DE102014006367A1

DE102014006367A1 - Wasserstoffspeicher und ein Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102014006367A1
Application number: DE102014006367.4A
Authority: DE
Inventors: Antonio Casellas; Eberhard Ernst; Markus Laux; René Lindenau; Lars Wimbert
Original assignee: GKN Sinter Metals Engineering GmbH
Current assignee: GKN Powder Metallurgy Engineering GmbH
Priority date: 2014-05-05
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2015-11-05
Also published as: WO2015169767A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher aufweisend ein Gehäuse mit einer axialen Erstreckung, wobei der Wasserstoffspeicher zumindest ein, bevorzugt mehrere Komponenten aufweist, die extrudiert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserstoffspeicher aufweisend ein Gehäuse mit einer axialen Erstreckung, ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers, sowie eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers.
Wasserstoffstoffspeichermaterialien werden in unterschiedlichster Weise hergestellt. Allerdings hat sich herausgestellt, dass eine Vielzahl der Fertigungsvorrichtungen nur im Forschungsbetrieb nutzbar sind, für eine Serienfertigung hingegen nicht tauglich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wasserstoffspeicherfertigung vorzusehen, die auch eine industrielle Herstellung ermöglicht.
Es wird ein Wasserstoffspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und eine Extrusionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgeschlagen. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Ansprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale aus einer Ausgestaltung nicht auf diese beschränkt sind. Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale aus einer Ausgestaltung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausgestaltung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpfbar. Auch dienen die Formulierungen der unabhängigen Ansprüche 1, 6 und 9 in ihrer angemeldeten Form nur als ein erster Entwurf der Formulierungen der zu beanspruchenden Gegenstände. Ein oder mehrere Merkmale der Formulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch können die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallgemeinert beziehungsweise bei anderen Ausführungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher aufweisend ein Gehäuse mit einer axialen Erstreckung, wobei der Wasserstoffspeicher zumindest ein, bevorzugt mehrere Komponenten aufweist, die extrudiert sind.
Der Begriff Wasserstoffspeicher beschreibt einen Vorratsbehälter in dem Wasserstoff gespeichert werden kann. Dabei können konventionelle Methoden zur Speicherung und Lagerung von Wasserstoff verwendet werden, beispielsweise Druckgasspeicherung, wie Speicherung in Druckbehältern durch Verdichten mit Kompressoren oder Flüssiggasspeicherung, wie Speicherung in verflüssigter Form durch Kühlung und Verdichten. Weitere alternative Formen der Speicherung von Wasserstoff basieren auf Feststoffen oder Flüssigkeiten, beispielsweise Metallhydridspeicher, wie Speicherung als chemische Verbindung zwischen Wasserstoff und einem Metall bzw. einer Legierung, oder Adsorptionsspeicherung, wie adsorptive Speicherung von Wasserstoff in hochporösen Materialien. Weiterhin sind für Lagerung und Transport von Wasserstoff auch Wasserstoffspeicher möglich, die den Wasserstoff temporär an organische Substanzen binden, wobei flüssige, drucklos speicherbare Verbindungen entstehen, so genannter ”chemisch gebundener Wasserstoff”.
Der Begriff extrudiert beschreibt hierbei, dass die Komponenten mit Hilfe eines Extrusionsverfahren hergestellt sind. Bei der Extrusion, vorzugsweise einem Strangpressen, werden vorzugsweise feste bis dickflüssige, insbesondere härtbare Massen unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung herausgepresst. Dabei entstehen Körper mit dem Querschnitt der Öffnung in theoretisch beliebiger Länge. Gemäß einer Ausgestaltung kann das zu extrudierende Material aufgeheizt werden, beispielweise um es besser verarbeiten zu können. Eine andere Ausgestaltung sieht hingegen vor, dass eine Beheizung des Extruders notwendig ist und das zu extrudierende Material zum Beispiel im Wesentlichen bei Raumtemperatur, das bedeutet ohne Wärmezufuhr von Außen extrudiert werden kann.
