DE102014006373A1

DE102014006373A1 - Wasserstoffspeicher mit kompensierter Volumenänderung

Info

Publication number: DE102014006373A1
Application number: DE102014006373.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dollmeier
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: WO2015169747A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserstoffspeicher aufweisend ein erstes, hydrierbares Material, welches bei einer Adsorption von Wasserstoff eine erste Volumenänderung erfährt, und ein zweites Material, welches bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine zweite Volumenänderung erfährt, wobei die zweite Volumenänderung die erste Volumenänderung zumindest teilweise kompensiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher aufweisend ein erstes hydrierbares Material, welches bei einer Absorption von Wasserstoff eine erste Volumenänderung erfährt, und ein zweites Material, welches bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine zweite Volumenänderung erfährt.
Ein derartiger Wasserstoffspeicher ist in der US 7,094,276 B2 beschrieben. Dabei ist das erste hydrierbare Material eine Metalllegierung und das zweite Material ein poröses karbonhaltiges Material. Beide Materialien dehnen sich bei der Absorption von Wasserstoff aus. Üblicherweise weisen hydrierbare Materialien bei der Adsorption von Wasserstoff eine Volumenvergrößerung von etwa +20% auf. Bei der anschließenden Desorption der hydrierbaren Materialien verringert sich das Volumen dieser Materialien wieder. Während eines Betriebs eines Wasserstoffspeichers der herkömmlichen Art findet ein sich wiederholendes Expandieren und Kontrahieren des Volumens des hydrierbaren Materials statt. Dieses wiederholte Kontrahieren und Expandieren des hydrierbaren Materials kann zu erhöhten Spannungen innerhalb des hydrierbaren Materials und auch des Wasserstoffspeichers führen, welche das hydrierbare Material zerstören und damit die Lebensdauer des Wasserstoffspeichers reduzieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wasserstoffspeicher zu schaffen, welcher eine erhöhte Lebensdauer hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wasserstoffspeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Um einen Wasserstoffspeicher bereitzustellen, welcher eine erhöhte Lebensdauer aufweist, wird vorgeschlagen, dass die zweite Volumenänderung die erste Volumenänderung zumindest teilweise kompensiert.
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 Matrix beschreibt einen Verbundwerkstoff aus zwei oder mehr verbundenen Materialien. Hierbei nimmt bevorzugt ein Material ein anderes auf. Die Matrix kann offenporig wie auch geschlossen porig sein. Bevorzugt ist die Matrix porös. Durch die Aufnahme des einen Materials durch das andere Material können beispielsweise Werkstoffeigenschaften sich ergänzen, die ansonsten jeweils nur die einzelne Komponente aufweist. Für die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe sind stoffliche Eigenschaften und Geometrie der Komponenten von Bedeutung. Insbesondere spielen oft Größeneffekte eine Rolle. Die Verbindung erfolgt zum Beispiel durch Stoff- oder Formschluss oder eine Kombination von beidem. Auf diese Weise kann in der Matrix zum Beispiel eine feste Positionierung des hydrierbaren Materials ermöglicht werden. Weitere Komponenten der Matrix können beispielsweise Materialien für die Wärmeleitung und/oder die Gasdurchführung sein.
Der Begriff Schichten beschreibt, dass vorzugsweise ein Material, aber auch zwei oder mehr Materialien in einer Lage angeordnet sind und diese sich als Lage von einer direkten Umgebung abgrenzen lässt. So können beispielsweise unterschiedliche Materialien nacheinander lose übereinander aufgeschüttet werden, so dass benachbarte Schichten sich unmittelbar berühren. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die hydrierbare Schicht unmittelbar benachbart zu einer wärmeleitfähigen Schicht angeordnet sein, so dass die entstehende Wärme bei der Wasserstoffaufnahme und/oder Wasserstoffabgabe von dem hydrierbaren Material direkt an die benachbarte Schicht abgegeben werden kann.
