbundenen Stabilität der Katalysatoren gemacht.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass sich diese Nachteile bei Verwendung von Siliciden (Siliziden), Silicid-ähnlichen Verbindungen, Metallsiliciden und nicht-metallischen Siliciden, wie Borsilicide, Kohlenstoff-haltige Silicide und Stickstoff-haltige Silicide, d.h. Verbindungen, die Silizium enthalten und die Zusammensetzung RSix aufweisen, vermieden werden können. R kann dabei ein organischer, metallischer, metallorganischer oder anorganischer Rest sein und Si steht für das Element Silicium (Silizium) mit steigender Anzahl Atome X > 0. Im folgenden Text werden diese Stoffklassen als Silicide und Silicid-ähnliche Verbindungen bezeichnet. Die Silicid-Untereinheiten dieser Verbindungen zeichnen sich durch eine erhöhte Elektronendichte aus.
  • Die nicht-metallischen Siliciden, wie Borsilicide, Kohlenstoff-haltige Silicide und Stickstoffhaltige Silicide werden auch Siliziumboride, -carbide und -nitride genannt.
  • Beispiele von Siliciden, Silicid-ähnlichen Verbindungen, Metallsiliciden und nicht-metallischen Siliciden, wie Borsilicide, Kohlenstoff-haltige Silicide und Stickstoff-haltige Silicide sind Nickelsilicid (Ni2Si), Eisensilicide (FeSi2, FeSi), Thalliumsilicid (ThSi2), Borsilicid auch Siliziumtetraborid genannt (B4Si), Cobaltsilicid (CoSi2), Platinsilicide (PtSi, Pt2Si), Mangansilicid (MnSi2), Titankohlenstoffsilicid (Ti3C2Si), Kohlenstoffsilicid/poly-Kohlenstoffsilicid oder auch Siliziumcarbid/poly-Siliciumcarbid carbid genannt (CSi/poly-CSi oder SiC/poly-SiC), Iridiumsilicid (IrSi2), Zirkonsilicid (ZrSi2), Tantalsilicid (TaSi2), Vanadiumsilicid (V2Si) oder Chromsilicid (CrSi2) eingesetzt werden.
  • Silicide und Silicid-ähnliche Halbleitermaterialien sind billig, leicht zugänglich und sind bisher nicht für die Titelanwendungen eingesetzt worden. Sie wurden bisher für die Transistortechnik und für photovoltaische Anlagen sowie deren Anwendungen verwendet.
  • Silicide und Silicid-ähnliche Verbindungen können für die Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff aus Wasser, dies mit oder ohne den Einfluss von Licht, d.h. in photonischen und/oder thermischen Prozessen verwendet werden.
  • Die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen sind überwiegend Halbleiter-artige Materialien mit hohen Elektronendichten am Silizium, Kohlenstoff, Stickstoff und Bor. Die beanspruchten Prozesse für die Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff mittels Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen können mit, aber auch ohne Licht verwirklicht werden werden, dies jedoch effizienter bei Verwendung von Licht. Die verwendete Licht- oder thermische Energie kann dabei künstlich oder solar erzeugt sein (Emissionsbereich der thermischen oder Lichtquelle: 200-15000 nm) und kann diffuser oder auch konzentrierter Natur sein. Die einhergehend mit der photonischen Energie, erzeugte thermische Energie einer Lichtquelle, oder auch thermische Energie ganz allgemein kann die Gas-erzeugenden, beanspruchten Prozesse beschleunigen. Ganz allgemein führt die Anwendung höherer Temperaturen zu einer höheren Effizienz der beanspruchten Prozesse.
  • Die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen absorbieren selbst meist genügend solare oder künstliche Strahlungsenergie, ohne dass grössere Oberflächenänderungen erforderlich sind, um eine Reduktion und/oder Oxidation von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff zu erwirken.
  • Wenn die beanspruchten Titelprozesse gleichzeitig erfolgen, können diese durch die Wahl der Temperatur und Zusammensetzung der Silicide und Silicid-artigen Stoffe gesteuert werden.
  • Überraschenderweise wurde auch gefunden, dass die Qualität und Reinheit des verwendeten Wassers unbedeutend oder gar vernachlässigbar zur Durchführung der Titelprozesse sind, d.h. bezogen auf die Oxidation und/oder Reduktion von Wasser, wie auch bezüglich Speicherung/Absorption und Abgabe/Desorption von Wasserstoff und Sauerstoff mittels der Silicide und Silicid-ähnlichen Stoffe.
