DE102014006377A1 - Wasserstoffspeicher mit einem hydrierbaren Material und einer Matrix - Google Patents

Wasserstoffspeicher mit einem hydrierbaren Material und einer Matrix Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher umfassend ein hydrierbares Material und eine Matrix, in die das hydrierbare Material eingebettet ist und mit der Matrix einen Verbundstoff bildet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher umfassend ein hydrierbares Material, ein Verfahren zur Herstellung des Wasserstoffspeichers, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung des Wasserstoffspeichers.
  • Wasserstoff lässt sich nicht ohne weiteres in einem Wasserstoffspeicher speichern und dann wiedergewinnen, da Wasserstoff die kleinsten Moleküle aller Gase aufweist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wasserstoffspeicher mit guten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
  • Es wird ein Wasserstoffspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, der Figur 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, 11 und 14 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 umfassend ein hydrierbares Material und eine Matrix, in die das hydrierbare Material eingebettet ist und mit der Matrix einen Verbundstoff bildet.
  • 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 Verbundstoff 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 Verbundstoffe 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.
  • Unter der Schwerpunktmäßigkeit zumindest eine der folgenden Funktionen primäre Wasserstoffspeicherung, primäre Wärmeleitung und/oder primäre Gasdurchführung ist zu verstehen, dass die jeweilige Schicht zumindest diese als eine Hauptaufgabe in dem zweiten Bereich des Verbundmaterials wahrnimmt. So ist es möglich, dass ein eine Schicht primär zur Wasserstoffspeicherung genutzt wird, gleichzeitig aber auch in der Lage ist, zumindest eine gewisse Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung zu stellen. Dabei ist es aber vorgesehen, dass zumindest eine andere Schicht vorhanden ist, die primär eine Wärmeleitung übernimmt, das bedeutet, über die die größte Wärmemenge aus dem verpressten Materialverbund abgeleitet wird. Hierbei kann wiederum die primär gasdurchführende Schicht genutzt werden, durch die zum Beispiel der Wasserstoff in den Materialverbund hineingeleitet aber auch zum Beispiel heraus geleitet wird. Hierbei kann über das durchströmende Fluid aber auch Wärme mitgenommen werden.
  • Das 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 wird. So kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass beispielweise das Niedertemperaturhydrid und das Hochtemperaturhydrid gemischt in einer Schicht eines zweiten Bereichs vorgesehen sind. Auch können diese jeweils getrennt voneinander in unterschiedlichen Schichten, insbesondere auch in unterschiedlichen zweiten Bereichen angeordnet sein. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass zwischen diesen zweiten Bereichen ein erster Bereich angeordnet ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein erster Bereich eine Mischung aus Nieder- und Hochtemperaturhydrid in der Matrix verteilt aufweist. Auch besteht die Möglichkeit, dass verschiedene erste Bereiche entweder ein Niedertemperaturhydrid oder ein Hochtemperaturhydrid aufweisen.
  • Bezüglich Hydride und deren Eigenschaften wird auf die Tabellen 1 bis 4 in 3. Sakietuna et. al., International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1121–1140 im Rahmen der Offenbarung der Erfindung verwiesen.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Wasserstoffspeicher einen Hochtemperaturhydridbehälter und einen Niedertemperaturhydridbehälter 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 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 Ti0,8Zr0,2CrMn oder Ti0,98Zr0,02V0,43Cr0,05Mn1,2. 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.
  • 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.