Das hydrierbare Material im Sinne der Erfindung, insbesondere das erste hydrierbare Material, kann den Wasserstoff aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Material Partikel, Granulate, Fasern, vorzugsweise geschnittene Fasern, Flakes und/oder sonstige Geometrien. Insbesondere kann das Material auch plattenförmig oder pulverartig ausgebildet sein. Durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien des Materials kann das Material in einer Vielzahl an unterschiedlichen Wasserstoffspeichern verwendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Material aus Metall bestehen, insbesondere aus Magnesium, Titan, Eisen und/oder aus einer Metalllegierung umfassend Magnesium, Titan oder Eisen bestehen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann das Material Metall, insbesondere Magnesium, Titan, Eisen und/oder eine Metalllegierung daraus umfassen. So kann 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,

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Niedertemperaturhydrid mit einem Hochtemperaturhydrid zusammen eingesetzt werden. So kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass beispielweise das Niedertemperaturhydrid und das Hochtemperaturhydrid gemischt in einer Schicht des ersten Materials vorgesehen sind. Auch können diese jeweils getrennt voneinander in unterschiedlichen Schichten des ersten Materials angeordnet sein.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Wasserstoffspeicher einen Hochtemperaturhydridbehälter und einen Niedertemperaturbehälter aufweist. Die Hochtemperaturhydride können Temperaturen von über 350°C erzeugen, welches abgeführt werden muss. Diese Wärme wird sehr schnell freigesetzt und kann zum Beispiel zu einer Aufheizung von einer Komponente genutzt werden, die in Verbindung mit dem Wasserstoffspeicher steht. Als Hochtemperaturhydrid kann beispielweise Metallpulver auf der Basis von Magnesium (Ti-Legierungen gehen runter bis RT) genutzt werden. Das Niedertemperaturhydrid hingegen weist bevorzugt eine Temperatur in einem Bereich vorzugsweise zwischen –55°C und 155°C auf, insbesondere bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 80°C Und 140°C auf. Ein Niedertemperaturhydrid ist beispielsweise Ti_0,8Zr_0,2CrMn oder Ti_0,98Zr_0,02V_0,43Cr_0,05Mn_1,2. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass Wasserstoff vom Hochtemperaturhydridbehälter in den Niedertemperaturhydridbehälter übergeht oder umgekehrt, und jeweils dort gespeichert wird. Beispielhaft und im Rahmen der Offenbarung wird hierfür hiermit auf die DE 36 39 545 C1 verwiesen.
Bezüglich Hydride und deren Eigenschaften wird auf die Tabellen 1 bis 4 in S. Sakietuna et al, International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1121–1140 im Rahmen der Offenbarung verwiesen.
Des Weiteren kann zum Beispiel für eine Matrix eine Carbonmatrix genutzt werden, in die das Niedertemperaturhydrid eingelassen ist. Zum Beispiel geht aus der Dissertation an der Universität Utrecht mit dem Titel „Carbon matrix confined sodium alanate for reversible hydrogen storage" von J. Gao, abrufbar unter http://dspace.library.uu.nl/handle/1874/256764 hervor, wie denn für das zu verwendende hydrierbare Material und die Matrix aufeinander abgestimmt werden können, so dass auch bei niedrigeren Temperaturen der daraus hergestellte Wasserstoffspeicher betrieben werden kann. Im Rahmen der Offenbarung wird auf den diesbezüglichen Inhalt dieser Druckschrift verwiesen.
Das erste hydrierbare Material ist vorzugsweise in einer Matrix aufgenommen. Im Sinne der Erfindung erfährt das erste, hydrierbare Material bei einer Adsorption von Wasserstoff eine Volumenänderung. Die Volumenänderung kann in Form einer Expansion, d. h. einer Vergrößerung des Volumens des hydrierbaren ersten Materials oder in Form einer Kontraktion, d. h. in Form einer Volumenverkleinerung des hydrierbaren ersten Materials vorliegen. Das zweite Material erfährt bei der Absorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine zweite Volumenänderung. Die zweite Volumenänderung kann durch den Vorgang der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials sowohl indirekt aber auch indirekt ausgelöst werden.
Eine direkte zweite Volumenänderung ist zum Beispiel bewirkt, wenn das zweite Material hydrierbar ist und eine Kontraktion während der Adsorption von Wasserstoff erfährt, wobei vorzugsweise das erste und das zweite Material gleichzeitig Wasserstoff aufnehmen. Eine indirekte zweite Volumenänderung kann zum Beispiel durch eine exotherme Reaktion bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten Materials bewirkt werden. Dabei kann ein Wärmetransport von dem ersten Material zum zweiten Material ermöglicht sein, wobei sich das zweite Material bei der Aufnahme der transportierten Wärme vom ersten Material zusammenzieht. In einer weiteren Ausgestaltung kann eine indirekte zweite Volumenänderung steuerbar sein. Dies kann zum Beispiel durch eine gezielte Kühlung des zweiten Materials erfolgen, wobei sich bei der Kühlung das zweite Material kontrahiert. Erfindungsgemäß kompensiert die zweite Volumenänderung die erste Volumenänderung zumindest teilweise. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird die erste Volumenänderung vollständig durch die zweite Volumenänderung kompensiert. In einer weiteren Ausgestaltung kompensiert die zweite Volumenänderung betragsmäßig ungefähr die Hälfte der ersten Volumenänderung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste hydrierbare Material bei der Adsorption von Wasserstoff eine Expansion erfährt und das zweite Material bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine Kontraktion erfährt. Das erste Material weist bei einer Adsorption von Wasserstoff eine Expansion auf, welche betragsmäßig beispielsweise etwa bei 20% liegt, zum Beispiel bei einem ersten Material, welches Eisentitanium aufweist. Bevorzugt weist das zweite Material bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine Kontraktion auf, welche in einem Bereich von 10 bis 20% liegt.