Das zu extrudierende Material kann beispielweise ein Vollmaterial, ein einzelnes Material in Rohstoffform und/oder ein Materialgemisch, auf Englisch Feedstock, d. h. aus mehreren unterschiedlichen Materialien, vorgesehen sein. Bei einem Materialgemisch können beispielsweise hochreine Rohstoffpulver mit einem organischen Bindersystem unter Temperatureinwirkung in Knetern homogen vermischt werden. Weiterhin ist es möglich, zum Beispiel eine Mischung erst im Extruder herzustellen oder auch mehrere unterschiedliche Vollmaterialien oder Vollmaterialien mit einem Materialgemisch gemeinsam zu extrudieren.
Es ist bevorzugt, dass das Material eine Mischung aus unterschiedlichen Partikelgeometrien aufweist. Die Partikel sind bevorzugt hydrierbar. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass durch die unterschiedlichen Partikelgeometrien unterschiedliche Oberflächen zur Abgabe und/oder Aufnahme von Wasserstoff zur Verfügung gestellt werden können. Weiterhin kann durch die unterschiedlichen Partikelgeometrien die Dichte an Material im Wasserstoffspeicher verbessert werden.
Vorzugsweise weist eines der Materialien der extrudierten Komponente ein Polymer auf. Zum Beispiel kann das Polymer mit Partikeln zusammen extrudiert werden. Auf diese Weise kann das Polymer eine Einbindung der Partikel oder sonstiger mitgeführter Festkörper in einem extrudierten Körper ermöglichen. Auch kann in einem weiteren Verarbeitungsprozess ein Anteil eines extrudierten Materials ausgebrannt werden, zum Beispiel Partikel, ein Füllstoff oder ähnliches. Auf diese Weise ist zum Beispiel im extrudierten Körper eine offene Porosität herstellbar. Die extrudierte Komponente kann aber nicht nur eine offene Porosität aufweisen. Vielmehr ist es ebenfalls möglich, eine geschlossene Porosität zu erzielen.
Weiterhin kann dem extrudierenden Material zum Beispiel ein viskoses Material, beispielsweise Wasser oder Aceton, oder ein volldichtes Material, beispielsweise Wachs oder Ruß, beigemischt werden, welches in einem weiteren Verarbeitungsprozess ausgebrannt werden, so dass das extrudierte Material eine größere Porosität aufweist. Weiterhin kann durch das beigemischte Material beispielweise eine Gasführung im extrudierten Material beispielsweise in Form eines Kanals ermöglicht werden. Auf diese Weise kann das zu durchströmende Fluid in einer vorherbestimmten Weise durch das extrudierende Material strömen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das extrudierte Material unter zu Hilfenahme eines Schaumbildners hergestellt worden sein. Auf diese Weise kann ebenfalls die Porosität des extrudierten Materials vergrößert werden und eingestellt werden.
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn das zu extrudierende Material, vorzugsweise ein hydrierbares Material, gemischt mit einem Polymer und/oder einem kohlenstoffhaltigen Material zugeführt wird. Das Polymer und/oder das kohlenstoffhaltige Material können zum Beispiel eine Matrix bilden, in der das hydrierbare Material eingebettet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zu extrudierende Material beispielweise Partikel, Granulen, Fasern, vorzugsweise geschnittene Fasern, Flakes und/oder sonstige Körper mit sonstigen Geometrien, die sich bevorzugt in dem hergestellten Extrusionsprofil auch wiederfinden lassen. Insbesondere kann das extrudierte Material auch plattenförmig ausgebildet werden, zum Beispiel eine plattenförmige Komponente bilden. Durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien der extrudierten Komponente kann das zu extrudierende Material in einer Vielzahl an unterschiedlichen Wasserstoffspeichern verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest eine extrudierte Komponente ein hydrierbares Material auf, wobei das extrudierte hydrierbare Material vorzugsweise einen Profilquerschnitt aufweist, der zumindest eine Durchströmungsöffnung besitzt. Das hydrierbare Material kann bevorzugt den Wasserstoff aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das hydrierbare Material Metall, insbesondere Magnesium, Titan, Eisen und/oder eine Metalllegierung daraus umfassen, insbesondere auch daraus bestehen. So können neben Magnesium, Titan oder Eisen das Material andere hydrierbare aber auch nichthydrierbare Metalle umfassen bzw. daraus bestehen, beispielweise als Reinmetalle, als Metalllegierungen, als intermetallische Phasen sowie Mischungen daraus. Insbesondere können zum Einsatz kommen:

