Eine
Aufgabe der Erfindung ist ein umweltfreundliches Verfahren zur Bereitstellung
von Wasserstoff zur Verfügung
zu stellen.
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist ein umweltfreundliches Verfahren
zur Bereitstellung von Alkalimetallhydriden anzugeben.
In
einer Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von
Wasserstoff, umfassend:
- (i) Umsetzen einer
Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und
Wasserstoff, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten; und
- (ii) Umsetzen des erhaltenen Alkalimetallhydrids mit Wasser,
um Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid zu erhalten.
In
einer weiteren Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren, umfassend die Schritte:
- (a) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um
eine kohlenstoffhaltigen Substanz zu erhalten; und
- (b) Umsetzen der erhaltenen kohlenstoffhaltigen Substanz mit
Wasserstoff und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid
zu erhalten.
Ein
Verfahren, umfassend die Schritte:
- (a) Umsetzen
einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um Wasserstoff zu erhalten;
und
- (b) Umsetzen des erhaltenen Wasserstoffs mit einer kohlenstoffhaltigen
Substanz und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid
zu erhalten
ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
In
noch einer weiteren Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren, umfassend die Schritte:
- (i) Umsetzen einer Alkalimetallverbindung mit
einer kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff, um ein Alkalimetallhydrid
zu erhalten; und
- (ii) Umwandeln des erhaltenen Alkalimetallhydrids in Alkalimetall
und Wasserstoff.
Die
erfindungsgemäßen Verfahren
zeichnen sich durch besondere Umweltfreundlichkeit aus. Bevorzugt
können
erneuerbare Energiequellen eingesetzt werden und Ausgangsstoffe
aus Biomasse verwendet werden.
Die
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen werden
nachstehend beschrieben.
Alkalimetallverbindung
Die
Alkalimetallverbindung kann jede Alkalimetallverbindung sein, die
sich mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz in Gegenwart von Wasserstoff
zu einem Alkalimetallhydrid umsetzen lässt. Beispielhafte Alkalimetallverbindungen
sind Alkalimetallcarbonate, Alkalimetalloxide und Alkalimetallhydroxide. Bevorzugt
werden Alkalimetallhydroxide verwendet.
In
der Alkalimetallverbindung kann jedes Alkalimetall verwendet werden.
Bevorzugt werden Lithium-, Natrium- und Kaliumverbindungen eingesetzt.
Aufgrund des hohen Gewichtsverhältnisses von
Wasserstoff zu Alkalimetall werden bevorzugt Lithiumverbindungen
gewählt.
Kohlenstoffhaltige
Substanz
Die
kohlenstoffhaltige Substanz ist ebenfalls nicht besonders beschränkt, solange
sie in der Lage ist die Alkalimetallverbindung in Gegenwart von
Wasserstoff zu einem Alkalimetallhydrid umzusetzen. Die kohlenstoffhaltige
Substanz kann Kohlenstoff per se, eine organische kohlenstoffhaltige
Verbindung, wie Kohlenwasserstoffe, und Gemische davon enthalten. Beispiele
für kohlenstoffhaltige
Substanzen sind Kohle, Koks, Erdöl,
Erdgas und Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie
Methan, Propan oder Butan. Bevorzugt werden Kohle, Koks und Kohlenwasserstoffe
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatome verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird Koks, insbesondere biogener Koks verwendet.
Der
biogener Koks kann biogener Koks sein, der auf verschiedene Weisen
aus Biomasse hergestellt werden kann. Unter Biomasse werden alle
kohlenstoffhaltigen Substrate verstanden, die Komponenten tierischen
oder pflanzlichen Ursprungs enthalten und die sich in Koks umwandeln
lassen. Beispiele für
Biomasse sind Holz und holzhaltige Substrate (z.B. Holz, Sägemehl,
Holzverschnitt und dergleichen), Papier und Vorprodukte bzw. Reststoffe aus
der Papierherstellung (z.B. Papierabfälle; Kartonagen; Reststoffe
und Vorprodukte aus der Papierherstellung, einschließlich Schwarzlauge;
und dergleichen), Substrate pflanzlichen Ursprungs (z.B. Grünverschnitt,
Energiegräser,
landwirtschaftliche Reststoffe und dergleichen), Substrate tierischen
Ursprungs (z.B. Schlachtabfälle,
tierische Reststoffe und dergleichen) sowie weitere Substrate (z.B.
Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie, Reststoffe aus der anaeroben
Vergasung, kommunale und ggf. industrielle Klärschlämme und dergleichen).
In
einer Ausführungsform
kann biogener Koks in einem Drehrohrofen oder einem mehrstöckigen Herreshoff
Ofen durch Erhitzung unter Luftausschluss bei 400–500 °C hergestellt
werden. Als Nebenprodukte fallen Essigsäure, Methanol, Aceton sowie
Pyrolysegas an. Das entstandene Pyrolysegas kann wie nachstehend
beschrieben weiter verarbeitet werden oder unter Zusatz von fossilen
Brennstoffen zur Erhitzung des Ofens verbrannt werden.
Die
kohlenstoffhaltige Substanz kann durch Umsetzung einer Kohlenstoffquelle
mit Wasser erhalten werden. Hierbei bieten sich insbesondere die
Vergasung sowie die Umsetzung unter kritischen Bedingungen als Verfahren
an.
In
einer Ausführungsform
kann Koks durch Vergasung, insbesondere von Biomasse hergestellt werden.
Bei einer Vergasung wird eine Kohlenstoffquelle mit Wasser (bevorzugt
Wasserdampf) umgesetzt. Hierbei wird, wie nachstehend beschrieben,
je nach den eingestellten Verfahrensbedingungen eine kohlenstoffhaltige
Substanz, Wasserstoff oder ein Gemisch aus beiden als Hauptprodukt
erhalten. In Rahmen der Erfindung ist eine Niedertemperaturvergasung
bevorzugt. Bei diesem Verfahren können autotherme (Luft- und
Wasserdampf-) Vergaser oder allotherme (Wasserdampf-) Vergaser verwendet
werden. Es hat sich überraschend
gezeigt, dass der durch Vergasung, insbesondere von Biomasse, hergestellte
Koks bei der Umsetzung mit der Alkalimetallverbindung und Wasserstoff
besonders reaktiv ist und zu einer höheren Ausbeute an Alkalimetallhydrid führt verglichen
mit anderen kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere verglichen
mit anderen Kokssorten.
Wasserstoff
Der
eingesetzte Wasserstoff kann ebenfalls verschiedenen Ursprungs sein.
Der Wasserstoff kann beispielsweise durch Elektrolyse von Wasser, durch
Reforming, durch die Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasser
(z.B. durch Vergasung oder durch die Umsetzung einer Kohlenstoffquelle
mit Wasser unter kritischen Bedingungen) oder durch die Shift-Reaktion
gewonnen werden.
Die
Elektrolyse von Wasser wird bereits großtechnisch durchgeführt. In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der für
die Elektrolyse benötigte
Strom mit Windkraft gewonnen. Windkraftanlagen sind umweltfreundlich,
da sie die natürliche
Kraft des Windes ausnützen
und keine Abgase oder Abfallprodukte liefern. Allerdings hängt die
hergestellte Strommenge von den herrschenden Windverhältnissen
ab und kann nicht bedarfsgerecht kontrolliert werden. Aus diesen
Gründen
ist die Einspeisung von Strom aus Windparks in das allgemeine Stromnetz
problematisch. Die Verwendung von Strom aus Windenergie zur Herstellung
von Alkalimetallhydriden bietet die Möglichkeit, die Energie in einer
stabilen und lagerfähigen
Form zu speichern. In einer weiteren Ausführungsform kann der für die Elektrolyse
benötigte Strom
durch Solarenergie gewonnen werden, da dieser Strom Schwankungen
in Abhängigkeit
von der Sonneneinstrahlung unterliegt. Auch hier bietet das erfindungsgemäße Verfahren
die Möglichkeit
die durch Solarkraft gewonnene Energie in Form von Alkalimetallhydrid
zu speichern. Selbstverständlich können andere
konventionelle oder alternative Energiequellen, wie Wasserkraft,
ebenfalls verwendet werden.
Reforming-Verfahren
sowie die Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas werden derzeit
ebenfalls großtechnisch
zur Herstellung von Wasserstoff eingesetzt.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann Vergasung zur Bereitstellung von Wasserstoff verwendet werden.