  • Die in dieser Anmeldung beanspruchte Reaktivität der Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen bezüglich Reduktion und/oder Oxidation von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff ist vorwiegend katalytischer Natur. Diese Reaktivität wird in Dunkelreaktionen wie auch in Reaktionen, die mit Licht (künstliches und/oder solares Licht) betrieben werden, gefunden.
  • Weiterhin wurde gefunden, dass die Reaktionen mit Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen zur Reduktion und/oder Oxidation von Wasser zwecks Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff auch mit Siliciden und Silicid-ähnlichen Stoffen in immobilisierter Form durchgeführt werden können. D.h., wenn diese Stoffe in polymerem Material (wie z.B. Polyamid, Makrolon oder Plexiglas) eingebettet oder auf dem polymeren Material gebunden/fixiert sind. Es kann sich bei diesen Materialien auch um Gläser oder Glas-ähnliche Materialien handeln. Speziell geeignet sind auch elektrisch leitende polymere oder Glas-ähnliche Materialien.
  • Die vorangehend beschriebenen Reaktionen können auch bei höheren Temperaturen durchgeführt werden.
  • Weiterhin wurde gefunden, dass die Ankopplung/Komplexierung/Anbringung/Anbindung eines Farbstoffes oder einer Agglomeration von Farbstoffen an Silicide und Silicid-ähnliche Verbindungen sich vorteilhaft auf die Lichtabsorption und damit auf die Reaktivität dieser Verbindungen auswirkt (so genannte Farbstoff-sensibilisierte Reaktionen mit Halbleitern). Besonders eignen sich dafür Farbstoffe wie Perylene und Analoga davon. Diese Farbstoffkomplexierten Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen können auch für thermisch geführte Reaktionen angewendet werden, dies auch bei höheren Temperaturen, da die Perylenfarbstoffe thermisch stabil sind.
  • Zusätzlich wurde gefunden, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen Wasserstoff und/oder Sauerstoff reversibel speichern/abgeben und oder absorbieren/desorbieren können. Die Speicherung/Abgabe und/oder Absorption/Desorption von Sauerstoff ist dabei besonders bevorzugt und kann mit der Speicherung/Abgabe von Wasserstoff einhergehen. Die Abgabe/Desorption von Wasserstoff und Sauerstoff kann schon bei niedrigen Temperaturen (Raumtemperatur) geschehen, und insbesondere die Abgabe/Desorption von Wasserstoff, obwohl diese Prozesse bei höheren Temperaturen bevorzugter ablaufen. Die Gaserzeugungsmengen dieser Prozesse pro Zeiteinheit hängen von der Reaktionstemperatur und der Zusammensetzung des Halbleitermaterials der verwendeten Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen ab.
  • Die vorangehend erwähnten höheren Temperaturen können auf elektrische Weise, durch Erdwärme, Solarenergie, Heizungen, Mikrowellenentladung oder jede andere Quelle thermischer Energie erzeugt werden.
  • Weiterhin wurde gefunden, dass die Prozesse, die mit Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen für die Reduktion und/oder Oxidation von Wasser zwecks Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff durchgeführt werden, auch mit Siliciden und Silicidähnlichen Verbindungen in immobilisierter Form betrieben werden können, d.h., dass diese Prozesse auch mit Verbindungen durchgeführt werden können, die an oder in polymeren Oberflächen oder Materialien, wie auch an oder in Gläsern oder Glas-ähnlichen Materialien gebunden/fixiert sind und speziell, wenn diese polymeren und oder Glas-ähnlichen Materialien elektrisch leitend sind.
  • Es wurde auch gefunden, dass die Speicherung/Abgabe und/oder Absorption/Desorption von Wasserstoff und/oder Sauerstoff mit Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen in immobilisierter Form, d.h. wenn diese Stoffe an oder in polymeren Oberflächen oder Gläsern oder Glas-ähnlichen Materialien gebunden/fixiert sind, mit oder ohne den Einfluss von Licht durchgeführt werden kann.
  • Die vorangehend erwähnten photochemischen und thermischen Prozesse können mit den Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen auch in katalytischen Mengen durchgeführt werden.