– Erdalkalimetall- und Alkalimetallalanate,
– Erdalkalimetall- und Alkalimetallborhydride,
– Metal-Organic-Framewoks (MOF's)/Metall-organische Gerüste, und/oder
– Clathrate,

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Querschnitt der Komponente derart hergestellt wird, dass dieser verschiedene Funktionen aufweisen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die extrudierte Komponente einen primär wärmeleitenden Bereich, einen primär wasserstoffspeichernden Bereich und einen primär gasdurchlässigen Bereich auf. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die extrudierte Komponente gute Eigenschaften für einen Wasserstoffspeicher aufweist. Durch den primär wärmeleitenden Bereich kann Wärme zu oder abgeführt werden, durch den wasserstoffspeichernden Bereich kann der Wasserstoff gespeichert und auch wieder abgegeben werden, und durch den gasdurchlässigen Bereich kann sichergestellt werden, dass Wasserstoff zu und von dem wasserstoffspeichernden Bereich geführt werden kann. Beispielweise kann der wasserstoffspeichernde Bereich in einem Inneren der extrudierten Komponente angeordnet sein und eine höhere Porosität aufweisen als ein eher in einem äußeren Bereich angeordnete gasdurchlässige bzw. wärmeleitende Bereich. Der wärmeleitende Bereich kann beispielweise an einer Außenseite der extrudierten Komponente angeordnet sein, um die entstehende Wärme schneller abführen zu können.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die extrudierte Komponente nur eine der genannten Primärfunktionen wahrnimmt, nämlich Wasserstoffspeicherung, Gasführung und Wärmeleitung. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest zwei Primärfunktionen durch die extrudierte Komponente wahrgenommen werden, zum Beispiel Wärmeleitung und Gasdurchführung. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn eine gasdurchlässige Schicht in einem Inneren des Wasserstoffspeichers angeordnet ist, vorzugsweise sich zu einer inneren Wasserstoffgas-Verteilerstruktur erstreckt.
Es ist bevorzugt, dass zumindest eine der extrudierten Komponenten eine wärmeleitende Eigenschaft aufweist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die entstehende Wärme bei der Hydrierung und/oder Dehydrierung des hydrierbaren Materials abgeleitet werden kann.
Beispielweise besteht die Möglichkeit, verschiedene Komponenten zu extrudieren und diese später für den Wasserstoffspeicher zusammenzusetzen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine erste extrudierte Komponente in eine zweite extrudierte Komponente hineingesteckt oder auch eingelegt wird. Auch können verschiedene wie auch gleiche extrudierte Komponenten übereinander angeordnet, insbesondere aufeinander gelegt werden. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die extrudierten Komponenten in Form von Teilformen zu einem Ganzen zusammengesetzt werden. Bei einem Zusammensetzen von extrudierten Komponenten besteht die Möglichkeit, zwischen dieses noch ein weiteres Material anzuordnen, zum Beispiel eine Lage, ein Gewebe, ein Vlies oder sonstiges.
Weiterhin kann die extrudierte Komponente eine Beschichtung aufweisen, welche das hydrierbare Material umhüllt, so dass das hydrierbare Material beispielsweise vor Oxidation geschützt ist. So kann das extrudierte hydrierbare Material nach der Extrusion mit einem Binder und/oder einer Schutzschicht versehen werden, beispielsweise durch Beschichten. Weiterhin kann der Wasserstoff ebenfalls und/oder zusätzlich in der Beschichtung gespeichert werden, wodurch eine größere Menge an Wasserstoff gespeichert werden kann.
Vorzugsweise ist die extrudierte, beschichtete Komponente zumindest teilweise wasserstoffdurchlässig. Auf diese Weise kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass das hydrierbare Material von einer Beschichtung umgeben und Wasserstoff über die Beschichtung an das hydrierbare Material weitergeleitet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtung der extrudierten Komponente diffusionsoffen für Wasserstoff. Es kann somit ein Austausch von Wasserstoff des Materials mit dem umgebenden Medium, wie einem Fluid, stattfinden.