In einer Weiterbildung ist vorgeschlagen, dass das erste hydrierbare Material bei der Adsorption von Wasserstoff eine Kontraktion erfährt und das zweite Material bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine Expansion erfährt. Das erste hydrierbare Material kann zum Beispiel Alanat aufweisen. Alanat kann beim Hydrieren mit Wasserstoff und Natriumhydrid zu Natriumalanathydrid, NaAlH⁴, hydriert werden. Des Weiteren kann das erste hydrierbare Material in dieser Ausführungsform einen Katalysator aufweisen, welcher Titanium und/oder Zirkonium aufweist. Das zweite Material kann in dieser Ausführungsform eine Eisen-Titan-Legierung sein.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das zweite Material hydrierbar ist. Zum Beispiel kann das zweite Material Alanat aufweisen. In dieser Ausführungsform weist das erste hydrierbare Material bevorzugt ein Metall auf, insbesondere Magnesium, Titan, Eisen und/oder eine Legierung umfassend Magnesium, Titan oder Eisen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das zweite Material als Formgedächtnislegierung ausgebildet ist. Insbesondere weist das zweite Material zwei verschiedene Formzustände auf, wobei der erste Formzustand einem ersten Volumen entspricht und der zweite Formzustand einem zweiten Volumen entspricht, wobei das erste Volumen größer als das zweite Volumen ist. Der erste Formzustand wird erfindungsgemäß dann erreicht, wenn das erste hydrierbare Material Wasserstoff abgeben hat. Der zweite Formzustand wird dann erreicht, wenn das erste hydrierbare Material Wasserstoff aufgenommen hat, d. h. Wasserstoff aufgenommen hat. Bevorzugt wird eine Änderung des Formzustandes des zweiten Materials, zum Beispiel von dem ersten Formzustand hin zum zweiten Formzustand, mittels einer Wärmeaufnahme bewirkt. Zum Beispiel kann im ersten Formzustand das zweite Material als Austenit vorliegen, und im zweiten Formzustand als Martensit vorliegen. Dabei findet bei der Änderung des Formzustandes ein thermischer Memory-Effekt statt. Insbesondere kann in einem zweiten Formzustand das zweite Material in gefalteter Form vorliegen und in einem ersten Formzustand in einem ungefalteten Zustand vorliegen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite Material oberhalb einer Austenit-End-Temperatur einen Effekt der Superelastizität auf. Dabei findet durch eine äußere mechanische Spannung eine martensitische Phasenumwandlung statt. Bei Nachlassen der Spannung entsteht wieder Austenid. Vorzugsweise ist eine starke elastische Verformung des zweiten Materials ohne eine Temperaturänderung möglich.