  • Weiterhin kann zumindest eine Komponente des Verbundstoffs in einem Sinterprozess hergestellt worden sein. Bei einem Sinterprozess werden feinkörnige, meist keramische oder metallische Stoffe erhitzt, wobei die Temperaturen jedoch unterhalb der Schmelztemperatur der Hauptkomponenten bleiben, so dass die Gestalt des Werkstückes erhalten bleibt. Dabei kommt es in der Regel zu einer Schwindung, weil sich die Partikel des Ausgangsmaterials verdichten und Porenräume aufgefüllt werden. Man unterscheidet grundsätzlich das Festphasensintern und das Flüssigphasensintern, bei dem es auch zu einer Schmelze kommt. Durch die Temperaturbehandlung des Sinterns wird aus einem fein- oder grobkörnigen Grünkörper, der in einem vorangegangenen Prozessschritt, beispielsweise mittels Extrusion geformt wurde, ein festes Werkstück. Das Sintererzeugnis erhält erst durch die Temperaturbehandlung seine endgültigen Eigenschaften, wie Härte, Festigkeit oder Temperaturleitfähigkeit, die im jeweiligen Einsatz erforderlich sind. So kann auf diese Weise beispielweise eine offenporige Matrix geschaffen werden, in die das hydrierbare Material eingelassen wird. Auch besteht die Möglichkeit, auf diese Weise Kanalstrukturen zu schaffen, die beispielsweise gasführend sind und in den Wasserstoffspeicher eingesetzt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass das hydrierbare Material vorzugsweise einen Anteil von größer 50 bis 98 Vol.-% und die Matrix vorzugsweise einen Anteil von mindestens 2% bis 50 Vol.-% am Verbundstoff besitzt, wobei die Matrix unterschiedliche Kohlenstoffmodifikationen aufweist. Durch die Verwendung unterschiedlicher Kohlenstoffmodifikationen kann die Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffspeichers verbessert werden. Es kann dadurch die entstehende Wärme bei der Aufnahme und/oder Abgabe des Wasserstoffs besser abgeleitet werden. Weiterhin kann der Anteil von Vol.-% des hydrierbaren Materials und der Matrix durch bekannte Testmethoden und Erfassungsmethoden, beispielsweise mit Hilfe eines Elektronenrastermikroskops, ermittelt werden. Ebenfalls ist die Nutzung eines Lichtmikroskops möglich. Vorzugsweise wird ein Bildprogramm genutzt, wobei eine Auswertung mittels Computerprogramm automatisch erfolgt.
  • Es ist bevorzugt, dass die Matrix und/oder eine Schicht eine Mischung aus verschiedenen Kohlenstoffmodifikationen aufweist, umfassend beispielweise expandierten natürlichen Graphit als eine der Kohlenstoffmodifikationen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Matrix expandierten Naturgraphit auf. Vorzugsweise weist die Matrix nichtexpandierten Graphit auf. Bevorzugt wird nichtexpandierter Graphit zusammen mit expandiertem natürlichem Graphit verwendet. Insbesondere kann die Matrix expandierten natürlichen Graphit aufweisen, in dem zum Beispiel ein hydrierbares Material angeordnet wird.
  • Es ist bevorzugt, dass die Matrix expandierten Naturgraphit mit einem Gewichtsanteil von 1 bis 20 Gew.-% am Verbundwerkstoff aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform variiert der Anteil der jeweiligen Komponenten entlang des Verbundstoffs. Der variierende Anteil kann in Form eines monotonen oder nicht monotonen Gradienten oder in Form einer Sprungfunktion erfolgen. Dadurch kann ein Gefälle oder ein Anstieg des hydrierbaren Materials in der Matrix realisiert werden. Auf diese Weise kann der Aufbau der Matrix, beispielsweise in Abhängigkeit des Fluids, welches durch den Wasserstoffspeicher strömt, angepasst sein.
  • Weiterhin kann die Matrix Kohlenstoffmodifikationen in Form von Kurzfasern aufweisen. Auf diese Weise kann eine Längenänderung kompensiert werden. Weiterhin ermöglicht die Verwendung von Fasern eine verbesserte Stabilität der Matrix.
  • Vorzugsweise weist der Verbundstoff eine poröse Matrix im Wesentlichen aus Kohlenstoff aufweist, in die das hydrierbare Material eingebettet ist. Weiterhin kann das hydrierbare Material in Form von Pulver in der Matrix eingebettet sein. Durch eine poröse Matrix kann sichergestellt werden, dass die Matrix durch eine Volumendehnung des hydrierbaren Materials nicht beschädigt wird.
  • Vorzugsweise weist die Matrix eine elastische Eigenschaft in zumindest einem Bereich auf. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass beispielsweise bei der Aufnahme von Wasserstoff sich das hydrierbare Material ausdehnen kann, ohne dabei das Verbundmaterial zu beschädigen oder überzustrapazieren. Durch die Aufnahme des Wasserstoffs kann beispielsweise das hydrierbare Material sich ausdehnen, so dass eine positive Volumendehnung erfolgt. Bei einer Wasserstoffabgabe kann sich das hydrierbare Material zusammenziehen, so dass eine negative Volumendehnung erfolgt. Durch eine elastische Eigenschaft in zumindest einem Bereich kann die Matrix der Volumendehnung des hydrierbaren Materials folgen, so dass keine Beschädigungen an der Matrix auftreten können.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das hydrierbare Material eine Beschichtung auf. Die Beschichtung kann dem hydrierbaren Material zusätzlich Eigenschaften ermöglichen. Beispielsweise kann die Beschichtung ein Polymer sein und durch die Beschichtung kann die Gasführung und die Wärmeleitfähigkeit des hydrierbaren Materials verbessert werden.