  • Die vorangehend erwähnten photochemischen und thermischen Prozesse können auch bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden und dies sogar vorteilhafterweise für den Verlauf der Prozesse.
  • Die vorangehend erwähnten Prozesse zur Speicherung/Absorption von Sauerstoff gehen einher mit der Speicherung/Absorption von Wasserstoff und können, abhängig von der Wahl der Reaktionsbedingungen (wie z.B. die Zusammensetzung der verwendeten Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen, Temperatur und Druck), überwiegen, wie beispielsweise im Falle des Prozesses mit Titansilicid bei Raumtemperatur und Normaldruck.
  • Die vorangehend erwähnten Prozesse zur Abgabe/Desorption von Wasserstoff gehen einher mit der Abgabe/Desorption von Sauerstoff und können, abhängig von der Wahl der Reaktionsbedingungen (wie z.B. die Zusammensetzung der verwendeten Silicide und Silicidähnlichen Verbindungen, Temperatur und Druck), überwiegen, wie beispielsweise im Falle des Prozesses mit Titansilicid bei Raumtemperatur und Normaldruck.
  • Weiterhin wurde gefunden, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen für die Titelanwendungen individuell oder in Kombinationen von zwei oder mehr Siliciden oder Silicid-ähnlichen Verbindungen eingesetzt werden können. Es ist auch möglich, die Titelprozesse mit einem oder mehreren Siliciden) oder einer oder mehreren Silicid-ähnlichen Verbindungen) durchzuführen und dies bei gleichzeitiger Anwendung von zusätzlichen Halbleitermaterialien, die von nicht Silicid-artiger Struktur sind, wie z.B. Rutheniumdioxid (RuO2), Mangandioxid (MnO2), Wolframtrioxid (WO3) und anderen Halbleitermaterialien, um die Titelprozesse zu unterstützen/fördern. Das Verhältnis der Wasserstoff-zu-Sauerstoff-Entwicklung und -Speicherung variiert je nach Beimischung der Halbleitermaterialen, der angewendeten Temperatur und dem Druck. Das gleiche Verhalten gilt für Silicide und Silicidähnliche Verbindungen, die dotiert sind (siehe unten).
  • Es wurde auch gefunden, dass die Speicherung/Abgabe und/oder Absorption/Desorption von Wasserstoff und/oder Sauerstoff bei Verwendung von Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen auch aktiv ist, wenn der Kontakt der Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen zum Wasser unterbrochen oder aufgehoben wird, beispielsweise also, wenn die Speichervorrichtung sich ausserhalb des Reaktionsgefässes befindet und damit verbunden ist.
  • Weiterhin wurde gefunden, dass die Titelprozesse, die mit Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen, die mit Lithium, Natrium, Magnesium, Kalium, Kalzium, Aluminium, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Silizium, Titan, Vanadium, Zirkon, Yttrium, Lanthan, Nickel, Mangan, Kobalt, Gallium, Germanium und den Lanthaniden bis zu 50 Gewichtsprozenten (bezogen auf die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen) dotiert/versetzt/legiert sind, unterstützt werden können.
  • Die neue Technologie, basierend auf den vorangehend beschriebenen Verwendungen von Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen, kann beispielsweise folgende Anwendungen finden: Für neuartige Heizungssysteme, Brennstoffzellen-Technologie, die schliesslich Anwendung findet in und für terrestrische, wie auch extraterrestrische sich bewegende sowie statische Konstruktionen und Vorrichtungen, dies, um diese Konstruktionen und Vorrichtungen, die bisher durch Vorrichtungen an-/betrieben werden, die konventionelle fossile Energiequellen zum Antrieb/Betrieb nutzen, zu ersetzen, unterstützen oder ergänzen.