In einer Weiterbildung liegt das zweite Material in Form einer magnetischen Formgedächtnislegierung vor. Dabei kann zum Beispiel eine Änderung des Formzustandes vom ersten hin zum zweiten Formzustand bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten Materials mittels eines magnetischen Feldes erreicht werden. Das zweite Material kann insbesondere Nickel-Titan (Nitinol), Nickel-Titan-Kupfer, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Aluminium, Kupfer-Aluminium-Nickel, Eisen-Nickel-Aluminium, Eisen-Mangan-Silizium, Zink-Gold-Kupfer aufweisen. In einer Weiterbildung kann das zweite Material einen Zwei-Weg-Memory-Effekt aufweisen. Dabei weist das zweite Material neben einem ersten und einem zweiten Formzustand einen weiteren dritten Formzustand auf. In einer weiteren Ausgestaltung kann das zweite Material auch mehr als drei Formzustände zum Beispiel vier, fünf, usw. aufweisen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Material einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Das zweite Material kann zum Beispiel Zirkonium-Wolframat oder ein Kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff sein. Bei der Herstellung des Wasserstoffspeichers kann bevorzugt Zirkonium-Wolframat in Pulverform dem Material, aus welchem die Matrix besteht, in welchem das erste hydrierbare Material eingebunden ist, hinzugegeben werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Material zumindest an das erste Material angrenzt. In dieser Ausgestaltung ist zum Beispiel das zweite Material als Formgedächtnislegierung von dem ersten hydrierbaren Material umhüllt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das erste hydrierbare Material von dem zweiten Material, zum Beispiel in Form einer Gedächtnislegierung, umgeben. In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Wasserstoffspeicher eine Sandwich-Konstruktion aufweist, welche mehrere Schichten hat, wobei abwechselnd eine Schicht des ersten Materials neben einer Schicht des zweiten Materials angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Material und das erste Material als Granule verbunden sind. Dabei ist insbesondere ein Korn des zweiten Materials an einem Korn des ersten Materials angeordnet. Erfindungsgemäß kompensiert eine zweite Volumenänderung eines Korns des zweiten Materials eine erste Volumenänderung eines Korns des ersten Materials.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest das erste Material eine wasserstoffdurchlässige Beschichtung aufweist, die gegen Oxidation schützt, und vorzugsweise elastisch und ein Grundstoff ist. In vorteilhafter Weise ist die wasserstoffdurchlässige Beschichtung zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material angeordnet. Weiterhin kann die wasserstoffdurchlässige Beschichtung zumindest teilweise die erste Volumenänderung des ersten Materials kompensieren.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Adsorption von Wasserstoff in einem Wasserstoffspeicher vorgeschlagen, bei welchem durch ein hydrierbares, erstes Material Wasserstoff absorbiert wird und dabei eine erste Volumenänderung bewirkt wird. Bei der Adsorption wird erfindungsgemäß eine zweite Volumenänderung eines zweiten Materials bewirkt, welche die erste Volumenänderung zumindest teilweise kompensiert. Insbesondere kann die zweite Volumenänderung durch einen Wärmeübertrag von dem ersten Material hin zum zweiten Material eingeleitet werden. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird eine zweite Volumenänderung mittels eines elektrischen Steuersignals generiert, welches vorzugsweise nach einem Detektieren eines Beginns der Adsorption von Wasserstoff des ersten Materials einleitet wird.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das erste und das zweite Material in einem Bereich des Wasserstoffspeichers, vorzugsweise einer Schicht oder einer Matrix gemeinsam angeordnet werden. Die Volumenänderung dieser Schicht oder Matrix bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten Materials ist geringer als eine Volumenänderung des ersten Materials alleine bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten Materials.
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 Schnittansicht eines Wasserstoffspeichers mit einem ersten hydrierbaren Material und einem zweiten Material;
2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Wasserstoffspeichers mit einem ersten hydrierbaren Material 12 und einem zweiten Material;
3 wie das erste, hydrierbare Material und das zweite Material als Granule 33 verbunden sind.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Wasserstoffspeichers 1 mit einem ersten hydrierbaren Material 2 und einem zweiten Material 3, welches bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten, hydrierbaren Materials 2 eine Volumenänderung des ersten Materials 2 kompensiert. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste hydrierbare Material 2 in einem Zylinder angeordnet, welcher durch die durchgezogenen Linien 4 und 5 dargestellt ist. Dabei grenzen die Linien 4 und 5 das Volumen ab, welches das erste Material 2 in einem Zustand einnimmt, bei welchem es Wasserstoff abgegeben hat. Die gestrichelten Linien 6 und 7 grenzen das Volumen ab, welches das erste Material 2 in einem Zustand einnimmt, bei welchem es Wasserstoff aufgenommen hat. Die Linien 4, 5, 6 und 7 grenzen jeweils das erste Material 2 von dem zweiten Material 3 ab. Aus 1 ist ersichtlich, dass das zweite Material 3 in einem Zustand, bei welchem das erste Material 2 Wasserstoff aufgenommen hat, ein kleineres und das erste Material 2 ein größeres Volumen einnehmen als in einem Zustand, bei welchem das erste Material 2 Wasserstoff abgegeben hat. Erfindungsgemäß kompensiert bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten Materials 2 die Volumenänderung des zweiten Materials 3, d. h. die zweite Volumenänderung, die Volumenänderung des ersten Materials 2, d. h. die erste Volumenänderung, zumindest teilweise bzw. vollständig.