Vorzugsweise weist die Beschichtung ein Polymer auf. Insbesondere kann die Beschichtung selbst wasserstoffspeichernd sein. So kann zum Beispiel ein Ethylen eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine Titan-Ethylen-Verbindung genutzt. Diese kann gemäß einer Ausgestaltung bis zu 14 Gew.-% Wasserstoff speichern.
Der Begriff Polymer beschreibt eine chemische Verbindung aus Ketten- oder verzweigten Molekülen, sogenannte Makromoleküle, die wiederum aus gleichen oder gleichartigen Einheiten, den sogenannten konstitutionellen Repetiereinheiten oder Wiederholeinheiten, bestehen. Synthetische Polymere sind in der Regel Kunststoffe.
Durch die Verwendung mindestens eines Polymers können dem Material optische, mechanische, thermische und/oder chemische Eigenschaften zugewiesen werden. Beispielsweise kann das Material durch das Polymer eine gute Temperaturbeständigkeit, eine Resistenz gegenüber das umgebende Medium, eine gute Leitfähigkeit, eine gute Wasserstoffaufnahme- und speicherfähigkeit oder andere Eigenschaften aufweisen, welche sonst ohne das Polymer nicht möglich wären. Es können auch Polymere zum Einsatz kommen, die zum Beispiel keine Speicherung von Wasserstoff aber dafür eine hohe Dehnung ermöglichen, beispielsweise Polyamid.
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung ein Polymer ist, vorzugsweise mit einer geringen Kristallinität und/oder geringen Dichte. Durch die Kristallinität des Polymers können sich die Eigenschaften eines Materials erheblich verändern. Die Eigenschaften eines teilkristallinen Werkstoffes werden sowohl von den kristallinen als auch von den amorphen Bereichen des Polymers bestimmt. Dadurch ist ein gewisser Zusammenhang mit Kompositmaterialien zu sehen, die ebenfalls aus mehreren Substanzen aufgebaut sind. Beispielsweise nimmt bei Zunahme der Dichte die Dehnungsfähigkeit der Beschichtung ab.
Vorzugsweise ist die Beschichtung soweit elastisch, dass eine Dehnung wie auch eine Schrumpfung beim Hydrieren und Dehydrieren kompensiert wird. Aufgrund von Parametern des Wasserstoffspeichers, beispielsweise Druck und/oder Temperatur, kann es vorkommen, dass die Beschichtung beim Hydrieren und Dehydrieren gedehnt oder geschrumpft wird, so dass die Beschichtung beschädigt wird. Das Ausdehnen oder Schrumpfen der Beschichtung kann dabei während des Hydrierens oder Dehydrierens geschehen. Aus diesem Grund kann die Beschichtung eine Elastizität aufweisen, welche den Einflüssen der Parameter beim Hydrieren und Dehydrieren entgegenwirkt.
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung ein Polymer ist, welches zumindest ein Additiv aufweist zur Vermeidung eines Kettenabbaus, insbesondere aufgrund thermischer Einflüsse. Durch die Zugabe von Additiven kann der Beschichtung verbesserte Eigenschaften gegenüber dem Medium und/oder äußeren Einflüssen im Wasserstoffspeicher zugewiesen werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers, wobei zumindest teilweise ein oder mehrere Komponenten des Wasserstoffspeichers mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt werden. Die Komponenten des Wasserstoffspeichers können dabei direkt im Inneren des Wasserstoffspeichers extrudiert sein, weiterhin ist es möglich, dass die Komponenten erst in eine Patrone extrudiert werden, welche in einem weiteren Arbeitsschritt in den Wasserstoffspeicher eingeführt werden.
