DE102007054843B4 - Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien - Google Patents

Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien Download PDF

Info

Publication number
DE102007054843B4
DE102007054843B4 DE102007054843A DE102007054843A DE102007054843B4 DE 102007054843 B4 DE102007054843 B4 DE 102007054843B4 DE 102007054843 A DE102007054843 A DE 102007054843A DE 102007054843 A DE102007054843 A DE 102007054843A DE 102007054843 B4 DE102007054843 B4 DE 102007054843B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrogen
composite material
alkaline earth
periodic table
storage state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102007054843A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007054843A1 (de
Inventor
Dr.-Ing. Eigen Nico
Dr.-rer.nat. Dornheim Martin
Dr.-rer.nat. Bormann Rüdiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Original Assignee
Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102007054843A priority Critical patent/DE102007054843B4/de
Application filed by Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH filed Critical Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Priority to PCT/EP2008/064721 priority patent/WO2009062850A1/de
Priority to US12/742,504 priority patent/US8926861B2/en
Priority to EP08849758A priority patent/EP2215010A1/de
Priority to CN200880124562XA priority patent/CN101910051A/zh
Priority to JP2010533533A priority patent/JP2011502938A/ja
Priority to CA2707987A priority patent/CA2707987A1/en
Publication of DE102007054843A1 publication Critical patent/DE102007054843A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007054843B4 publication Critical patent/DE102007054843B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0078—Composite solid storage mediums, i.e. coherent or loose mixtures of different solid constituents, chemically or structurally heterogeneous solid masses, coated solids or solids having a chemically modified surface region
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial, das im Wesentlichen reversibel zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand überführbar isd: (a) mindestens ein komplexes Metallhydrid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und (b) mindestens ein komplexes Metallhalogenid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält und der Nichtspeicherzustand (c) mindestens ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhalogenid und ein Metall der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien, die im Wesentlichen reversibel zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand überführbar sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Die Energiespeicherung mittels Wasserstoff gewinnt in jüngster Zeit immer mehr an Bedeutung. Es gibt heute verschiedene Techniken, um Wasserstoff zu speichern, bei denen zwischen der Speicherung in gasförmigem, flüssigem oder in Form von Metallhydriden in chemisch gebundenen Zustand unterscheiden werden kann. Die Speicherung von gasförmigen oder flüssigen Wasserstoff führt oft zu Sicherheitsproblemen. Vorteilhaft sind daher Wasserstoffspeichersysteme, in denen Wasserstoff in Form von Metallhydriden in chemisch gebundenen Zustand gespeichert vorliegt. Derartige Metallhydrid-Wasserstoffspeicher weisen einen Speicherzustand und einen Nichtspeicherzustand auf, zwischen denen sie im Wesentlichen reversibel überführbar sind.
  • Von besonderem Interesse als Metallhydrid-Wasserstoffspeicher sind die Alkalialanate NaAlH4, LiAlH4, Li3AlH6, LiNa2AlH6, CaAlH5 und Borhydride wie LiBH4, NaBH4, Mg(BH4)2, Ca(BH4)2 auf Grund ihrer relativ hohen massenbezogenen Wasserstoff-Speicherkapazität. Bei NaAlH4 wird Wasserstoff beispielsweise in folgenden Reaktionsschritten freigesetzt: 3NaAlH4 ↔ Na3AlH6 + 2Al + 3H2 (I) 2Na3AlH6 ↔ 6NaH + 2Al + 3H2 (II)
  • Für Reaktionsschritt (I) beträgt die Gleichgewichtstemperatur bei 1 bar Wasserstoff 33°C, was der gemessenen Reaktionsenthalpie von etwa 37 kJ/mol H2 entspricht, und für Reaktionsschritt (II) 110°C, was der gemessenen Reaktionsenthalpie von etwa 47 kJ/mol H2 entspricht.
  • Die Reaktionsenthalpie ändert sich, wenn man Natrium durch ein anderes Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall und/oder Aluminium durch ein anderes Element der dritten Hauptgruppe der Periodensystems der Elemente ersetzt.
  • Bisher ist für die Alanate und Borhydride keine Kombination bekannt, bei der das thermodynamische Gleichgewicht bei allen Reaktionsschritten bei etwa Raumtemperatur (23°C) und etwa 1 bis 10 bar H2 liegt, was einer Reaktionsenthalpie von etwa 30 kJ/mol entspricht. Derartige Wasserstoff speichernde Materialien mit einer Reaktionsenthalpie von etwa 30 kJ/mol wären aber für viele Anwendungen wünschenswert.