2 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Wasserstoffspeichers 11 mit einem ersten hydrierbaren Material 12 und einem zweiten Material 13, welches bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten, hydrierbaren Materials 12 eine Volumenänderung des ersten Materials 12 kompensiert. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste hydrierbare Material 12 wie in 1 in einem Zylinder angeordnet, welcher durch die durchgezogenen Linien 14 und 15 dargestellt ist. Dabei grenzen die Linien 14 und 15 das Volumen ab, welches das erste Material 12 in einem Zustand einnimmt, bei welchem es Wasserstoff abgegeben hat. Die gestrichelten Linien 16 und 17 grenzen das Volumen ab, welches das erste Material 12 in einem Zustand einnimmt, bei welchem es Wasserstoff aufgenommen hat. Die Linien 14, 15, 16 und 17 grenzen jeweils das erste Material 12 von dem zweiten Material 13 ab. Aus 1 ist ersichtlich, dass das zweite Material 13 in einem Zustand, bei welchem das erste Material 12 Wasserstoff aufgenommen hat, ein kleineres und das erste Material 12 ein größeres Volumen einnehmen als in einem Zustand, bei welchem das erste Material 12 Wasserstoff abgegeben hat. Erfindungsgemäß kompensiert bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten Materials 12 die Volumenänderung des zweiten Materials 13, d. h. die zweite Volumenänderung, die Volumenänderung des ersten Materials 12, d. h. die erste Volumenänderung, zumindest teilweise bzw. vollständig.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Kontraktion des zweiten Materials 13 mittels einer Kühlung des zweiten Materials 13 mithilfe von durch Temperierungskanäle 18, 19 und 20 realisiert. Bei einer Desorption von Wasserstoff durch das erste Material 12 kann mithilfe der Temperierungskanäle 18, 19 und 20 eine Erwärmung des zweiten Materials 13 ermöglicht sein.
3a und 3b zeigen wie das erste, hydrierbare Material 31 und das zweite Material 32 als Granule 33 verbunden sind. Insbesondere können mehrere Granulen 33, 34 und 35 ein Agglomerat 36 von Granulen bilden, welches durch eine äußere Begrenzungslinie um die Granulen gebildet ist. 3a zeigt das erste Material 31 und das zweite Material 32 in einem Zustand, bei welchem das erste Material 31 Wasserstoff abgegeben hat. 3b zeigt das erste Material 31 und das zweite Material 32 in einem Zustand, bei welchem das erste Material 31 Wasserstoff aufgenommen hat. Beim Übergang von dem in 3a gezeigten Zustand zu dem in 3b gezeigten Zustand erfährt das erste Material 31 eine Expansion und das zweite Material 32 eine Kontraktion, wobei die erste Volumenänderung des ersten Materials 31 mittels der zweiten Volumenänderung des zweiten Materials 32 kompensiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7094276 B2 [0002]
DE 3639545 C1 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

S. Sakietuna et al, International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1121–1140 [0012]
„Carbon matrix confined sodium alanate for reversible hydrogen storage” von J. Gao, abrufbar unter http://dspace.library.uu.nl/handle/1874/256764 [0013]

Claims

Wasserstoffspeicher aufweisend ein erstes, hydrierbares Material, welches bei einer Adsorption von Wasserstoff eine erste Volumenänderung erfährt, und ein zweites Material, welches bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine zweite Volumenänderung erfährt, wobei die zweite Volumenänderung die erste Volumenänderung zumindest teilweise kompensiert.
Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste hydrierbare Material bei der Adsorption von Wasserstoff eine Expansion erfährt und das zweite Material bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine Kontraktion erfährt.
Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste hydrierbare Material bei der Adsorption von Wasserstoff eine Kontraktion erfährt und das zweite Material bei der Adsorption von Wasserstoff des ersten hydrierbaren Materials eine Expansion erfährt.
Wasserstoffspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material hydrierbar ist.
Wasserstoffspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material als Formgedächtnislegierung ausgebildet ist.
Wasserstoffspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.
Wasserstoffspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material zumindest an das erste Material angrenzt.
Wasserstoffspeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material und das erste Material als Granule verbunden sind.
Wasserstoffspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Material eine wasserstoffduchlässige Beschichtung aufweist, die gegen Oxidation schützt, und vorzugsweise elastisch und ein Kunststoff ist.
Verfahren zur Adsorption von Wasserstoff in einem Wasserstoffspeicher, bei welchem durch ein hydrierbares, erstes Material Wasserstoff adsorbiert wird und dabei eine erste Volumenänderung bewirkt wird, wobei bei der Adsorption eine zweite Volumenänderung eines zweiten Materials bewirkt wird, welche die erste Volumenänderung zumindest teilweise kompensiert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Material in einem Bereich des Wasserstoffspeichers, vorzugsweise einer Schicht oder einer Matrix, gemeinsam angeordnet werden und eins Volumenänderung ausführt, die geringer ist als eine Volumenänderung von dem ersten Material.