Bei dem Extrusionsverfahren können unterschiedliche Extruder eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Kolbenextruder verwendet werden. Bei dieser Bauform wird der Druck mittels eines Kolbens erzeugt. Kolbenextruder werden vor allem eingesetzt, wenn sich das zu verarbeitende Material nicht mittels Schneckenextruder verarbeiten lässt oder ein häufiger Produktwechsel durchgeführt werden soll. Auch andere Materialien, die empfindlich auf hohe Scherkräfte reagieren, sind durch Kolbenextrusion besser produzierbar. Kolbenextruder können schnell gereinigt werden und haben nur wenig Kontaktfläche zur Extrusionsmasse. Durch Einsetzen von großen Kolbendurchmessern und Zylinderlängen kann auch eine semikontinuierliche Produktion betrieben werden. Auch das Parallelschalten von zwei Kolbenextrudern kann dies noch optimieren. Weiterhin kann ein Schneckenextruder verwendet werden. Bei dieser Bauform wird der Druck mittels einer Schneckenwelle, auch Schnecke genannt, erzeugt. Sie steckt in dem so genannten Schneckenzylinder, dessen Nenndurchmesser gleich dem Außendurchmesser der Schnecke ist. Am vorderen Ende des Schneckenzylinders befindet sich die formgebende Auslassöffnung. Am hinteren Ende des Zylinders befindet sich der Antrieb, in den meisten Fällen ein Elektromotor mit Getriebeeinheit, der für die Rotation der Schnecke sorgt. Die zu verarbeitenden Materialien werden der Schnecke meist kontinuierlich über einen Trichter von oben zugeführt. Entscheidend ist bei mehreren Komponenten die exakte und reproduzierbare Dosierung. Man unterscheidet in Abhängigkeit vom Regelungsmechanismus zwischen gravimetrischen und volumetrischen Dosierungen. Weitere Komponenten können über Seitenbeschickung, Nadelventile etc. in den Schneckenzylinder eingebracht werden. Die Schnecke selbst wird im Allgemeinen in drei Zonen aufgeteilt, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Im hinteren Bereich des Schneckenzylinders befindet sich die sogenannte Einzugszone. In dieser wird das zu extrudierende Material, welches beispielsweise als Feststoff in Form von Granulat oder Pulver vorliegt, über einen Trichter eingespeist und gegebenenfalls aufgeschmolzen. Durch die Drehung der Schnecke wird das Material weiterbefördert. An diese schließt sich die Kompressionszone an, in der das Material durch die verringerte Gangtiefe der Schnecke weiter verdichtet und damit der für den Austrag im Werkzeug notwendige Druck aufgebaut wird. Abschließend sorgt die Austragszone für einen homogenen Materialstrom zum Werkzeug hin. Weiterhin kann ein Schneckenextruder besonders gehärtet sein, so dass ein Schneckenextruder anstatt eines Kolbenextruders verwendet werden kann. Weiterhin kann ein Schneckenextruder zwei oder mehrere parallele Schnecken aufweisen, welche unterschiedliche Materialien zur Düse befördern, so dass die unterschiedlichen Materialien an der Düse zusammen aus der Düse befördert werden. Auch eine Kombination eines Schneckenxtruders und eines Kolbenextruders ist möglich. Dabei kann die Schneckenwelle starr angeordnet sein und das Material wird durch einen pressenden Kolben über die Schneckewelle zur Düse gefördert.
Es ist bevorzugt, dass zumindest ein hydrierbares Material extrudiert wird zur Bildung einer wasserstoffspeichernden Komponente des Wasserstoffspeichers, wobei das hydrierbare Material zusammen mit zumindest einem weiteren Material extrudiert wird, wobei dem weiteren Material eine weitere Funktion im Wasserstoffspeicher zukommt. Das weitere Material kann beispielsweise ein Polymer sein. Weiterhin kann eine weitere Funktion eine Gasführungsfähigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die extrudierte Komponente in Form einer der folgenden Geometrien umfassend eine Lage, einen Film, einen profilierten Querschnitt und/oder eines strangförmigen Profils hergestellt. Weiterhin kann die extrudierte Komponente eine Sternform aufweisen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers, aufweisend eine Matrize und zumindest eine Druckvorrichtung, vorzugsweise einen Kolben oder eine Schnecke, zum Aufprägen einer Druckkraft auf zumindest ein durch die Matrize durchzupressendes Material des Wasserstoffspeichers, wobei die Extrusionsvorrichtung zumindest eine Zuführung des durchzupressenden Materials des Wasserstoffspeichers zur Matrize aufweist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zumindest zwei Zuführungen unterschiedlicher Materialien des Wasserstoffspeichers vorgesehen sind. Dadurch kann die extrudierte Komponente zumindest gleichzeitig mit zwei verschiedenen Materialien hergestellt werden.