    •
  • Beispiel 1: 3 g eines Titansilicids (TiSi2 oder Ti5Si3) werden in 200-400 ml Wasser (über Ionentauschermaterial filtriert; eine etwas geringere Gasentwicklung wurde bei Verwendung normalen Hahnwassers ohne Reinigung beobachtet) und einem Gefäss, welches für solare Strahlung oder Strahlung einer künstlichen Lichtquelle transparent ist, gerührt. Als Lichtquelle wurde beispielsweise eine Heidelberg Apparatur, bestückt mit Lampen, die Emissionsmaxima bei 415, 525, oder 660 nm und Emissionsbanden in den Bereichen 300-550, 490-600 und 610-700 nm aufweisen. Diese Reaktionsanordnung ergibt etwa 25 ml und mehr an Wasserstoff und Sauerstoff bei Raumtemperatur und pro Tag (die entstehenden Gasmengen und -verhältnisse sind dabei abhängig von der Zusammensetzung des verwendeten Katalysators, der Temperatur und dem Druck). Der Sauerstoff wird dabei überwiegend durch den Katalysator absorbiert und es werden molare Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältnisse im Bereich von 2/1 bis 20/1 gefunden. Sauerstoff und Wasserstoff-Entwicklung wird dabei volumetrisch und zusammen mit Gaschromatographie und Massenspektrometrie bestimmt. Die Experimente können bis zu 3 Monate und länger gefahren werden, wenn das Gasvolumen des Reaktionsgefässes in Abständen von 2-3 Tagen geleert und mit Luft gespült wird. Alternativ können Flachbett-Solarreaktoren und Sonnenlicht als Energiequelle verwendet werden.
  • Beispiel 2: Anstelle der in Beispiel 1 erwähnten Silicide können auch Nickelsilicid (Ni2Si), Eisensilicide (FeSi2, FeSi), Thalliumsilicid (ThSi2), Borsilicid (B4Si), Cobaltsilicid (CoSi2), Platinsilicide (PtSi, Pt2Si), Mangansilicid (MnSi2), Titancarbosilicid (Ti3C2Si), Carbosilicid/poly-Carbosilicid (auch Siliziumcarbid/poly-Siliziumcarbid genannt (CSi/poly-CSi oder SiC/poly-SiC), Iridiumsilicid (IrSi2), Nitrosilicid oder auch Siliziumnitrid genannt (N4Si3), Zirconsilicid (ZrSi2), Tantalsilicid (TaSi2), Vanadiumsilicid (V2Si) oder Chromsilicid (CrSi2) verwendet werden. Die Reaktionen werden dabei wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt.
  • Beispiel 3: Gleiche experimentelle Anordnung wie in Beispiel 1 genannt, aber mit Nickelsilicid (Ni2Si) durchgeführt. Dabei wurde ein molares Wasserstoff/Sauerstoffverhältnis von etwa 20/1 festgestellt.
  • Beispiel 4: Wenn in den Reaktionen, die in den Experimenten 1 und 2 beschrieben sind, höhere Reaktionstemperaturen (30-45 °C) angewendet werden, wird eine lebhaftere Gasentwicklung beobachtet. Praktischerweise können diese Temperaturen bei Verwendung von Flachbett-Solarreaktoren und Sonnenlicht als Strahlungsquelle erreicht werden.
  • Beispiel 5: Wenn in den Reaktionen, die in den Experimenten 1 und 2 beschrieben sind, kein Licht aber höhere Reaktionstemperaturen (30-40 °C) angewendet werden, wird eine lebhaftere Gasentwicklung beobachtet.
  • Beispiel 6: Ein beispielsweise in Chloroform (aber nicht in Wasser) lösliches Perylen, wie beispielsweise das N,N'-Bis-phenyl-ethyl-perylen-3,4,9,10-tetracarboxyl-diimid (2 g), wird gelöst (in 5 ml Chloroform), mit Titansilicid versetzt (3 g, TiSi2 oder Ti5Si3) und während 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und belichtet (Beispiel 1). Nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum, wird der Rückstand entsprechend den Bedingungen, wie sie in den Beispiel 1 beschrieben sind, für die Weiterreaktion eingesetzt. Dabei wurde eine erhöhte Wasserstoff- und Sauerstoff-Entwicklung festgestellt (> 30 ml pro Tag).
  • Beispiel 7: Alternativ zu den in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Reaktionsbedingungen, können Flachbett-Solarreaktoren aus Makrolon oder Plexiglas verwendet werden, wobei die Reaktormaterialien Makrolon oder Plexiglas vor der Reaktion und in Gegenwart des Halbleitermaterials (Ni2Si) auf 50-100 °C aufgeheizt werden, um den Katalysator auf der polymeren Oberfläche des Reaktors zu immobilisieren. Ansonsten wurden die Experimente wie in 1 beschrieben durchgeführt.