  • Es ist bevorzugt, dass der Verbundstoff verdichtet ist. Die Verdichtung kann beispielsweise durch Verpressen erfolgen. Das Verpressen kann zum Beispiel mit Hilfe eines Ober- und eines Unterstempels durch Druck erfolgen. Weiterhin kann das Verpressen über ein isostatisches Pressen erfolgen. Die isostatische Pressmethode beruht auf dem physikalischen Gesetz, dass sich der Druck in Flüssigkeiten und Gasen allseitig gleichmäßig fortpflanzt und auf den beaufschlagten Flächen Kräfte erzeugt, die zu diesen Flächen direkt proportional sind. Die ersten und zweiten Bereiche können beispielsweise in einer Gummiform in den Druckbehälter einer Pressanlage gebracht werden. Der Druck, der über die Flüssigkeit im Druckbehälter allseitig auf die Gummiform wirkt, komprimiert die eingeschlossenen ersten Bereiche und zweiten Bereiche gleichmäßig. Auch kann eine Vorform enthaltend die ersten und die zweiten Bereiche in die isostatische Presse eingelegt werden, zum Beispiel in eine Flüssigkeit. Durch Aufprägung von hohen Drücken, vorzugsweise in einem Bereich von 500 bis zu 6000 bar kann der Verbundstoff hergestellt werden. Die hohen Drücke beim isostatischen Pressen erlauben zum Beispiel, dass neue Werkstoffeigenschaften im Verbundstoff entstehen können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verbundstoff um mindestens 20% seiner maximalen Verdichtung bis auf höchstens 92,36% seiner maximalen Verdichtung verdichtet. Auf diese Weise kann eine gemischte Dichte zur Verfügung gestellt werden.
  • Vorzugsweise weist dieser Bereiche mit unterschiedlichem Funktionsschwerpunkt auf, umfassend zumindest jeweils einen gasdurchlässigen Bereich, einen wärmeleitenden Bereich und einen wasserstoffspeichernden Bereich.
  • Es ist bevorzugt, dass mehrere Wasserstoffspeicher mit kleinen Gehäusen miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise kann ein gutes Ergebnis der Wasseraufnahme und/oder Abgabe erzielt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers mit einem hydrierbaren Material und einer Matrix, wobei die Matrix mittels unterschiedlicher Kohlenstoffmodifikationen hergestellt wird, und das hydrierbare Material in diese Matrix eingebunden wird, und anschließend ein Verbundstoff gebildet wird, der Wasserstoff speichert.
  • Es ist bevorzugt, dass das hydrierbare Material wie auch der jeweilige Kohlenstoff jeweils in vereinzelter Gestalt, insbesondere als Partikel bzw. Flocke zugeführt und zum Verbundstoff verpresst wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine gezielte Anordnung von Matrix und hydrierbarem Material in einer Pressvorrichtung zur Ausbildung von schwerpunktmäßig gasdurchlässigen Bereichen, wärmeleitenden Bereichen und wasserstoffspeichernden Bereichen in dem Wasserstoffspeicher.
  • Bevorzugt wird ausschließlich ein Matrixmaterial im Wasserstoffspeicher als hydrierbare Komponente verwendet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird überwiegend, d. h. zumindest zu 50 Gew-% der hydrierbaren Komponenten in einem Wasserstoffspeicher ein Matrixmaterial verwendet. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass dieser Anteil bei mehr als 80 Gew-%, bevorzugt über 90 Gew-%, insbesondere zumindest annähernd bei 100 Gew-% liegt. Ein andere hydrierbare Komponente kann ansonsten beispielsweise ein Schichtmaterial 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.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers, vorzugsweise eines oben beschriebenen Wasserstoffspeichers, besonders bevorzugt mit einem oben beschriebenen Verfahren, wobei die Vorrichtung eine Kavität aufweist, in die zumindest ein vereinzeltes Material des Wasserstoffspeichers eingefüllt wird, vorzugsweise als schüttbares, pulverförmiges Material, wobei ein Mischer vorgesehen ist, mittels dem eine erste und eine davon verschiedene zweite Kohlenstoffmodifikation mischbar sind, weiterhin eine erste Zuführung für die erste Kohlenstoffmodifiaktion und eine zweite Zuführung für die zweite Kohlenstoffmodifikation und eine Zuführung für das hydrierbare Material.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wie auch Merkmale gehen aus der nachfolgenden Figur und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Die aus der Figur und der Beschreibung hervorgehenden einzelnen Merkmale sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können aus der Figur 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 einen Ausschnitt aus einem Wasserstoffspeicher.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt eines Wasserstoffspeichers 10. Der Wasserstoffspeicher 10 umfasst zwei Außenwände 12, 14 zwischen denen eine Vielzahl an Matrices 16 angeordnet ist. In den Matrices 16 ist das hydrierbare Material eingebettet. Die Matrices 16 bilden zusammen mit dem hydrierbaren Material einen Verbundstoff aus. Das hydrierbare Material ist eine Metalllegierung und weist einen Anteil am Verbundstoff von 50 bis 98% Vol.-% auf. Die Matrix 16 weist verschiedene Kohlenstoffmodifikationen auf, beispielsweise expandierter Naturgraphit und nichtexpandierter Graphit, und weist einen Anteil am Verbundstoff von 20 bis 50 Vol.-% auf. Der expandierte Naturgraphit der Matrix 16 weist einen Gewichtsanteil von 1 bis 20 Gew.-% am Verbundwerkstoff auf. Der Anteil der jeweiligen Komponente variiert entlang des Verbundwerkstoffs. Dabei ist in der Matrix 16 das hydrierbare Material eingebettet. Der Verbundwerkstoff ist zum Beispiel zu 70% seiner maximalen Verdichtung durch Verpressen verdichtet.
  • 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
    • DE 3639545 C1 [0012]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Sakietuna et. al., International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1121–1140 [0011]
    • „Carbon matrix confined sodium alanate for reversible hydrogen storage” von J. Gao, abrufbar unter http://dspace.library.uu.nl/handle/1874/256764 [0013]

Claims (14)

  1. Wasserstoffspeicher umfassend ein hydrierbares Material und eine Matrix, in die das hydrierbare Material eingebettet ist und mit der Matrix einen Verbundstoff bildet.
  2. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1, wobei das hydrierbare Material vorzugsweise einen Anteil von größer 50 bis 98 Vol.-% und die Matrix vorzugsweise einen Anteil von mindestens 2 bis 50 Vol.-% am Verbundstoff besitzt, wobei die Matrix unterschiedliche Kohlenstoffmodifikationen aufweist.
  3. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix expandierten Naturgraphit aufweist.
  4. Wasserstoffspeicher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix nichtexpandierten Graphit aufweist.
  5. Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix expandierten Naturgraphit mit einem Gewichtsanteil von 1 bis 20 Gew.-% am Verbundwerkstoff aufweist.
  6. Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der jeweiligen Komponenten entlang des Verbundstoff variiert.
  7. Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstoff eine poröse Matrix im Wesentlichen aus Kohlenstoff aufweist, in die das hydrierbare Material eingebettet ist.
  8. Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstoff verdichtet ist, wobei vorzugsweise der Verbundstoff eine Matrix aus Polymer aufweist, welches mit Graphit kombiniert ist.
  9. Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstoff um mindestens 20% seiner maximalen Verdichtung bis auf höchstens 92,36% seiner maximalen Verdichtung verdichtet ist.
  10. Wasserstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Bereiche mit unterschiedlichem Funktionsschwerpunkt aufweist, umfassend zumindest jeweils einen gasdurchlässigen Bereich, einen wärmeleitenden Bereich und einen wasserstoffspeichernden Bereich.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers mit einem hydrierbaren Material und einer Matrix, wobei die Matrix mittels unterschiedlicher Kohlenstoffmodifikationen hergestellt wird, und das hydrierbare Material in diese Matrix eingebunden wird, und anschließend ein Verbundstoff gebildet wird, der Wasserstoff speichert.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrierbare Material wie auch der jeweilige Kohlenstoff jeweils in vereinzelter Gestalt, insbesondere als Partikel bzw. Flocke zugeführt und zum Verbundstoff verpresst wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine gezielte Anordnung von Matrix und hydrierbarem Material in eine Pressvorrichtung erfolgt zur Ausbildung von schwerpunktmäßig gasdurchlässigen Bereichen, wärmeleitenden Bereichen und wasserstoffspeichernden Bereichen in dem Wasserstoffspeicher.
  14. Vorrichtung zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers, vorzugsweise eines Wasserstoffspeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, besonders bevorzugt mit einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Vorrichtung eine Kavität aufweist, in die zumindest ein vereinzeltes Material des Wasserstoffspeichers eingefüllt wird, vorzugsweise als schüttbares, pulverförmiges Material, wobei ein Mischer vorgesehen ist, mittels dem eine erste und eine davon verschiedene zweite Kohlenstoffmodifikation mischbar sind, weiterhin eine erste Zuführung für die erste Kohlenstoffmodifikation und eine zweite Zuführung für die zweite Kohlenstoffmodifikation und eine Zuführung für das hydrierbare Metall.
DE102014006377.1A 2014-05-05 2014-05-05 Wasserstoffspeicher mit einem hydrierbaren Material und einer Matrix Withdrawn DE102014006377A1 (de)

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