DE112007000487T5

DE112007000487T5 - Vorrichtung und Verfahren zur Synthese von Alan

Info

Publication number: DE112007000487T5
Application number: DE112007000487T
Authority: DE
Inventors: John J. West Hills Vajo; Ping Irvine Liu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-12-18
Also published as: CN101410555A; US20100252444A1; WO2007112203A2; US8608935B2; WO2007112203A3

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Alan (AlH₃) umfassend:
– Bereitstellen einer elektrochemischen Zelle, welche
eine Al umfassende Anode,
eine ein Metall umfassende Kathode,
eine Stromquelle für das Anlegen eines elektrischen Potentials an die Anode und an die Kathode sowie
eine Elektrolytflüssigkeit, welche Aluminiumchlorid enthält,
aufweist,
– Zuführen von Elektronen zu der Kathode und
– Kontaktieren der Kathode mit Wasserstoffgas, um den Wasserstoff zu reduzieren, und, um in der Elektrolytflüssigkeit Hydridanionen herzustellen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Synthese von Alan und Verfahren unter Verwendung desselben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Alan (auch Aluminiumhydrid genannt, welches die chemische Formel AlH₃ aufweist) ist eine mögliche Wasserstoffquelle für zukünftige Brennstoffzellen angetriebene Kraftfahrzeuge. An Bord eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeuges kann Alan zersetzt werden, um Wasserstoff zu ergeben. Ein Nebenprodukt der Reaktion ist Aluminiummetall. Damit Alan in Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugen weithin eingesetzt werden kann, muss das Aluminiummetall mit einer hohen Energieeffizienz wieder zu Alan aufbereitet werden. Das direkte Reagieren von Aluminiummetall und Wasserstoffgas, um Alan herzustellen, ist schwierig, weil die Thermodynamiken nicht günstig sind.
Die Synthese von Alan ist gut entwickelt. Beginnend in den 1960er Jahren (und bis heute fortgesetzt) ist Alan als ein attraktiver Raketentreibstoff erachtet worden. Allerdings gab es bis jetzt keinen Bedarf dazu, Aluminium und Wasserstoff direkt zu reagieren, um Alan zu bilden. Weil das direkte Reagieren von Aluminium und Wasserstoff schwierig ist, sind die Syntheseverfahren des Standes der Technik indirekt. Beispielsweise beginnt die am besten entwickelte Synthese von Alan (AlH₃) mit Aluminiumchlorid (AlCl₃) und Natriumalanat (NaAlH₄). Diese Verbindungen werden in einem Lösemittel, wie beispielsweise in Tetrahydrofuran (THF), gemäß der nachfolgenden Reaktion reagiert: 3 NaAlH₄ + AlCl₃ → 4 AlH₃ + 3 NaCl Reaktion 1,was Alan und das Nebenprodukt NaCl ergibt. Damit dieses Syntheseverfahren eingesetzt werden kann, um Aluminium wieder aufzubereiten, muss das Aluminium zusammen mit dem in der Reaktion 1 erzeugten NaCl zunächst zu AlCl₃ und zu NaAlH₄ verarbeitet werden. Diese Reaktionen können durch etablierte Verfahren durchgeführt werden, sind aber energetisch sehr ineffizient.
Die Thermodynamiken von Alan sind ebenfalls gut untersucht worden. Diese Untersuchungen zeigen, dass die direkte Synthese von Alan aus Aluminium und Wasserstoff gemäß der folgenden Reaktion fortschreitet: Al + 3/2 H₂ → AlH₃ Reaktion 2.
Unter Verwendung des thermodynamischen Berechnungsmoduls in HSC Chemistry for Windows beträgt die Standardenthalpieänderung, ΔH°, für die direkte Bildung von Alan aus Aluminiummetall und Wasserstoffgas gemäß der Reaktion 2–11,3 kJ/mol-AlH₃ oder –7,5 kJ/mol-H₂. Weil ΔH° negativ ist, ist diese Reaktion exotherm, und es kann erwartet werden, dass diese spontan fortschreitet. Weil Wasserstoffgas in eine feste Phase inkorporiert wird, ist allerdings die Standardentropieänderung ebenfalls negativ. Aus HSC: ΔS° = –194,8 kJ/K-mol-AlH₃ oder –129,9 kJ/K-mol-H₂. Folglich beträgt die Änderung der freien Standard-Gibb's Energie, ΔG°, welche durch die nachfolgende Formel: ΔG° = ΔH° – T·ΔS° Gleichung 1wiedergegeben wird, worin T die absolute Temperatur ist, bei 20°C (293 K) +45,5 kJ/mol-AlH₃ oder +30,3 kJ/mol-H₂. Weil ΔG° für ein Fortschreiten einer Reaktion negativ sein muss, tritt die direkte Synthese von Alan gemäß der Reaktion 2 unter Standardbedingungen nicht auf. Ein Fortschreiten der Reaktion 2 kann durch ein Erhöhen des Drucks, bis der Entropieverlust überwunden ist, forciert werden. Die positive ΔG° kann durch Anwenden von sehr hohen Drücken in der Größenordnung von 10⁴ bis 10⁵ Atmosphären überwunden werden. Allerdings ist das Verwenden dieser hohen Drücke energetisch sehr ineffizient, technologisch schwierig und nicht praktikabel. Wegen dieser Beschränkungen ist die direkte Synthese bei hohen Drücken nicht weithin praktiziert worden.
Es gibt andere Probleme, welche mit der Synthese und mit der Speicherung von Alan verbunden sind. Alan zersetzt sich in Wasser. Des Weiteren zersetzt sich Alan bei Temperaturen oberhalb von ungefähr 100°C.
ZUSAMMENFASSUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrochemische Zelle und ein extern angelegtes elektrisches Potenzial, welches verwendet wird, um eine direkte Synthesereaktion anzutreiben, um Alan herzustellen.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden. Es sollte beachtet werden, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anzeigend, nur zum Zwecke der Illustration gedacht sind, und nicht dazu beabsichtigt sind, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, wobei die:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Synthese von Alan gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betanken eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeuges mit Alan enthaltenden Kapseln in einer Auftankstation und des Betreibens einer Brennstoffzelle in dem Kraftfahrzeug unter Verwendung der Kapseln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist und
3 ein Querschnitt einer Alan enthaltenden Kapsel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu beabsichtigt, die vorliegende Erfindung, deren Anwendung oder Verwendungen zu beschränken.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Synthetisieren von Alan direkt aus Aluminiummetall und Wasserstoffgas, welches die unvorteilhaften Thermodynamiken überwindet. Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrochemische Zelle und ein extern angelegtes elektrisches Potenzial, welches eingesetzt wird, um die direkte Synthesereaktion zur Herstellung von Alan anzutreiben. Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten, welche es ermöglichen, dass die elektrochemische Zelle bei Raumtemperatur (oder nahe der Raumtemperatur) betrieben wird.
Die direkte Synthese von Alan ermöglicht es, dass Aluminium, ein Nebenprodukt, wenn Alan zur Erzeugung von Wasserstoff zersetzt wird, effizient wieder zu Alan zurück aufbereitet wird. Ein effizientes Wiederaufarbeiten von Aluminium zu Alan, welches den Zyklus AlH₃ → Al + 3/2 H₂ → AlH₃ komplettiert, würde es ermöglichen, dass Alan recycelbar und daher eine zukunftsfähige Wasserstoffquelle für Transportanwendungen ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die elektrochemische Zelle eine ionische Flüssigkeit, welche eine Mischung aus einem organischen Chloridsalz (R⁺Cl^–) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) sein kann. Beispiele für Ausführungsformen des organischen Salzes (R⁺Cl^–) umfassen 1-(1-Butyl)pyridiniumchlorid (BPC) oder 1-Methyl-3-ethylimidazoliumchlorid (MEIM). In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das AlCl₃ in molaren Mengen zwischen 0 und 1, zwischen 0,2 und 0,9 oder zwischen 0,35 und 0,65 vorliegen. Die Menge von AlCl₃ bestimmt den Schmelzpunkt. Für MEIM-AlCl₃-Mischungen weisen beispielsweise Zusammensetzungen zwischen 0,2 und 0,7 molar Schmelz punkte von weniger als 50°C auf und sind Zusammensetzungen zwischen ungefähr 0,35 und 0,65 molar bei Raumtemperatur flüssig.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die ionische Flüssigkeit Anionen (die negativen Ionen), welche Chloraluminate, wie beispielsweise AlCl₄ ^–, sind. Die chemische Ähnlichkeit von AlCl₄ ^– mit Alan (AlH₃) und die möglichen Reaktionszwischenprodukte bei der direkten Synthesereaktion, wie beispielsweise AlH₄ ^– und AlCl₃H^–, deuten an, dass die direkte Synthese in einer elektrochemischen Zelle auf Basis von ionischer Flüssigkeit auftreten kann.
Die molare Zusammensetzung von AlCl₃ steuert auch die Lewis-Azidität der Flüssigkeit. Flüssigkeiten mit molaren Mengen von AlCl₃ von weniger als 0,5 werden als basisch bezeichnet und solche mit Mengen von mehr als 0,5 werden als sauer bezeichnet. Eine Zusammensetzung von gleich 0,5 ist neutral. Die Azidität wird durch die Anionenzusammensetzung der Flüssigkeit bestimmt. Die Hauptanionen, welche in ionischen Flüssigkeiten auf Basis von AlCl₃ auftreten, sind Cl^–, AlCl₄ ^– und Al₂Cl₇ ^–. Die Lewis-Säure-Base Reaktionen sind: Cl^– + AlCl₃ = AlCl₄ ^– Reaktion 3und AlCl₄ ^– + AlCl₃ = Al₂Cl₇ ^– Reaktion 4.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die elektrochemische Zelle einen Elektrolyten, welcher ein nichtionisches organisches Lösemittel, wie beispielsweise Tetrahydrofuran (THF), zusammen mit gelöstem Aluminiumchlorid (AlCl₃) und Lithiumchlorid (LiCl) enthält.
Das LiCl kann in Konzentrationen von bis zu ungefähr 1,5 M (molar), welches die Löslichkeitsgrenze von LiCl in THF ist, vorliegen. Das AlCl₃ kann in Konzentrationen von vorzugsweise mehr als 0,2 M und weniger als ungefähr 3 M vorliegen. Die Wechselwirkung des LiCl und AlCl₃ wird zu der Ausbildung von AlCl₄ ^–-Anionen führen. Der Elektrolyt könnte ebenfalls gelöstes LiAlH₄ in Konzentrationen von bis ungefähr 1 M enthalten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Anode der elektrochemischen Zelle Aluminium. Diese Anode kann aus dem wiederaufbereiteten Aluminiumpulver durch Verpressen oder durch andere geeignete Mittel gebildet werden. Wenn die Zelle betrieben wird, wird diese Anode verbraucht, weil das Aluminium zu Alan umgewandelt wird. Folglich muss die Anode periodisch oder kontinuierlich ersetzt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Kathode für die elektrochemische Zelle aus Pt oder aus anderem geeigneten inerten Material hergestellt. Andere geeignete Kathodenmetalle schließen wenigstens eines Fe, Mo, W, Zn oder Pd oder Legierungen hiervon ein. Die Kathode arbeitet als eine Hydridelektrode durch Sprudeln von Wasserstoffgas über die Metalloberfläche. Der Wasserstoff wird verbraucht, um Alan herzustellen, aber das Kathodenmetall fungiert lediglich als ein Katalysatormatertal und wird nicht verbraucht.
Während des Betriebs wird das Aluminium an der Anode gemäß den nachfolgenden Gesamtreaktionen oxidiert: Al + 4 Cl^– → AlCl₄ ^– + 3 e^– Reaktion 5und Al + 7 AlCl₄ ^– + 4 Al₂Cl₇ ^– + 3 e^– Reaktion 6.
An der Kathode wird Wasserstoffgas gemäß den nachfolgenden Gesamtreaktionen reduziert: 1/2 H₂ + AlCl₄ ^– + e^– → AlCl₃H^– + Cl^– Reaktion 7und 1/2 H₂ + Al₂Cl₇ ^– + e^– → AlCl₄ ^– + AlCl₃H^– Reaktion 8.
Wenn die Aluminiumoxidation und die Wasserstoffreduktion fortschreiten, werden sich zunehmend wasserstoffreiche Anionen, wie beispielsweise AlCl₂H₂ ^– und AlClH₃ ^–, bilden, und zwar entweder durch die nachfolgend wiedergegebenen Austauschreaktionen: 2 AlCl₃H^– = AlCl₂H₂ ^– + AlCl₄ ^– Reaktion 9und AlCl₂H₂ ^– + AlCl₃H^– = AlClH₃ ^– + AlCl₄ ^– Reaktion 10oder durch Reduktion zu einem Anion, welches bereits Wasserstoff enthält.
Ähnliche Austauschreaktionen können mit Anionen auf Al₂-Basis auftreten. Wenn die Konzentration von wasserstoffreichen Anionen die Löslichkeit überschreitet, wird Alan (AlH₃) durch die Umkehrung einer H/Cl ausgetauschten Version der Reaktion 3 oder 4 wiedergegeben durch: AlClH₃ ^– → AlH₃ + Cl^– Reaktion 11und Al₂Cl₄H₃ ^– → AlH₃ + AlCl₄ ^– Reaktion 12präzipitieren.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 1 umfasst in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung 10 eine elektrochemische Zelle 12, welche einen Zellenbehälter 14, wie zuvor beschrieben, mit einer ionischen Flüssigkeit 16 darin enthält. Es ist eine Anode 18 vorgesehen, welche Al enthalten kann, wie beispielsweise Al, welches aus eingekapselten Alan, welches dazu eingesetzt worden ist, um Wasserstoff zum Antreiben eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeuges zu erzeugen, wiedergewonnen worden ist. Es ist eine Kathode 20 vorgesehen, welche, wie zuvor beschrieben, ein Metall enthalten kann. Es kann eine Quelle für Wasserstoffgas, wie beispielsweise eine komprimierter Wasserstoffbehälter 22, vorgesehen sein und dieser kann beispielsweise durch die Leitung 24 so angeschlossen sein, dass Wasserstoffgas 26 über die Fläche der Kathode 20 gesprudelt werden kann, um wie zuvor beschrieben Wasserstoff zu reduzieren. Es ist eine Stromquelle 28 vorgesehen, wie beispielsweise eine Batterie, und diese ist mit der Anode 18, beispielsweise durch einen Draht 30, verbunden, um Elektronen zu der Anode zu liefern. Die Stromquelle 28 ist ebenfalls mit der Kathode 20, beispielsweise durch einen Draht 32, verbunden, um Elektronen von der Kathode 20 zu sammeln.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 2 wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Wasserstoff an Bord eines Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise eines Personenkraftfahrzeuges, eines Lastkraftfahrzeuges, eines Busses oder eines Militärkraftfahrzeuges, in einem leichtgewichtigen, auf einem entsprechenden Polymermaterial basierenden Behälter 50 gelagert. In diesem Behälter 50 sind Kapseln, welche Alan (AlH₃) enthalten, vorgesehen. Diese Kapseln füllen den Raum und fließen schnell. Die Kapseln weisen eine Polymerhülle mit leicht verpacktem Alan darin auf. Das Hüllenmaterial ist bis wenigstes 100°C stabil und ist gegenüber Wasserstoffgas sehr durchlässig. Das in jeder Kapsel enthaltene Alan wird verarbeitet (Partikelgröße und Dotieren/Katalyse), um die Freisetzung von Wasserstoff bei 60 bis 100°C auf, bezogen auf das Gewicht des Alans, ungefähr 10 Gew.-% zu optimieren. Falls erforderlich, transportiert ein Förderband 52 oder ein anderes geeignetes Transfermittel die Kapseln zu einer Reaktionszone, welche durch Abwärme von der Brennstoffzelle erhitzt werden kann. Beispielsweise wird Kühlflüssigkeit aus der Brennstoffzelle 56 durch die Leitung 57 zu der Reaktionszone geführt, welche einen Wärmeaustauscher 54 aufweist, welcher die Kapseln erhitzt, um Wasserstoff freizusetzen. Das Alan zersetzt sich innerhalb der Kapsel zu Aluminiummetall und zu Wasserstoffgas. Das Aluminiummetall verbleibt in der Kapsel, welche nicht bricht. Der Wasserstoff wandert aus der Kapsel heraus und strömt zu der Anodenseite der Brennstoffzelle. Der freigesetzte Wasserstoff wird der Brennstoffzelle 56 durch die Leitung 58 zugeführt. Die Kühlflüssigkeit verlässt den Wärmeaustauscher 54 durch die Leitung 60 zu einem Kühlmittelaufbewahrungsbehälter oder zu einem zweiten Wärmeaustauscher 62, welcher zusätzliche Wärme aus der Kühlflüssigkeit entfernt. Die Kühlflüssigkeit wird dann durch die Leitung 64 zurück zu der Brennstoffzelle 56 geführt, um dieselbe abzukühlen. Die von Wasserstoff geleerten Kapseln werden durch die Leitung 66 zu dem entsprechenden Behälter 50 zurückgeführt. Eine Membran 76 oder andere Trennmittel trennen die Alan enthaltenden Kapseln von benutzten Kapseln, welche Aluminiummetall enthalten.
Während des Betankens werden die benutzten Kapseln aus dem entsprechenden Behälter 50 durch die Leitung 68 durch Gravität in einen Behälter 70 oder in einen außerhalb der Kraftfahrzeugebene der Tankstation platzierten Tanklastkraftwagen abgeführt.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 3 sind in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Alanpartikel 72 in einer Polymerhülle 80 eingeschlossen. In einer Ausführungsform ist die Hülle 80 hart und kann nicht leicht gebrochen werden und stellt folglich keine Gefahr bei Aufprallsituationen dar. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche 82 der Hülle chemisch behandelt, um die Kapsel hydrophob zu machen. Diese Behandlung verringert die Hydrolysegeschwindigkeit des Alans, wenn die Kapsel zufällig in Kontakt mit der Atmosphäre oder mit flüssigem Wasser gelangt. Alternativ dazu wird über der Polymerhülle 80 eine zweite poröse hydrophobe Hülle 84 ausgebildet.
Wenn dieser voll mit benutzten Kapseln ist, kehrt der Tanklastkraftwagen zu einer Wiederaufbereitungseinrichtung zurück. Der erste Schritt bei der Wiederaufbereitung ist die Abtrennung des Hüllenmaterials von dem Al-Metall, beispielsweise durch Aufschneiden der Kapseln. Das Hüllenmaterial wird recycelt, um neues Alan einzukapseln. Das Aluminiummetall wird mit Wasserstoff unter Verwendung des zuvor beschriebenen elektrochemischen Verarbeitens reagiert. Nach der Synthese wird das Alan in die (recycelten) Polymerhüllen eingekapselt und unter Verwendung von Tanklastkraftwagen zu den Tankstationen geliefert.
Es kann mehrere Vorteile geben, Alan für die Wasserstoffspeicherung an Bord von Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugen zu verwenden. Zunächst kann Alan, bezogen auf das Material, 10 Gew.-% Wasserstoff enthalten, was verglichen mit den meisten Wasserstoffspeichermaterialien viel ist. Zweitens kann das Gesamtwasserstoffspeichersystem (im Gegensatz zu dem Alanmatertal alleine), wenn das Alan in Polymerhüllen eingekapselt ist und in einem entsprechenden leichtgewichtigen Behälter gelagert wird, volumetrisch und gravimetrisch viel effizienter sein als Behälter, von denen gefordert wird, dass diese hohen Drücken widerstehen. Drittens kann Alan unter Verwendung von Abwärme aus der Brennstoffzelle zersetzt werden. Die Zersetzungsreaktion kann durch die besondere Form (Kristallstruktur) von dem verwendeten Alan, durch die Zugabe von Katalysatoren und durch das Maßschneidern der Partikelgrößen eingestellt werden. Das Freisetzen von Wasserstoff aus Alan unter Verwendung der Abwärme aus der Brennstoffzelle bedeutet, dass keine zusätzliche Energie (das heißt aktive Wärme) für das Wasserstoffspeichersystem benötigt wird. Dies erhöht die Wirksamkeit des Gesamtsystems. Viertens kann das Betanken durch die physikalische Zugabe von mehr Alankapseln in einen leeren Brennstofftank erreicht werden. Im Unterschied zu Wasserstoffspeicheroptionen, welche an Bord eine chemische Hydrierung eines dehydrierten Speichermaterials erfordern, kann das einfache physikalische Befüllen eines Tanks sehr schnell sein, benötigt dies keine hohen Wasserstoffdrücke und erfordert dies kein zusätzliches Kühlen. Diese Unterschiede vereinfachen das Betanksystem und verbessern auch die Energie-, volumetrische und gravimetrische Effizienz.
Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und folglich ist es beabsichtigt, dass Variationen hiervon, welche nicht von dem Geist der vorliegenden Erfindung abweichen, in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen. Solche Variationen werden nicht als eine Abkehr von dem Geist und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung betrachtet.
Zusammenfassung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrochemische Zelle und ein extern angelegtes elektrisches Potenzial, welches verwendet wird, um eine direkte Synthesereaktion anzutreiben, um Alan herzustellen.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Alan (AlH₃) umfassend: – Bereitstellen einer elektrochemischen Zelle, welche eine Al umfassende Anode, eine ein Metall umfassende Kathode, eine Stromquelle für das Anlegen eines elektrischen Potentials an die Anode und an die Kathode sowie eine Elektrolytflüssigkeit, welche Aluminiumchlorid enthält, aufweist, – Zuführen von Elektronen zu der Kathode und – Kontaktieren der Kathode mit Wasserstoffgas, um den Wasserstoff zu reduzieren, und, um in der Elektrolytflüssigkeit Hydridanionen herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Elektrolytflüssigkeit des Weiteren ein organisches Chloridsalz enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Elektrolytflüssigkeit des Weiteren wenigstens eines von Hydridaluminatanionen oder Haloaluminatanionen enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das organische Chloridsalz wenigstens eines von 1-(1-Butyl)pyridiniumchlorid (BPC) oder von 1-Methyl-3-ethylimidazoliumchlorid enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrochemische Zelle einen Behälter umfasst, und, wobei die Elektrolytflüssigkeit in dem Behälter gehalten wird, und des Weiteren umfassend eine Wasserstoffquelle sowie eine Leitung von der Wasserstoffquelle in den Behälter, welche derart angeordnet ist, dass Wasserstoffgas von der Wasserstoffquelle über die Kathode perlt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aluminium der Anode Aluminium enthält, welches aus von Wasserstoff befreitem Alan wiederaufbereitet worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kathode wenigstens eines von Pt, Fe, Mo, W, Zn oder Pd enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Elektrolytflüssigkeit wasserfrei ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Al aus dem von Wasserstoff befreiten Alan wiederaufbereitet worden ist, wobei das Metall wenigstens eines von Pt, Fe, Mo, W, Zn oder Pd enthält, wobei die Stromquelle eine Batterie aufweist, wobei die Elektrolytflüssigkeit des Weiteren Hydridaluminatanionen und Haloaluminatanionen enthält, des Weiteren umfassend einen Behälter, wobei die Elektrolytflüssigkeit in dem Behälter gehalten wird, des Weiteren umfassend eine Wasserstoffquelle und eine Leitung von der Wasserstoffquelle in den Behälter, welche derart angeordnet ist, dass Wasserstoffgas von der Wasserstoffquelle über die Kathode perlt, des Weiteren umfassend Strömen von Wasserstoffgas von der Wasserstoffquelle durch die Leitung, um Wasserstoffgas über die Kathode zu perlen, um den Wasserstoff zu reduzieren und in der Elektrolytflüssigkeit Hydridanionen herzustellen, so dass das Alan in der Elektrolytflüssigkeit präzipitiert wird, und wobei das Verfahren bei ungefähr Raumtemperatur und ungefähr atmosphärischen Druck durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen von Alan (AlH₃) umfassend: – Bereitstellen einer elektrochemischen Zelle, welche eine Al umfassende Anode, eine ein Metall umfassende Kathode, eine Stromquelle sowie eine Elektrolytflüssigkeit, welche ein nichtionisches organisches Lösemittel, AlCl₃ und LiCl enthält, aufweist, – Zuführen von Elektronen von der Stromquelle zu der Kathode und die Stromquelle erhält Elektronen von der Anode und – Kontaktieren der Kathode mit Wasserstoffgas, um den Wasserstoff zu reduzieren, und, um in der Elektrolytflüssigkeit Hydridanionen herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das LiCl in einer Konzentration von bis zu ungefähr 1,5 molar vorliegt und das AlCl₃ in einer Konzentration von ungefähr 0,2 molar bis ungefähr 3 molar vorliegt.
Vorrichtung zur Synthese von Alan (AlH₃) umfassend: – eine elektrochemische Zelle, welche eine Al umfassende Anode, eine ein Metall umfassende Kathode, eine Stromquelle für das Anlegen eines elektrischen Potentials an die Anode und an die Kathode und eine Elektrolytflüssigkeit, welche Aluminiumchlorid enthält, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Elektrolytflüssigkeit des Weiteren ein organisches Chloridsalz enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Elektrolytflüssigkeit des Weiteren Haloaluminatanionen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Elektrolytflüssigkeit des Weiteren Hydridaluminatanionen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Elektrolytflüssigkeit ferner Hydridaluminatanionen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das organische Chloridsalz wenigstens eines von 1-(1-Butyl)pyridiniumchlorid (BPC) oder von 1-Methyl-3-ethylimidazoliumchlorid enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die elektrochemische Zelle einen Behälter umfasst, und, wobei die Elektrolytflüssigkeit in dem Behälter gehalten wird, und des Weiteren umfassend eine Wasserstoffquelle und eine Leitung von der Wasserstoffquelle in den Behälter, welche derart angeordnet ist, dass Wasserstoffgas von der Wasserstoffquelle über die Kathode perlt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Aluminium der Anode Aluminium enthält, welches aus von Wasserstoff befreitem Alan wiederaufbereitet worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Kathode wenigstens eines von Pt, Fe, Mo, W, Zn oder Pd enthält.