  • Beispiel 8: Wenn die Reaktionen wie in Beispiel 1 durchgeführt werden, aber dies in einem geschlossenen Gefäss, so wird eine Speicherung von Wasserstoff und Sauerstoff beim Öffnen des Gefässes nach 2 Wochen festgedtellt. Lebhafte Abgabe von Wasserstoff und Sauerstoff (20/1) wurde bei Raumtemperatur beobachtet und die Menge an gesammeltem und gemessenem Gas entsprach jener Menge an Gas, die durch kontinuierlichen Betrieb mit regelmässiger Gasentnahme (alle 2-3 Tage) entspricht.
  • Beispiel 9: Wenn die gleichen Reaktionsbedingungen wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind, angewendet werden und 1 g WO3 zum Reaktionsgemisch zugesetzt wird, wird eine lebhaftere Gasentwicklung als in Beispiel 1 dokumentiert, festgestellt (> 30 ml pro Tag).
  • Beispiel 10: 3 g TiSi2 wurden auf der Basis von Standardtechniken mit Pt versetzt (dotiert) und eine Reaktion in Analogie zu Beispiel 1 durchgeführt. Dabei wurde eine höhere Gasausbeute als in Beispiel 1 gemessen (> 25 ml pro Tag).

Claims (22)

  1. Verfahren zur photo- und thermochemischen Herstellung/Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser mit Siliciden (Siliziden) und Silicid-ähnlichen (Silizid-ähnlichen) Verbindungen in Kontakt gebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide und Silicidähnlichen Verbindungen zu den metallischen Siliciden und/oder nicht-metallischen Siliciden gehören, wie Borsilicide, Kohlenstoff-haltige Silicide und Stickstoff-haltige Silicide, wie beispielsweise Titansilicide (TiSi2, Ti5Si3), Nickelsilicid (Ni2Si), Eisensilicide (FeSi2, FeSi), Thalliumsilicid (ThSi2), Borsilicid auch Siliziumtetraborid genannt (B4Si), Cobaltsilicid (CoSi2), Platinsilicide (PtSi, Pt2Si), Mangansilicid (MnSi2), Titancarbosilicid (Ti3C2Si), Carbosilicid/poly-Carbosilicid (CSi/poly-CSi) auch Siliziumcarbid/poly-Siliziumcarbid genannt, Iridiumsilicid (IrSi2), Nitrosilicid auch Siliziumnitrid genannt (N4Si3), Zirconsilicid (ZrSi2), Tantalsilicid (TaSi2), Vanadiumsilicid (V2Si) oder Chromsilicid (CrSi2), d.h. Verbindungen, die Silizium enthalten und der Molekülformel RSix entsprechen, wobei R einen organischen, metallischen, organometallischen und/oder anorganischen Rest oder eine Mischung davon darstellt und Si steht für das Element Silicium (Silizium), mit steigender Anzahl Atome X > 0, steht.
  3. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen mindestens ein Siliziumatom mit erhöhter Elektronendichte enthalten.
  4. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen katalytisch eingesetzt/verwendet werden.
  5. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit oder ohne die Anwendung von Licht durchgeführt werden kann.
  6. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die photochemische Reaktion zur Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff aus Wasser und in Gegenwart von Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen mit künstlichem Licht und/oder Sonnenlicht in konzentrierter und/oder diffuser Form betrieben werden kann.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle und/oder thermische Energiequelle Energie im Bereich von 200-15000 nm abstrahlt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtabsorption der Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen verstärkt wird, indem ein Farbstoff oder eine Ansammlung von Farbstoffen an die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen angekoppelt/komplexiert/angebracht/gebunden wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Farbstoffe Perylene und Perylen-Analoga sind.
  10. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine höhere Reaktionstemperatur sich vorteilhaft auf den Verlauf des Verfahrens auswirkt.
  11. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochemische Erzeugung von Wasserstoff und/oder Sauerstoff aus Wasser und in Gegenwart von Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen mittels thermischer Energie geschieht, die von einer photochemischen Lichtquelle, von künstlichen und/oder solaren Lichtquellen und/oder von anderen Vorrichtungen, die thermische Energie erzeugen, herrührt, wie beispielsweise elektrische Heizungssysteme, Mikrowellensysteme und/oder Erdwärme und/oder anderen Energiequellen.