  • Die DE 10 2005 003 623 A1 beschreibt Wasserstoffspeichersysteme, die Alkalimetall-Aluminiumhydridverbindungen der Formel M1 p(1-x)M2 pxAlH3+p enthalten, wobei M1 Natrium oder Kalium, M2 Lithium oder Kalium ist, wobei 0 ≤ X ≤ ~0,8, 1 ≤ p ≤ 3 ist. Diese Hydridspeicher können mit Metallen bzw. Metallverbindungen der Gruppen 3 sowie 4 bis 11 des Periodensystems mit bis zu 10 Mol%, bezogen auf die komplexen Hydride dotiert sein.
  • Die DE 10 2004 061 286 offenbart wasserstoffspeicherndes Kompositmaterial, das im Wesentlichen reversible zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand und optional einem oder mehreren Zwischenzuständen überführbar ist, wobei das System in einem Speicherzustand eine erste Hydridkomponente und eine zweite Komponente umfasst, die mindestens eine wasserstofffreie Komponente und/oder eine weitere Hydridkomponenten ist.
  • Die DE 698 01 837 betrifft Nanokomposite mit aktivierten Grenzflächen auf Basis von Magnesium und eines anderen Elements oder einer anderen chemischen Verbindung, wie z. B. Vanadium, Titan oder Niob.
  • Die EP 0 815 273 B1 beschreibt ein Magnesium-enthaltendes Kompositmaterial, welches zusätzlich zu einem Element ausgewählt aus der Gruppe Li, Be, Ca, B, Al oder F ein weiteres Element aus der Gruppe Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir und Pt enthält.
  • Die US 2007/0025908 A1 beschreibt Kompositmaterialen auf Basis von komplexen Aluminiumhydriden in Kombination mit einem Wasserstoff-Desorption Stimulans.
  • Die US 2006/0194695 A1 offenbart Kompositmaterialen auf Basis von komplexen Borhydriden, denen Metallhalogenide wie MgCl2, CaCl2, AlCl3, TiCl3 oder FeCl3 zugesetzt werden können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher Wasserstoff speichernde Materialien auf Basis von Aluminium- und/oder Borhydriden bereitzustellen, die im Wesentlichen reversibel zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand überführbar sind, wobei die Reaktionsenthalpie bei dieser Überführungsreaktion gezielt auf einen Wert zwischen 15 und 80 kJ/mol H2, vorzugsweise 25 bis 40 kJ/mol H2, zum Beispiel etwa 30 kJ/mol H2 eingestellt werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Wasserstoff speichernder Materialien bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial gelöst, das im Wesentlichen reversibel zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand überführbar ist, und im Speicherzustand mindestens ein komplexes Metallhydrid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente sowie mindestens ein komplexes Metallhalogenid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente oder im Speicherzustand mindestens ein komplexes Metallhalogenidhydrid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält und im Nichtspeicherzustand mindestens ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhalogenid und ein Metall der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält.
  • Das Halogenid ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fluorid, Chlorid, Bromid und Mischungen derselben. Das Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor, Aluminium und Mischungen derselben. Das Alkalimetall ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium und Mischungen derselben. Das Erdalkalimetall ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Berillium, Magnesium, Calcium und Mischungen derselben.
  • Besonders bevorzugt sind Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien, die im beladenen Zustand mindestens ein komplexes Metallhydrid aus Lithium, Natrium, Magnesium und/oder Calcium, sowie Aluminium oder Bor, und mindestens ein komplexes Metallhalogenid aus Lithium, Natrium, Magnesium und/oder Calcium, sowie Aluminium oder Bor enthalten, beispielsweise Kompositmaterialien enthaltend Na3AlH6 und Na3AlF6, Li3AlH6 und Li3AlF6, NaAlH4 und NaAlCl4, NaBH4 und NaBF4, LiBH4 und LiBF4, Ca(BH4)2 und Ca(BF4)2, Ca(AlH4)2 und Ca(AlF4)2 , und/oder Mg(BH4)2 und Mg(BF4)2. Vorzugsweise liegt das thermodynamische Reaktionsgleichgewicht der Überführung zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand bei einer Temperatur von etwa –40°C bis 300°C, bevorzugter etwa –40°C und 80°C, insbesondere etwa 15°C bis 40°C, noch bevorzugter etwa 20°C bis 35°C und am meisten bevorzugt etwa 20°C bis 30°C und einem Druck von etwa 0,1 bis 20 bar absolut, bevorzugter 1 bis 10 bar absolut, noch bevorzugter 5 bis 8 bar absolut.