Bei der Vergasung wird eine kohlenstoffhaltige Substanz mit Wasser
(bevorzugt Wasserdampf) und gegebenenfalls Sauerstoff oder Luft
umgesetzt. Als kohlenstoffhaltige Substanzen können die vorstehend Erwähnten und
Biomasse aufgeführt
werden. In Hinblick auf die Umweltverträglichkeit des Verfahrens ist
die Vergasung von Biomasse vorteilhaft.
Die
Vergasung von Biomasse (oder von anderen kohlenstoffhaltigen Substanzen)
wird beispielsweise durch eine autotherme oder allotherme Vergasung
durchgeführt.
Bei der Erhitzung der Biomasse entstehen je nach den eingestellten
Vergasungsbedingungen Pyrolysegase und/oder Koks. Zunächst entsteht
als rohes Pyrolysegas ein Gemisch aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid,
Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe (z.B. Methan und höhere Kohlenwasserstoffe)
sowie Teerstoffe. Die Kohlenwasserstoffe werden unter Bildung von
Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff weiter vergast. Der Wasserstoff
kann aus diesem Gemisch nach bekannten Verfahren abgetrennt werden.
Gegebenenfalls kann die Wasserstoffausbeute durch eine Shift-Reaktion
weiter erhöht
werden. Als Nebenprodukt verbleibt ein Restgas, das zur Wärmeerzeugung
verwendet werden kann. Die erzeugte Wärme kann beispielsweise bei
der Umsetzung der Kohlenstoffquelle mit Wasser oder bei der Umsetzung
der Alkalimetallverbindung zu einem Alkalimetallhydrid verwendet werden.
Alternativ kann es anderen Verwendungen zugeführt werden, beispielsweise
der Strom- und/oder Wärmeversorgung.
Die
Vergasung der Pyrolysegase, die sich bei der Erhitzung von Biomasse
bilden, erfordert grundsätzlich
weniger thermische Energie als die Vergasung des entstehenden Kokses.
Pyrolysegase entstehen bei Erhitzung der eingespeisten Biomasse über ca.
350 °C und
vergasen bei höheren
Vergasertemperaturen sowohl bei autothermer als auch bei allothermer
Reaktionsführung
innerhalb von Sekunden. Die Verweilzeit von Pyrolysekoks im Reaktor muss
dagegen im Stundenbereich liegen, um eine vollständige Umsetzung erreichen zu
können.
Bei limitierter Wärmeeinspeisung
und aufgrund der schnelleren Kinetik ist folglich die Vergasung
von Pyrolysegas bevorzugt. Durch die Einstellung der Temperatur,
der Verweilzeit und des Durchsatzes an Biomasse kann somit die Vergasung
so geführt
werden, dass hauptsächlich
Wasserstoff, hauptsächlich
Koks oder ein Gemisch aus beiden bei der Vergasung entsteht. Falls
hauptsächlich
Wasserstoff entsteht, kann das erfindungsgemäße Verfahren mit dem biogenen Wasserstoff
und mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer anderen Quelle
durchgeführt
werden. Falls hauptsächlich
Koks entsteht kann das erfindungsgemäße Verfahren mit dem biogenen
Koks und mit Wasserstoff aus einer anderen Quelle durchgeführt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden sowohl der
Wasserstoff als auch die kohlenstoffhaltige Substanz durch Vergasung,
insbesondere von Biomasse, hergestellt. Dann können beide Ausgangssubstanzen
in einem Schritt hergestellt werden.
Geeignete
Vergaser sind kommerziell beispielsweise von den Firmen CHÖREN (Freiberg, Sachsen,
Deutschland), MTCI/TCI (USA) und FERCO (USA) erhältlich. Die meisten Biomassevergaser sind
Wirbelbettvergaser. Bei Temperaturen von 750 bis 850 °C entstehen
hauptsächlich
wasserstoffhaltige Pyrolysegase. Bei einer Temperaturabsenkung unter
ca. 600 °C
wird der als Zwischenprodukt im Reaktor entstehende Koks nicht mehr
vergast, sondern fällt
in Verbindung mit wasserstoffhaltigen Pyrolysegasen als Produkt
an.
Bei
allothermen (Wasserdampf-) Vergasern wird die Prozeßwärme extern
bereitgestellt und durch ein Wärmeträgermedium
oder über
spezielle Wärmetauscher
in das Wirbelbett eingeführt.
Im
Battelle Columbus Verfahren (Reaktoren sind kommerziell von der
Fa. FERCO erhältlich)
wird nicht vergastes Pyrolysekoks, der mit dem Wirbelbettsand aus
dem Reaktor ausgeführt
wird, in einem getrennten Reaktor verbrannt. Danach wird der erhitzte
Sand wieder in den Reaktor zurückgeführt. Aufgrund
der limitierten Wärmekapazitäten, umlaufenden
Mengen und Temperaturen des Sandes oder eines anderen festen Wärmeträgermediums
ist die eingetragene Wärmeleistung
limitiert und reicht nicht zur Vergasung des Pyrolysekoks aus. Diese
und ähnliche
Verfahren, in denen Wärme über erhitzte
Stahl- oder Korundkugeln in ein Wirbelbett eingeführt werden,
können
als "partielles
Steamreforming" bezeichnet
werden, da nur eine Teilvergasung mit Wasserdampf stattfindet.
Beim "vollständigen Steamreforming" müssen spezielle
Wärmetauscher
mit besonders hoher spezifischer Wärmedichte (z.B. mindestens
150 Watt/°C·m2) soviel Wärme in das Wirbelbett eintragen,
dass auch der Koks vergast werden kann. Als zweite Wärmequelle
kann der als Reaktions- und Fluidisierungsmedium eingespeiste 600
bis 650 °C
heiße
Dampf dienen. Solche Vergaser sind von ThermoChem, Inc. (Baltimore,
USA) erhältlich.
Abgesehen
von autothermen und allothermen Vergasungsverfahren können Verfahren
zur Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasser unter kritischen
Bedingungen (Druck und/oder Temperatur) verwendet werden. Als Produkte
können
Kohlenstoff, flüssige
und gasförmige
Kohlenwasserstoffe sowie Wasserstoff erhalten werden, die in der
Umsetzung der Alkalimetallverbindung eingesetzt werden können.
Eine
Verbesserung der Wasserstoffausbeute, insbesondere bei Biomasse,
kann erreicht werden, wenn eine Alkalimetallverbindung (beispielsweise
Carbonat, Sulfid oder Hydroxid; bevorzugt Hydroxid) bei der Vergasung
zugesetzt wird. Bevorzugt wird 5 bis 10 Gewichts-% Alkalimetallverbindung
bezogen auf das Gewicht der Kohlenstoffquelle zugegeben. Die Zugabe
der Alkalimetallverbindung reduziert die Menge an langkettigen Kohlenwasserstoffen,
die in den Endprodukten enthalten sind, und führt somit zu einer höheren Ausbeute
an Wasserstoff.
Ein
besonderer Vorteil bei der Verwendung von erneuerbaren Energiequellen,
wie Biomasse, Windkraft, Wasserkraft, Solarkraft und dergleichen, bei
der Herstellung der Ausgangsverbindungen der Reaktion ist, dass
im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren
die Herstellung des Wasserstoffs CO2-reduziert
oder CO2-neutral durchgeführt werden
kann.
Die
Alkalimetallverbindung, die kohlenstoffhaltige Substanz und Wasserstoff
werden in einem carbothermischen Prozess zu Alkalimetallhydrid umgesetzt.
Derartige carbothermische Prozesse sind bekannt und beispielsweise
in
US-A-2,884,311 beschrieben.
Die in diesem Patent beschriebene Vorgehensweise wird hier durch
Bezugnahme eingefügt. Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist jedoch nicht auf diese spezielle Vorgehensweise beschränkt. Vielmehr
werden die Ausgangsverbindungen bei etwa 600 bis 850 °C umgesetzt.
Somit liegen die benötigten
Temperaturen deutlich niedriger als die Temperaturen, die zur Herstellung
von Alkalimetall durch carbothermische Verfahren benötigt werden.
Dies führt zu
Kostenersparnissen sowohl bei der Durchführung des Verfahrens als auch
bei der Anschaffung der Reaktoren und gewährleistet einen störungsfreien
Dauerbetrieb.
Am
Beispiel von Alkalimetallcarbonaten, Alkalimetallhydroxiden und
Alkalimetalloxiden wird die Umsetzung in 1 erläutert,
wobei M für
Alkalimetall steht. Als Reaktionsprodukte entstehen Alkalimetallhydrid,
Kohlenmonoxid und gegebenenfalls Wasser. Das entstandene Kohlenmonoxid
kann mit Sauerstoff (beispielsweise Luftsauerstoff) zu Kohlendioxid
umgesetzt werden: CO + ½ O2 → CO2
Die
dabei freigesetzte Wärme
kann zur Beheizung des Gemisches in dem carbothermischen Prozess
verwendet werden. Hierdurch kann Energie eingespart werden. Es ist
ebenfalls möglich
das entstandene Kohlenmonoxid mit Wasserdampf in einer Shift-Reaktion
zu Wasserstoff und Kohlendioxid umzusetzen: CO + H2O → CO2 + H2
Der
Wasserstoff kann wiederum in den carbothermischen Prozess als Ausgangsmaterial
eingesetzt werden.
Sowohl
die Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid als auch die Shift-Reaktion
können nach
bekannten Verfahren durchgeführt
werden.
Die
Wärme,
die für
die Durchführung
des carbothermischen Prozesses notwendig ist, kann durch verschiedene
Verfahren entweder alleine oder in Kombination erzeugt werden. Abgesehen
von der Verwendung der Wärme,
die durch die Umsetzung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid frei wird,
kann Wärme
durch elektrische Beheizung oder durch anderen Verfahren (z.B. Verbrennungswärme, Prozeßwärme aus
anderen Verfahren, etc.) zugeführt
werden. Falls eine elektrische Beheizung gewählt wird, kann dafür Strom
bevorzugt aus Wind-, Wasser- oder Solarenergie verwendet werden.
Alternativ können Wasserstoff
und Sauerstoff, z.B. aus einem Elektrolyseur, in den Reaktor für die Umsetzung
der Alkalimetallverbindung mit der kohlenstoffhaltigen Substanz und
Wasserstoff zugeführt
werden. Dort reagiert der Sauerstoff mit dem in der Umsetzung entstehenden Kohlenmonoxid
und/oder mit Wasserstoff und erzeugt Wärme für die endotherme Reaktion.
Das
in dem carbothermischen Prozess erhaltene Alkalimetallhydrid kann
bis zur gewünschten Herstellung
von Wasserstoff gelagert werden. Hierdurch kann die Herstellung
von Alkalimetallhydrid sowohl zeitlich als auch örtlich von der Herstellung
von Wasserstoff entkoppelt werden. Damit kann beispielsweise Alkalimetallhydrid
zentral hergestellt werden, während
Wasserstoff dezentral vom Endverbraucher hergestellt wird. Alkalimetallhydrid
kann je nach den Erfordernissen des Herstellungsbetriebs beispielsweise
kontinuierlich oder nur wenn ausreichend Energie zur Verfügung steht
(z.B. Windkraftanlagen, Solaranlagen) hergestellt werden, wodurch das
erfindungsgemäße Verfahren
eine optimale Anpassungsfähigkeit
für die
verschiedensten Bedürfnisse
aufweist.
Das
Alkalimetallhydrid kann entweder als solches, in Form von umhüllten Stücken, wie
etwa in
US-A-5,728,464 oder
US-A-5,817,157 beschrieben, oder
in jeder anderen Form vor der Herstellung von Wasserstoff gelagert
werden.
Falls
gewünscht
kann das mit dem carbothermischen Prozess erhaltene Alkalimetallhydrid
vor der Hydrolyse zu einem komplexen Hydrid umgesetzt werden. Komplexe
Hydride sind Hydride mit Alkalimetall und mindestens einem weiteren
Element. Beispiele hierfür
sind bor- und aluminiumhaltige Hydride. Diese können nach bekannten Verfahren,
wie das Schlesinger Verfahren, aus dem Alkalimetallhydrid hergestellt
werden und anschließend
(ggf. nach einer Lagerung) bei Bedarf hydrolysiert werden.
Die
Verfahren zur Durchführung
der Hydrolyse der Alkalimetallhydride oder der komplexen Hydride
sind nicht besonders beschränkt
und hängen
von der Verwendung des Wasserstoffs ab. So soll beispielsweise bei
einem Kraftfahrzeug der Wasserstoff in Abhängigkeit von den starken Lastwechseln
bereitgestellt werden, während
er bei der Verwendung in einer Brennstoffzelle eher mit einer konstanten Rate
bereitgestellt werden soll. Verfahren zur Hydrolyse sind auf den
jeweiligen Fachgebieten bekannt. Gegebenenfalls kann der Wasserstoff
auf den gewünschten
Druckniveau freigesetzt werden.
Der
erhaltene Wasserstoff kann in allen üblichen Anwendungsgebieten
eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Pulvermetallurgie, die
Lebensmittelherstellung, die Herstellung von Kosmetika und Pharmazeutika,
Wasserstofftankstellen, Wasserstoff-betriebene Kraftfahrzeuge, Brennstoffzellen
und dergleichen. Falls gewünscht
kann der Wasserstoff komprimiert oder verflüssigt werden.
Bei
der Hydrolyse fällt
neben Wasserstoff Alkalimetallhydroxid in Form einer wässrigen
Lösung an.
Das Alkalimetallhydroxid kann als Nebenprodukt einer weiteren Verwendung
zugeführt
werden oder nach einer entsprechenden Aufarbeitung in den carbothermischen
Prozess zurückgeführt werden.
Im Falle von Hydroxiden als Alkalimetallverbindung muss die wässrige Alkalimetallhydroxidlösung lediglich
eingedampft werden, wodurch eine besonders einfache Verfahrensführung ermöglicht wird.
Bei anderen Alkalimetallverbindungen als Ausgangsmaterialien in
dem carbothermischen Prozess müssen
weitere Zwischenschritte zur Umwandlung des Alkalimetallhydroxids
in die entsprechende Alkalimetallverbindung durchgeführt werden.
Durch
die Rückführung des
Alkalimetallhydroxids in den carbothermischen Prozess werden Abfälle vermieden,
und es wird eine besonders umweltfreundliche Verfahrensführung erreicht.
Außerdem
ist eine Schonung relativ begrenzter Mineralvorkommen, z.B. Lithiumvorkommen,
durch die Wiederverwendung im Verfahren (Recycling) möglich.
Eine
mögliche
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann anhand des Beispiels einer Wasserstofftankstelle erläutert werden.
Allerdings ist das erfindungsgemäße Verfahren
nicht auf diese Anwendung beschränkt.
In analoger Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren bei mit Wasserstoff
betriebenen Kraftfahrzeugen, Brennstoffzellen und in den oben erwähnten anderen
Anwendungsgebieten verwendet werden.
Alkalimetallhydrid
wird erfindungsgemäß hergestellt
und beispielsweise in Form von Pellets, die gegebenenfalls umhüllt sind,
an eine Wasserstofftankstelle geliefert. Dort kann es zunächst gelagert
werden bis es bei Bedarf, z.B. wenn ein Kraftfahrzeug betankt werden
soll, hydrolysiert wird, um Wasserstoff zu erzeugen. Der Wasserstoff
wird in den Tank des Kraftfahrzeugs gefüllt. Die entstehende wässrige Alkalimetallhydroxidlösung kann
gesammelt und anschließend
an den Hersteller des Alkalimetallhydrids zurückgeschickt werden.
Anstatt
das Alkalimetallhydrid zu hydrolysieren kann es in einer anderen
Ausführungsform
thermisch in Alkalimetall und Wasserstoff umgewandelt werden. Diese
Ausführungsform
wird am Beispiel von Alkalimetallhydroxid in 2 dargestellt. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
ermöglicht
die umweltfreundliche Herstellung von Alkalimetall bei gleichzeitiger
Herstellung von Wasserstoff. Die vorstehenden Ausführungen
bezüglich
der Umsetzung einer Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen
Substanz und Wasserstoff gelten für diese Ausführungsform
analog. Die thermische Umwandlung von Alkalimetallhydrid in Alkalimetall
und Wasserstoff kann nach bekannten Verfahren erfolgen. Die Temperatur
der thermischen Umwandlung hängt
von dem gewählten
Alkalimetallhydrid ab und kann vom Fachmann geeignet gewählt werden.
Das
für das
Verfahren benötigte
Wasserstoff kann durch eine Shift-Reaktion aus dem bei der Herstellung
von Alkalimetallhydrid entstandenen Kohlenmonoxid und Wasserdampf
hergestellt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Kohlenmonoxid
mit Sauerstoff (beispielsweise Luftsauerstoff) zu Kohlendioxid umgesetzt
werden und die entstandene Wärme
kann bei der thermischen Umwandlung des Alkalimetallhydrids in Alkalimetall
und Wasserstoff verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, den
bei der Umwandlung von Alkalimetallhydrid in Alkalimetall entstandenen
Wasserstoff zurückzuführen und bei
der Herstellung von Alkalimetallhydrid als Ausgangsmaterial einzusetzen.