  12. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung/Abgabe und/oder Absorption/Desorption von Wasserstoff und/oder Sauerstoff an und/oder in den Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen stattfindet.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung/Absorption von Sauerstoff gleichzeitig mit der Speicherung/Absorption von Wasserstoff geschieht, dies jedoch mit variierenden Anteilen der Gase.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe/Desorption von Wasserstoff gleichzeitig mit der Abgabe/Desorption von Sauerstoff geschieht, dies jedoch mit variierenden Anteilen der Gase.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung/Abgabe und/oder Absorption/Desorption von Wasserstoff und/oder Sauerstoff mittels Siliciden und Silicid-ähnlichen Verbindungen auch stattfindet, wenn der Kontakt der Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen zum Wasser unterbrochen oder aufgehoben ist.
  16. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Silicid und/oder Silicid-ähnliche Verbindung oder mehrere Silicide und/oder Silicidähnliche Verbindungen sich aktiv an den Verfahren beteiligen und zusätzlich in ihrer Reaktivität durch andere Halbleitermaterialien unterstützt werden, die keine Silicid-Struktur aufweisen, wie beispielsweise Rutheniumdioxid (RuO2), Mangandioxid (MnO2), Wolframtrioxid (WO3) und andere halbleitende Materialien, um die Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen aktiv zu unterstützen.
  17. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen in immobilisierter Form verwendet werden können, d.h. wenn diese Verbindungen in polymeren Materialien (wie Polyamid, Makrolon oder Plexiglas), Oberflächen, Gläsern oder Glas-ähnlichen Materialien eingebettet oder an polymeren Materialien, Oberflächen, Gläsern oder Glas-ähnlichen Materialien angebracht/befestigt sind und dies speziell wenn die polymeren und/oder Glas-artigen Materialien elektrisch/elektronisch leitend oder Ladungen-leitend sind.
  18. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen nach Oberflächenbehandlung (Überzug) mit einem polymeren Material (wie Polyamid, Makrolon oder Plexiglas) oder Glas oder einem Glas-ähnlichen Material angewendet werden und dies speziell wenn die polymeren und/oder Glas-artigen Materialien elektrisch/elektronisch leitend oder Ladungen-leitend sind.
  19. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen in Kontakt gebracht oder dotiert/legiert werden, dies mit Lithium, Natrium, Magnesium, Kalium, Calcium, Aluminium, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Silizium, Titan, Vanadium, Zircon, Yttrium, Lanthan, Nickel, Mangan, Cobalt, Gallium, Germanium, den Lanthaniden, dies in elementarer und/oder ionischer/radikalischer Form dieser Elemente und dies bis zu 50 Gewichtsprozente bezogen auf die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen.
  20. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide und Silicid-ähnlichen Verbindungen als Teil eines allgemeinen Prinzips, welches die Verfahren zur Erzeugung/Produktion von Wasserstoff und/oder Sauerstoff aus Wasser und Speicherung/Abgabe und/oder Absorption/Desorption von Wasserstoff und/oder Sauerstoff vereinigt.
  21. Verfahren nach allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass diese neue Technologie Anwendungen finden kann für zum Beispiel die Produktion/Erzeugung und/oder Absorption/Desorption von Wasserstoff und/oder Sauerstoff zur Erzeugung/Lieferung von Energie im allgemeinen, zum Betrieb von Energie-liefernden/-abhängigen Systemen, für Heizsysteme, für die Brennstoffzellen-Technologie oder jede andere Technologie, die von Energiezufuhr abhängig ist, zusammenfassend also Anwendungen für zum Beispiel irdischen und ausserirdischen Verkehr und statische Konstruktionen und Vorrichtungen, wie auch Vorrichtungen für das Wohlergehen der Menschheit einschliesslich das Leben, Geschäftsleben und Gesundheit.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie-liefernden Systeme für solche Konstruktionen und Vorrichtungen, die bisher durch Vorrichtungen angetrieben/betrieben werden, die auf der Verwendung von Energie mit fossilem Ursprung beruhen, durch die Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen ersetzt oder unterstützt oder ergänzt werden.
DE102005040255A 2005-08-24 2005-08-24 Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser und Speicherung dieser Gase mittels Siliciden Withdrawn DE102005040255A1 (de)

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