  • Bestimmte komplexe Metallhydride und/oder komplexe Metallhalogenide aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente weisen eine Perowskit-Struktur auf.
  • Neben den beschriebenen komplexen Metallhydriden und komplexen Metallhalogeniden können die erfindungsgemäßen Kompositmaterialien weitere Bestandteile, wie Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhalogenide und/oder Metalle der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und/oder weitere komplexe Hydride enthalten.
  • Die Reaktionsenthalpie der Überführung zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand beträgt vorzugsweise 25 bis 40 kJ/mol H2, vorzugsweise 25 bis 35 kJ/mol, und insbesondere etwa 30 kJ/mol H2.
  • Die erfindungsgemäßen Wasserstoff speichernden Kompositmaterialien werden bevorzugt durch ein Verfahren hergestellt, bei dem eine Alkalimetallhalogenidverbindung und/oder eine Erdalkalimetallhalogenidverbindung mit einem Metallpulver eines Elements der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente vermischt und mechanisch beansprucht, beispielsweise vermahlen wird. Dabei werden vorzugsweise Kugelmühlen eingesetzt, z. B. Schwingmühlen, Attritoren, etc. Die vermahlene Mischung kann anschließend hydriert wird. Das Molverhältnis von Alkalimetallhalogenid oder Erdalkalimetallhalogenid zu Metallpulver eines Elements der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente beträgt vorzugsweise 0,01:1 bis 100:1, bevorzugter 0,1:1 bis 10:1 und insbesondere 0,5:1 bis 3:1 und insbesondere etwa 1:1. Das Vermahlen findet vorzugsweise in Sauerstoff armer und trockener Atmosphäre statt, bevorzugt unter einer Stickstoffatmosphäre, einer Argonatmosphäre, einer Wasserstoffatmosphäre, oder unter Vakuum, weiter bevorzugt bei einem Druck von 0,00001 mbar absolut bis 10 bar absolut, vorzugsweise bei einem Druck von Umgebungsdruck bis 20 mbar über Umgebungsdruck.
  • Das Vermahlen findet vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 77 K bis 115°C, bevorzugter zwischen 15°C und 35°C, noch bevorzugter 20°C bis 25°C statt. Die Hydrierung erfolgt vorzugsweise nach dem Einbringen der Legierung in einen Druckbehälter unter Bedingungen, für die der Druckbehälter ausgelegt ist, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen –40°C und 300°C, bevorzugter zwischen 15°C und 150°C und einem Wasserstoffdruck von 1 bis 800 bar, vorzugsweise 5 bis 100 bar, bevorzugter 10 bis 50 bar.
  • Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken.
  • Beispiel 1:
  • NaF- und Al-Pulver wurden im Molverhältnis 1:1 gemischt und fünf Stunden in einer Planetenkugelmühle unter Inertgas (Argon) vermahlen. Anschließend wurde das gemahlene Material bei 145 bar und 140°C acht Stunden hydriert. Das hydrierte Material wurde bei 350°C dehydriert.
  • 1 zeigt ein Röntgenbeugungs-Spektrum des Reaktionsprodukts nach fünf Stunden Mahlen (oberes Spektrum), nach Hydrierung bei 140°C und 145 bar (mittleres Spektrum) und nach der erneuen Dehydrierung bei 350°C (unteres Spektrum). Gemäß 1 liegen vor der Hydrierung NaF und Al als einzige Phase vor. Nach Hydrierung des Materials zeigt das Spektrum zusätzlich eine dem Na3AlH6 und dem Na3AlF6 ähnliche Perowskitphase. Nach der erneuten Dehydrierung können wiederum nur NaF- und Al-Phasen nachgewiesen werden. Das Material ist demnach im Wesentlichen reversibel zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand überführbar.