Beispielsweise kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Extrusionsvorrichtung eine Handvorrichtung ist. Dieses ermöglicht die händische Befüllung eines Behälters, der später als Wasserstoffspeicher eingesetzt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Extrusionsvorrichtung eine Befüllstation aufweist, die mit Kartuschen bestückt ist, die nach Befüllung als wasserstoffspeichernder Druckbehälter eingesetzt werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Extrusionsvorrichtung einen ersten und einen zweiten Kolben aufweist, die abwechselnd betreibbar sind, zum zumindest annähernd kontinuierlichen Herstellen einer extrudierten Komponente des Wasserstoffspeichers. Weiterhin können mehrere Extruder gleichzeitig verwendet werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die extrudierte Komponente nochmals verpresst wird. Vorzugsweise kann die extrudierte Komponente in Schichten angeordnet und zusammen zu einem Verbundkörper verpresst werden. Die Schichten können dabei unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So kann beispielsweise eine erste Schicht eine Gasführung aufweisen, so dass der Wasserstoff besser zu dem Material geleitet oder von dem Material weggeleitet werden kann, eine zweite Schicht kann eine verbesserte Temperaturbeständigkeit aufweisen und eine dritte Schicht kann das Material zur Speicherung des Wasserstoffs sein. Die unterschiedlichen Schichten können dabei jeweils Partikel, Granulen, Fasern, vorzugsweise geschnittene Fasern, Flakes und/oder aus sonstigen Geometrien ausgebildet sein. Granulen sind hierbei vorzugsweise als derartige Körper zu verstehen, die zum Beispiel zwei oder mehr Teilkörper gleicher oder unterschiedlicher Größe aufweisen, die gleiche aber auch zumindest zwei unterschiedliche Materialien aufweisen, wobei die Teilkörper als Granulat mittels Granulieren zusammengefügt sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wie auch Merkmale gehen aus den nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Die aus den Figuren und der Beschreibung hervorgehenden einzelnen Merkmale sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können aus ein oder mehrere Figuren ein oder mehrere Merkmale mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Daher sind die Merkmale nicht beschränkend sondern beispielhaft angegeben. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer extrudierten Komponente eines Wasserstoffspeichers,
2 einen beispielhaften schematischen Querschnitt durch eine extrudierte Komponente des Wasserstoffspeichers,
3 eine Übereinanderlagerung von zwei extrudierten Schichten unterschiedlicher Materialzusammensetzung zum Einsatz in einem Wasserstoffspeicher,
4 eine weitere schematische Ansicht einer zweiten Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer extrudierten Komponente direkt in einen Behälter, der später als Wasserstoffspeicher genutzt wird.
1 zeigt eine erste Extrusionsvorrichtung 1 in einer schematisch vereinfachten Darstellung. In einem Vorratsbehälter 2 wird das zu extrudierende Material 3 vorbereitet. Sodann kann es einem Extruder 4 zugeführt werden, hier einem Schneckenextruder. Durch eine Matrize 5 hindurchgepresst, wird die so extrudierte Komponente 6 als quasi unendliche Extrusionskomponente beispielweise auf einem Förderband 7 weitertransportiert. Es können sich hiernach direkt oder nachfolgend nach einer ersten Bearbeitung wie einem Schneiden in Teile ein oder mehr Bearbeitungsstationen anschließen. So ist zum Beispiel eine Beschichtungsstation 8 vorgesehen. Mittels dieser kann auf eine Oberfläche der extrudierten Komponente 6 eine Beschichtung aufgetragen werden, vorzugsweise eine Schutzschicht gegen Oxidation. Weiterhin kann eine Extraktionsstation vorgesehen werden, zum Beispiel um Feuchtigkeit, Bindemittel oder anderes aus der extrudierten Komponente 6 zu entfernen.