  • 2 zeigt ein mittels Synchrotron-Diffraktometrie aufgenommenes Spektrum der Probe, nach Hydrierung (oberes Spektrum) und die zugehörigen berechneten Banden (unteres Spektrum). Dieses zeigt das Vorhandensein von NaF-, Al-, Na3AlH6-, Na3AlF6- und NaAlH4-Phasen.
  • 3 zeigt das Ergebnis simultaner TGA-DTA- und MS-Messungen im Wasserstoffbereich an hydriertem Material gemäß Beispiel 1 und 4 zeigt das Ergebnis simultaner TGA-DTA- und MS-Messungen im Wasserstoffbereich an reinem NaAlH4. Das TGA-Signal in 3 zeigt, dass im Temperaturbereich von 170–300°C ein Massenverlust stattfindet. Das MS-Signal belegt, dass es sich dabei um Wasserstoff handelt. Die Detektion im Bereich von F2 und HF ergab keine Anzeichen einer Freisetzung von Fluoratomen. 3 zeigt auch, dass die Reaktionsenthalpie für den Zerfall beider Phasen NaAlH4 und Na3AlH6 in etwa gleich ist.
  • Beispiel 2:
  • NaF, NaH- und Al-Pulver wurde im Verhältnis 1:1:2 mit 2 mol.-% TiCl4 als Katalysator gemischt und 5 h in einer Planetenkugelmühle unter Inertgas vermahlen. Anschließend wurde das Material bei 100 bar und 125°C hydriert. 5 zeigt die Wasserstoffaufnahme und -abgabe an NaH + NaF + 2Al unter Verwendung des Katalysators TiCl4 gemessen durch eine Sievertsapparatur. 5 zeigt, dass reversible Wasserstoffaufnahme möglich ist.
  • 6 zeigt die röntgendiffraktometrische Messung des Materials nach dem Mischen und Mahlen sowie nach Wasserstoff-Absorption und erneuter Wasserstoff-Desorption. Nach dem Mahlen liegen die Ausgangsstoffe NaF, NaH und Al vor. Aufgrund seines geringen Anteils kann der Katalysator nicht nachgewiesen werden. Nach der Absorption haben sich NaAlH4 und eine dem Na3AlH6 und Na3AlF6 ähnliche Phase P gebildet und NaH und NaF sind nachweislich nicht mehr enthalten. Nach der anschließenden Wasserstoff-Desorption sind die komplexen Hydride NaAlH4 und P wiederum nicht mehr enthalten. Neben NaF und NaH liegt aber noch eine weitere Phase vor. Diesbezüglich konnte nachgewiesen werden, dass unter Temperatureinfluss eine Mischphase aus NaH und NaF entsteht, die im Gleichgewicht in etwa der Stoichometrie Na2FH entspricht.
  • Beispiel 3:
  • Um zu demonstrieren, dass die reversible Wasserstoffspeicherung auch bei Bildung solcher Mischphasen möglich ist, wurde das Material unter Wasserstoffatmosphäre (1 bar absolut) auf 450°C für etwa 1 h erhitzt und erneut unter 100 bar hydriert. Nach Erhitzen des Materials bildet sich eine Mischphase, die in ihren Gitterkonstanten zwischen kfz-NaH und kfz-NaF liegt (Na2FH) (7). Nach anschließender erfolgreicher Wasserstoff-Absorption sind die komplexen Hydride/Halogenide NaAlH4 und P wiederum eindeutig nachweisbar und das Material entspricht damit dem beladenen Zustand ohne Wärmebehandlung. Es ist somit im Wesentlichen reversibel.
  • Beispiel 4:
  • Um die Reaktionen zwischen NaF und NaH nachzuweisen, wurde NaH und NaF im Mol.-Verhältnis 1:1 gemischt und 5 h in einer Planetenkugelmühle unter Argon vermahlen und anschließend unter 1 bar Wasserstoff kontinuierlich aufgeheizt. Die dabei durchgeführte Synchotron-Diffraktometrische Messung zeigt, dass sich die Gitterkonstanten der beiden Phasen kontinuierlich annähern, was eine Vermischungsreaktion belegt. Eine volumetrische Messung ergab keine wesentliche Freisetzung von Gasen während der Wärmebehandlung, d. h. die ursprüngliche Zusammensetzung bleibt erhalten. Der Vergleich zwischen den Gitterstrukturen vor und nach der Wärmebehandlung (8) zeigt, dass aus den ursprünglich vorhandenen zwei Phasen NaF und NaH eine neuartige Phase Na2FH entstanden ist.

Claims (28)

  1. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial, das im Wesentlichen reversibel zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherzustand: (a) mindestens ein komplexes Metallhydrid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und (b) mindestens ein komplexes Metallhalogenid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält und der Nichtspeicherzustand (c) mindestens ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhalogenid und ein Metall der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält.
  2. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nichtspeicherzustand weiterhin ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydrid enthält.
  3. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogenid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fluorid, Chlorid, Bromid und Mischungen derselben.
  4. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bor, Aluminium und Mischungen derselben.
  5. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium und Mischungen derselben.
  6. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalimetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Berillium, Magnesium, Calcium und Mischungen derselben.
  7. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine komplexe Metallhydrid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente eine Perowskit-Struktur aufweist.
  8. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine komplexe Metallhalogenid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente eine Perowskit-Struktur aufweist.
  9. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherzustand: (a) mindestens ein komplexes Metallhydrid aus Lithium und/oder Natrium und Aluminium und (b) mindestens ein komplexes Metallhalogenid aus Lithium und/oder Natrium und Aluminium enthält.
  10. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherzustand Na3AlH6 sowie Na3AlF6 und der Nichtspeicherzustand NaF und Al enthält.
  11. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherzustand Li3AlH6 sowie Li3AlF6 und der Nichtspeicherzustand LiF und Al enthält.
  12. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermodynamische Reaktionsgleichgewicht der Überführung zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand bei einer Temperatur von etwa –40°C bis 80°C und einem Druck von etwa 1 bis 10 bar absolut liegt.
  13. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial nach einem der vorgehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsenthalpie der Überführung zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand bei 15 bis 80 kJ/mol H2 liegt.
  14. Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial, das im Wesentlichen reversibel zwischen einem Speicherzustand und einem Nichtspeicherzustand überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherzustand: (a) mindestens ein komplexes Metallhalogenidhydrid aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall und einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält und der Nichtspeicherzustand (b) mindestens ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhalogenid und ein Metall der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoff speichernden Kompositmaterials, bei dem eine Alkalimetallhalogenidverbindung und/oder eine Erdalkalimetallhalogenidverbindung mit einem Metallpulver eines Elements der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente vermischt und vermahlen wird.
  16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vermahlene Mischung hydriert wird.
  17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogenid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fluorid, Chlorid, Bromid und Mischungen derselben.
  18. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bor, Aluminium und Mischungen derselben.
  19. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium und Mischungen derselben.
  20. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalimetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Berillium, Magnesium, Calcium und Mischungen derselben.
  21. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis von Alkalimetallhalogenid oder Erdalkalimetallhalogenid zu Metallpulver eines Elements der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente von 0,01:1 bis 100:1 beträgt.
  22. Verfahren nach Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis von Alkalimetallhalogenid oder Erdalkalimetallhalogenid zu Metallpulver eines Elements der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente von 0,1:1 bis 10:1 beträgt.
  23. Verfahren nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis von Alkalimetallhalogenid oder Erdalkalimetallhalogenid zu Metallpulver eines Elements der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente von 0,5:1 bis 2:1 beträgt.
  24. Verfahren nach Patentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis von Alkalimetallhalogenid oder Erdalkalimetallhalogenid zu Metallpulver eines Elements der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente etwa 1:1 beträgt.
  25. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermahlen in sauerstoffarmer und trockener Atmosphäre stattfindet.
  26. Verfahren nach Patentanspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermahlen unter Stickstoffatmosphäre, Argonatmosphäre, Wasserstoffatmosphäre oder unter Vakuum stattfindet.
  27. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermahlen bei einem Druck zwischen 0,00001 mbar absolut und 20 bar absolut stattfindet.
  28. Verwendung eines Wasserstoff speichernden Kompositmaterials gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 14 oder eines gemäß einem der Patentansprüche 15 bis 27 hergestellten Wasserstoff speichernden Kompositmaterials zur Versorgung einer Brennstoffzelle.
DE102007054843A 2007-11-16 2007-11-16 Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien Active DE102007054843B4 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007054843A DE102007054843B4 (de) 2007-11-16 2007-11-16 Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien
US12/742,504 US8926861B2 (en) 2007-11-16 2008-10-30 Hydrogen-storing composite materials
EP08849758A EP2215010A1 (de) 2007-11-16 2008-10-30 Wasserstoff speichernde kompositmaterialien
CN200880124562XA CN101910051A (zh) 2007-11-16 2008-10-30 储氢复合材料
PCT/EP2008/064721 WO2009062850A1 (de) 2007-11-16 2008-10-30 Wasserstoff speichernde kompositmaterialien
JP2010533533A JP2011502938A (ja) 2007-11-16 2008-10-30 水素吸蔵複合材料
CA2707987A CA2707987A1 (en) 2007-11-16 2008-10-30 Hydrogen-storing composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007054843A DE102007054843B4 (de) 2007-11-16 2007-11-16 Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007054843A1 DE102007054843A1 (de) 2009-05-20
DE102007054843B4 true DE102007054843B4 (de) 2012-04-12

Family

ID=40405014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007054843A Active DE102007054843B4 (de) 2007-11-16 2007-11-16 Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8926861B2 (de)
EP (1) EP2215010A1 (de)
JP (1) JP2011502938A (de)
CN (1) CN101910051A (de)
CA (1) CA2707987A1 (de)
DE (1) DE102007054843B4 (de)
WO (1) WO2009062850A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110180753A1 (en) * 2008-02-22 2011-07-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Destabilized and catalyzed borohydride for reversible hydrogen storage
DE102007054843B4 (de) 2007-11-16 2012-04-12 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien
JP2011005485A (ja) * 2009-06-16 2011-01-13 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc 可逆的な水素貯蔵のための不安定化及び触媒された水素化ホウ素
GB2472458B (en) * 2009-08-07 2011-08-03 Ilika Technologies Ltd Hydrogen storage materials
AU2016239913B2 (en) * 2015-04-02 2020-08-27 Albemarle Germany Gmbh Highly reactive metal hydrides, process for their preparation and use
EP3307440A1 (de) * 2015-06-15 2018-04-18 NETZSCH Trockenmahltechnik GmbH Verfahren zum zerkleinern von mahlgut und mühle dafür
CN109103498B (zh) * 2018-08-27 2020-12-18 中国电子新能源（武汉）研究院有限责任公司 一种钠离子电池电解液及其制备方法与应用
CN109081766A (zh) * 2018-08-29 2018-12-25 湖北航天化学技术研究所 一种Al-NaF复合燃料及其制备方法和应用
CN113998988A (zh) * 2021-11-09 2022-02-01 上海超高环保科技股份有限公司 用于储氢的片、块、管状与异形状材料的制造方法
CN113845688B (zh) * 2021-11-22 2022-12-13 上海超高环保科技股份有限公司 冰凌架构的储氢材料制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0815273B1 (de) * 1995-02-02 2001-05-23 Hydro-Quebec Nanokristallines material auf mg-basis und dessen verwendung zum transport und zum speichern von wasserstoff
DE69801837T2 (de) * 1997-10-22 2002-06-13 Hydro Quebec Nanokomposite mit aktivierten grenzflächen hergestellt durch mechanische zermahlung von magnesiumhydriden und deren verwendung zur wasserstoffspeicherung
DE102004061286A1 (de) * 2004-12-14 2006-06-22 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial sowie eine Vorrichtung zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff
DE102005003623A1 (de) * 2005-01-26 2006-07-27 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff
US20060194695A1 (en) * 2004-08-27 2006-08-31 Westinghouse Savannah River Co., Llc Destabilized and catalyzed borohydrided for reversible hydrogen storage
US20070025908A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Gary Sandrock Activated aluminum hydride hydrogen storage compositions and uses thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10012794A1 (de) * 2000-03-16 2001-09-20 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff auf der Basis von Alkalimetallen und Aluminium
JP2006142281A (ja) * 2004-10-20 2006-06-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc アルミニウム系ナノ複合触媒、その製造方法、およびそれを用いた水素吸蔵複合材料
NO330070B1 (no) * 2006-01-26 2011-02-14 Inst Energiteknik Hydrogenlagringssystem, fremgangsmate for reversibel hydrogenlagring og fremstilling av materiale derfor samt anvendelse
JP2007289877A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 水素吸蔵材料及びその製造方法、並びに水素化物複合体
DE102007054843B4 (de) 2007-11-16 2012-04-12 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0815273B1 (de) * 1995-02-02 2001-05-23 Hydro-Quebec Nanokristallines material auf mg-basis und dessen verwendung zum transport und zum speichern von wasserstoff
DE69801837T2 (de) * 1997-10-22 2002-06-13 Hydro Quebec Nanokomposite mit aktivierten grenzflächen hergestellt durch mechanische zermahlung von magnesiumhydriden und deren verwendung zur wasserstoffspeicherung
US20060194695A1 (en) * 2004-08-27 2006-08-31 Westinghouse Savannah River Co., Llc Destabilized and catalyzed borohydrided for reversible hydrogen storage
DE102004061286A1 (de) * 2004-12-14 2006-06-22 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Wasserstoff speicherndes Kompositmaterial sowie eine Vorrichtung zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff
DE102005003623A1 (de) * 2005-01-26 2006-07-27 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff
US20070025908A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Gary Sandrock Activated aluminum hydride hydrogen storage compositions and uses thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP2215010A1 (de) 2010-08-11
CN101910051A (zh) 2010-12-08
CA2707987A1 (en) 2009-05-22
DE102007054843A1 (de) 2009-05-20
US8926861B2 (en) 2015-01-06
WO2009062850A1 (de) 2009-05-22
JP2011502938A (ja) 2011-01-27
US20130187085A1 (en) 2013-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007054843B4 (de) Wasserstoff speichernde Kompositmaterialien
DE112005002271B4 (de) Verfahren zum Speichern von Wasserstoff in Wasserstoffspeichersystemen
Denys et al. Mg substitution effect on the hydrogenation behaviour, thermodynamic and structural properties of the La2Ni7–H (D) 2 system
DE112005002738T5 (de) Mit einem Gerüst versehene borazan-lithiumhydrid Wasserstoffspeichermateralien
DE112005000442B4 (de) Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus wenigstens einem Wasserstoff-Speichermaterial
EP1824780B1 (de) Wasserstoff speicherndes kompositmaterial sowie seine verwendung in einer vorrichtung zur reversiblen speicherung von wasserstoff
Bechman et al. Solubility of hydrogen in intermetallics containing rare earth and 3d transition metals
WO1997003919A1 (de) Verfahren zur reversiblen speicherung von wasserstoff
DE112005000461T5 (de) Wasserstoff-Speichermaterialien und -verfahren enthaltend Hydride und Hydroxide
DE10332438A1 (de) In porösen Matrizen eingekapselte Materialien für die reversible Wasserstoffspeicherung
Pighin et al. Study of MgH2+ NbF5 mixtures: Formation of MgH2− xFx solid solutions and interaction with hydrogen
Fischer et al. Neutron and X-ray diffraction investigation of deuterium storage in La7Ni3
US20110180753A1 (en) Destabilized and catalyzed borohydride for reversible hydrogen storage
Gennari et al. A Systematic approach to the synthesis, thermal stability and hydrogen storage properties of rare-earth borohydrides
Blanchard et al. Isothermal decomposition of LiAlD4 with and without additives
US8105974B2 (en) Destabilized and catalyzed borohydride for reversible hydrogen storage
Lv et al. Niobium fluoride-modified hydrogen evolution reaction of magnesium borohydride diammoniate
US8124559B2 (en) Destabilized and catalyzed borohydride for reversible hydrogen storage
DE102005003623A1 (de) Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff
Lushnikov et al. CeNi 3-based Intermetallic hydrides
DE102005037772B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoff-Speichermaterials
Karimi zur Erlangung des Doktorgrades des Department Physik der Universität Hamburg
EP2160351B1 (de) Verfahren zur herstellung von ti-dotierten hydriden
Liu et al. Structural change and hydrogenation behavior of (Sr, Ca) 2Al alloys
Ershova et al. THE INVESTIGATION OF ROLE OF TRANSITION METALS AND RARE-EARTH METAL ON DECOMPOSITION KINETICS AND THERMAL STABILITY OF THE MGH2 HYDRIDE PHASE OF MECHANICAL ALLOYS

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HELMHOLTZ-ZENTRUM GEESTHACHT ZENTRUM FUER MATE, DE

Free format text: FORMER OWNER: GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT GMBH, 21502 GEESTHACHT, DE

Effective date: 20110418

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120713