2 zeigt beispielhaft einen Querschnitt 9 einer extrudierten Komponente. Diese kann so wie dargestellt rund sein, aber auch eckig oder in sonstiger Weise als Profil ausgeformt sein. In den Querschnitt sind beispielsweise Kanäle 10 eingelassen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um gasführende Kanäle handeln oder auch um Kanäle, die mit einem anderen Material noch zu befüllen sind. So kann zum Beispiel die extrudierte Komponente weiter bearbeitet werden, zum Beispiel durch Hinzufügen von weiterem Material.
3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung von Schichten als extrudierte Komponenten, die übereinander direkt aufeinander angeordnet sind. Die erste 11 und die zweite Schicht 12 sind beispielweise mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen jeweils extrudiert worden.
4 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine zweite Extrusionsvorrichtung 13. Hierbei werden zum Beispiel über eine Transportvorrichtung 14, hier in Form eines Transportbandes, mehrere Behälter 15 zugeführt, die mit dem zu extrudierenden Material 16 gefüllt werden. Nach der Befüllung können die Behälter verschlossen werden, was durch ein Aufsetzen einer Verschlusskappe 17 schematisch dargestellt ist. Die geschlossenen Behälter 15 können zum Beispiel als Kartuschen in einem Wasserstoffspeicher bzw. als Wasserstoffspeicher selbst eingesetzt werden. Neben einem einzufüllenden Material 16 können auch verschiedene Materialien eingefüllt werden, beispielswiese auch abwechselnd über verschiedene Extruder, bis der der jeweilige Behälter 15 gefüllt ist.

Claims

Wasserstoffspeicher aufweisend ein Gehäuse mit einer axialen Erstreckung, wobei der Wasserstoffspeicher zumindest ein, bevorzugt mehrere Komponenten aufweist, die extrudiert sind.
Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine extrudierte Komponente ein hydrierbares Material aufweist, wobei das extrudierte hydrierbare Material einen Profilquerschnitt aufweist, der zumindest eine Durchströmungsöffnung besitzt.
Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierte Komponente zumindest teilweise wasserstoffdurchlässig ist.
Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der extrudierten Komponente eine wärmeleitende Eigenschaft aufweist.
Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierte Komponente einen primär wärmeleitenden Bereich, einen primär wasserstoffspeichernden Bereich und einen primär gasdurchlässigen Bereich aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers, wobei zumindest teilweise ein oder mehrere Komponenten des Wasserstoffspeichers mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest ein hydrierbares Material extrudiert wird zur Bildung einer wasserstoffspeichernden Komponente des Wasserstoffspeichers, wobei das hydrierbare Material zusammen mit zumindest einem weiteren Material extrudiert wird, wobei dem weiteren Material eine weitere Funktion im Wasserstoffspeicher zukommt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das extrudierte Material, vorzugsweise ein hydrierbares Material, gemischt mit einem Polymer und/oder einem kohlenstoffhaltigen Material zugeführt wird, wobei das Polymer vorzugsweise wasserstoffdurchlässig, insbesondere wasserstoffspeichernd ist.
Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierte Komponente in Form einer der folgenden Geometrien umfassend eine Lage, einen Film, eine Faser, einen profilierten Querschnitt und/oder eines strangförmigen Profils hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierte Komponente direkt in einen Wasserstoffspeicherbehälter extrudiert wird, der nachfolgend verschlossen und als druckgeführter Wasserstoffspeicher genutzt wird.
Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers, aufweisend eine Matrize und zumindest eine Druckvorrichtung, vorzugsweise einen Kolben oder eine Schnecke, zum Aufprägen einer Druckkraft auf zumindest ein durch die Matrize durchzupressendes Material des Wasserstoffspeichers, wobei die Extrusionsvorrichtung zumindest eine Zuführung des durchzupressenden Materials des Wasserstoffspeichers zur Matrize aufweist.
Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zuführungen unterschiedlicher Materialien des Wasserstoffspeichers vorgesehen sind.
Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsvorrichtung eine Handvorrichtung ist.
Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Befüllstation aufweist, die mit Kartuschen bestückt ist, die nach Befüllung als wasserstoffspeichernder Druckbehälter eingesetzt werden.
Verwendung einer Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers.