DE2244944B2 - Verfahren zur erzeugung von wasserstoff - Google Patents
Verfahren zur erzeugung von wasserstoffInfo
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Description
45
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung
von Wasserstoff, insbesondere für Brennstoffelemente, durch Reaktion von Magnesium mit Wasser
unter Zusatz wasserlöslicher Chloride. so
In Brennstoffelementen wird durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brennstoff und
einem Oxidationsmittel Strom erzeugt. Einen hohen technischen Stand haben insbesondere Wasserstoff/
Sauerstoff-Brennstoffelemente erreicht, d.h. Systerne, bei welchen Wasse; stoff als Brennstoff und
Sauerstoff oder Luft als Oxidationsmittel verwendet werden. Der anodisch verbrauchte Wasserstoff kann
aus verschiedenen Quellen stammen: reiner Wasserstoff aus Druckflaschen oder kryogenen Tanks.; durch
katalytische Spaltung kohlenwasserstoffhaltiger Verbindungen (Reformierung) sowie durch Hydrazin-
oder Ammoniakspaltung hergestellter Wasserstoff; durch Zersetzung von Hydriden oder Borana ten mit
Wasser oder durch Reaktion von Metallen mit Wasser erzeugter Wasserstoff.
Die letztgenannte Möglichkeit der Wasserstofferzeueune
wird insbesondere bei Wasserstoff/Sauerstoff-Brennstoffelementen für wartungsarmen Betrieb
in Betracht gezogen (vgl. »Chemie-Ingenieur-Technik«, 41. Jahrg., 1969, Seiten 146 bis 154). Als
Metalle werden dabei - aus Gründen der Reaktionsfähigkeit und Kostenersparnis - im wesentlichen Magnesium,
Zink und Aluminium verwendet. Die genannten Metalle entwickeln nun zwar unter bestimmten
Reaktionsbedingungen mit Wasser Wasserstoff aus der DT-PS 956 943 beispielsweise ist bekannt, daß
bei der Einwirkung von Wasser auf Aluminium bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck feinteiliges
voluminöses Aluminiumoxid und Wasserstoff gebildet wird-, bei normaler Temperatur und normalem
Druck entsteht aber Wasserstoff in kaum nennenswertem Umfang. Diese Tatsache beruht darauf, daß
das bei der anfänglicher. Umsetzung mit Wasser gebildete Metallhydroxid eine Schutzschicht um das
Metali bildet, welche den weiteren Angriff des Wassers verhindert, so daß die Reaktion gleich nach Beginn
zum Stillstand kommt. Um die genannten Metalle im größeren Umfang zur Wasserstofferzeugung verwenden
zu können, werden sie deshalb durch Amalgamieren (Bildung einer Metall-Quecksilber-Legierung)
aktiviert. Amalgamiertes Magnesium oder Aluminium beispielsweise reagiert bereit« bei Raumtemperatur
»ebhaft mit Wasser unter Wasserstoffentwicklung, oder es werden an Stelle von Wasser zur
Zersetzung der Metalle Säuren oder Laugen (wie Salzsäure oder Kalilauge) verwendet (vgl. beispielsweise
DT-PS 956123 bzw. FR-PS 985057); hierbei
kommt es zu einer dauernden Wasserstoffentwicklung, da sich im sauren Medium (bei Mg, Zn und Al)
bzw. im alkalischen Medium (bei Zn und Al) die obenerwähnte Schutzschicht nicht ausbilden kann.
Die beiden genannten Möglichkeiten, Amalgamierung bzw. Verwendung von Säuren oder Laugen, sind
aber mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Der Verbrauch ar Quecksilber bzw. an nicht unerheblichen
Mengen von Lauge oder Säure bringt zunächst eine Verteuerung des herzustellenden Wasserstoffes mit
sich. Darüber hinaus ist insbesondere die Verwendung von Quecksilber angesichts seiner Giftigkeit nicht unbedenklich.
Die Verwendung von Säuren oder Laugen andererseits ist vom verfahrenstechnischen Standpunkt
aus betrachtet ungünstig.
Aus der Dt-PS 591753 ist es bekannt, bei der Gewinnung
von Wasserstoff durch Zersetzung von Wasser mittels der Erdalkalimetalle Calcium, Strontium
und Barium die Zersetzung in Gegenwart eines wasserlöslichen Salzes desjenigen Metalls vorzunehmen,
das zur Einwirkung gebracht wird; zweckmäßigerweise soll dabei ein Halogenid verwendet werden. Aus
dieser Patentschrift ist ferner noch bekannt, daß Magnesium eine Magnesiumchloridlösung unter Wasserstoffentwicklung
zersetzt. Es wird dabei aber weiter ausgeführt, daß dieser Vorgang wegen der zu geringen
Reaktionsgeschwindigkeit keine Bedeutung zur Wasserstofferzeugung hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes und
verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff durch Reaktion von Magnesium mit Wasser unter
Zusatz wasserlöslicher Chloride, insbesondere zur Erzeugung von Wasserstoff für Brennstoffelemente,
zu finden, das die bei den bisher verwendeten Verfahren auftretenden Schwierigkeiten vermeidet. Dabei
soll sowohl die Verwendung giftiger Stoffe vermieden und die Möglichkeit geschaffen werden, die Reaktion
ohne Verwendung von Säuren oder Laugen durchzu-
führen, als auch eine große Reaktionsgeschwindigkeit eine weitgehende Hydrolyse des Metalls. Als Füll-
und eine hohe Wasserstoffausbeute gewährleistet stoffe können beispielsweise anorganische Salze die-
werden. nen. Bei Verwendung eines Gemisches aus Metall,
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Kobaltoxid und Chlorid, das zur Wasserstofferzeu-
das Magnesium neben wasserlöslichem Chlorid in Ge- 5 gung mit Wasser zersetzt wird, kann das Chlorid
genwart wenigstens eines Kobaltoxides mit Wasser zur gleichzeitig als Füllstoff dienen.
Reaktion gebracht wird. Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrich-
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können Ko- tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-
balt(II)-oxid CoO, Kobalt(III)-oxid Co2O3 und Tri- fahrens weist ein Reaktionsgefäß auf, welches mit ei-
kobalttetroxid Co3O4 Verwendung finden. Besonders 1° ner Verbindungsleitung an einen Vorratsbehälter
gute Ergebnisse werden mit Co2O3 und Co3O4, insbe- dicht angeschlossen ist. Das Reaktionsgefäß nimmt
sondere mit Co3O4. erzielt. Die Kobaltoxide können Wasser oder eine wäßrige Chloridlösung auf, der Vor-
auch im Gemisch verwendet werden. ratsbehälter dient zur Aufnahme von Metallpulver,
Magnesium reagiert beispielsweise in Gegenwart d.h. Magnesium oder einem Magnesium-Alumivon
Co3O4 und wasserlöslichen Chloriden mit Wasser 15 aium-Gemisch. In der Verbindungsleitung zwischen
unter sehr heftiger Wasserstorfentwicklung. Beim er- Vorratsbehälter und Reaktionsgefäß ist eine Förderfindungsgemäßen
Verfahren kann dabei in der Weise einrichtung zum Transport des Metallpulvers vom
vorgegangen werden, daß pulverfönuigem Magne- Vorratsbehälter in das Reaktionsgefäß vorgesehen,
sium Kobaltoxid und wasserlösliches Chlorid beige- Im oberen Teil des Reaktionsgefäßes ist eine Ableimischt
werden und dieses Gemisch in Wasser einge- 20 tung für den bei der Reaktion entwickelten Wasserbracht
wird. Vorteilhaft kann das Chlorid aber auch stoff angebracht. Die dichte Verbindung zwischen
im Wasser gelöst werden und in diese wäßrige Lösung Vorratsbehälter und Reaktionsgefäß verhindert ein
wird dann ein Magnesium-Kobaltoxid-Gemisch ein- Entweichen des Wasserstoffs an einer anderen Stelle
getragen. Als wasserlösliches Chlorid wird Vorzugs- als an der Wasserstoffableitung am Reaktionsgefäß,
weise Natriumchlorid verwendet; weitere Chloride »5 Die Fördereinrichtung, beispielsweise in Form eisind
beispielsweise Kaliumchlorid und Magnesium- ner Förderschnecke, ist vorteilhaft in Abhängigkeit
chlorid. Als wäßrige Chloridlösung kann beim erfin- vom Druck des Wasserstoffes in der Ableitung des
dungsgemäßen Verfahren vorteilhaft Meerwasser Reaktionsgefäßes regelbar. Dazu kann beispielsweise
verwendet werden. Meerwasser enthält im allgemei- ein die Förderschnecke antreibender Motor durch ein
nen insgesamt etwa 3,5% Salze, vorwiegend in Form 30 an der Wasserstoff ableitung angeordnetes Kontakt von
Chloriden; der Gehalt an Natriumchlorid beträgt manometer betätigt werden.
etwa 2,7 Gewichtsprozent. Die Verwendung von Besonders vorteilhaft, insbesondere bei einem ma-
Meerwasser ist insbesondere von Vorteil beim mariti- ritimen Einsatz und bei Verwendung von Meerwasser
men Einsatz von Brennstoffelementen, beispielsweise als wäßrige Chloridlösung, kann das Reaktionsgefäß
in Unterwasserfahrzeugen sowie zur Stromversorgung 35 als nach unten offenes Rohr ausgebildet sein, das in
von Unterwasserstationen, oder bei der Verwendung das Wasser eingetaucht wird. Auf diese Weise kann
von wartungcarmen Bi cnnstoff elementen in Leucht- der Reaktionsschlamm (Metallhydroxid) in einfacher
bojen. Weise aus dem Reaktionsgefäß ausgebracht werden,
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungs- darüber hinaus erübrigt sich dabei das Einbringen und
form des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dem 40 Nachfüllen von wäßriger Chloridlösung, da stets
Magnesium vorteilhaft Aluminium zugesetzt werden. Meerwasser in das Reaktionsgefäß eindringen kann.
Dadurch kann insbesondere die Ausbeute an entwik- An Hand mehrerer Ausführungsbeispiele und Fi-
keltem Wasserstoff erhöht werden. Vorzugsweise guren soll die Erfindung noch näher erläutert werden,
werden Magnesium und Aluminium in einem Ge- Es zeigt
wichtsverhältnis zwischen etwa 7:1 und 2:6 verwen- 45 Fig. 1 eine Vorichtung zur Durchführung des erdet.
Besonders gute Ergebnisse können bei Verwen- findungsgemäßen Verfahrens,
dung eines Gewichtsverhältnisses Mg: Al zwischen Fig. 2 bis 4 graphisch die Abhängigkeit der Wasetwa 5:3 und 3:5 erzielt werden. Aluminium an sich serstoffentwicklung von den verwendeten Ausgangshat gegenüber Magnesium den Vorteil, daß es pro Ge- materialien.
dung eines Gewichtsverhältnisses Mg: Al zwischen Fig. 2 bis 4 graphisch die Abhängigkeit der Wasetwa 5:3 und 3:5 erzielt werden. Aluminium an sich serstoffentwicklung von den verwendeten Ausgangshat gegenüber Magnesium den Vorteil, daß es pro Ge- materialien.
wichtseinheit eine größere Menge Wasserstoff ent- 50 Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform ei-
wickelt (1 Mol Al, 27 g, liefert theoretisch 33,61 Was- ner Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge-
serstoff, 1 Mol Magnesium, etwa 24 g, nur 22,4 1, mäßen Verfahrens. Oberhalb eines Reaktionsgefäßes
jeweils unter Normalbedingungen). 10, das in Form eines nach unten offenen Rohres aus-
Der Gehalt des Metalls bzw. Metallgemisches, Mg gebildet ist, ist ein Vorratsbehälter 11 angeordnet,
bzw. Mg + Al, an Kobaltoxid beträgt vorteilhaft zwi- 55 Vorratsbehälter 11 und Reaktionsgefäß 10 sind durch
sehen etwa 0,5 und 5 Gewichtsprozent. Der Zusatz eine Verbindungsleitung 12 miteinander verbunden,
einer größeren Menge von Kobaltoxid bringt keine in welcher eine Fördereinrichtung 13 in Form einer
wesentlichen Verbesserungen. Die Menge an verwen- Förderschnecke angeordnet ist. Die Fördereinrichdetem
Chlorid liegt vorzugsweise im Bereich zwischen tung 13 wird durch einen Motor 14 angetrieben. Das
5 und 200 Gewichtsprozent, bezogen auf den Metall- 60 Vorratsgefäß kann auch seitlich vom Reaktionsgefäß
anteil, d.h. Magnesium bzw. ein Magnesium-Alumi- angeordnet sein; die Förderung des Metallpulvers
nium-Gemisch. Ein wesentlich höherer Chloridzusatz kann in diesem Fall beispielsweise mit einem Förderbringt
keine vergleichbaren Verbesserungen, insbe- band erfolgen oder mit einer Düse, durch welche das
sondere in bezug auf die Reaktionsgeschwindigkeit Metallpulver ausgeblasen wird. Das Reaktionsgefäß
und die Menge an entwickeltem Wasserstoff. 65 10 ist in seinem oberen Teil mit einer Ableitung 15
Vorteilhaft können dem Metall Füllstoffe züge- für den während der Reaktion entwickelten Wassermischt
werden. Diese Stoffe verhindern eine Agglo- stoff versehen. An der Ableitung 15 ist ein Kontakt■·
meration der Metallpartikel und gewährleisten somit manometer 16 angeordnet, welches wirkungsmäßig
mit dem Motor 14 verbunden ist. Auf diese Weise ist die Fördereinrichtung 13 in Abhängigkeit vom
Druck des Wasserstoffes in der Ableitung 15 regelbar. Die Regelung kann etwa in der Weise erfolgen, daß
der Motor 14 und das Kontaktmanometer 16 in geeigneter Weise in einem elektrischen Stromkreis angeordnet
sind und der Motor beim Unter- oder Überschreiten eines vorgegebenen Betriebsdruckes für den
Wasserstoff ein- bzw. ausgeschaltet wird; dadurch wird die Wasserstoffentwicklung in Gang gesetzt bzw.
unterbunden.
Vor der Inbetriebnahme wird in den Vorratsbehälter beispielsweise eine Mischung aus Metallpulver und
Kobaltoxid gegeben und das Reaktionsgefäß teilweise mit einer wäßrigen Natriumchloridlösung oder mit
Meerwasser gefüllt bzw. - bei Verwendung eines nach unten offenen Reaktionsgefäßes - in die entsprechende
Flüssigkeit teilweise eingetaucht. Das aus dem Vorratsbehälter geförderte Metall-Kobaltoxid-Gemisch
fällt auf die Wasseroberfläche und es setzt eine stürmische Wasserstoffentwicklung ein. Durch die an
den Pulverkörnern entstehenden Wasserstoffbläschen, welche teilweise an den Körnern haften bleibt,
wird das Pulver kurzzeitig an der Oberfläche festgehalten und sinkt dann langsam nach unten. Bis zum
Erreichen des Bodens des Reaktionsgefäßes ist das Metall fast vollständig verbraucht und zu Metallhydroxid
umgesetzt, welches sich am Boden absetzt. Bei Verwendung eines nach unten offenen Reaktionsgefäßes,
das beispielsweise in Meerwasser eintaucht, sinkt das gebildete Metallhydroxid nach unten ab. Das
Reaktionsgefäß ist in diesem Fall zweckmäßigerweise so lang, daß kein unverbrauchtes Metall das Reaktionsgefäß
verläßt. Die Eintauchtiefe des als Rohr ausgebildeten Reaktionsgefäßes ist wenigstens so
groß, daß der sich einstellende Wasserstoffdruck durch die der Eintauchtiefe entsprechende Wassersäule
kompensiert wird und der Wasserstoff auf diese Weise nicht durch das Reaktionsgefäß nach unten
entweichen kann.
Vergleichende Untersuchungen bezüglich der Ausgangsmaterialien
wurden in einem geschlossenen Reaktionsgefäß bei Raumtemperatur durchgeführt; die
dabei erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt.
In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Wasserstoff entwicklung von der Menge an Kobaltoxid, und zwar
Co3U4, bei konstanter Chloridionenkonzentration
w ledergegeben. Auf der Ordinate ist die Wasserstoffmenge H2 in Litern aufgetragen, auf der Abszisse die
Zeit t in Minuten. Die Kurven wurden bei Verwendung von reinem Magnesium, d.h. Magnesium ohne
Zusatz eines weiteren Metalls, erhalten. Als Reaktionslösung
diente eine Lösung von 1 g Natriumchlorid in 0,5 1 Wasser.
Die Kurven 20,21 und 22 wurden mit MgZCo3O4-Gemischen
erhalten, wobei jeweils zu 8 g Magnesium 0,05 g, 0,3 g bzw. 0,15 g Co3O4 zugesetzt wurden.
Es zeigte sich, daß geringe Mengen an Kobaltoxid genügen, um eine gute Wasserstoffentwicklung zu gewährleisten.
Ohne Kobaltoxidzusatz ist die Wasserstoffentwicklung praktisch gleich Null: nach 30
Minuten hat sich nur etwa 0,11 Wasserstoff gebildet;
bei Kobaltoxidzusatz entwickeln sich zu Beginn der Reaktion pro Minute etwa 2,5 bis 31 Wasserstoff. Die
Menge an gebildetem Wasserstoff wurde mit einer Gasuhr gemessen; der Wasserstoff druck betrug etwa
11 N/cmz. Die Ausbeute an Wasserstoff liegt unter
den genannten Bedingungen bei etwa 60 bis 65%. Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Wasserstoffentwicklung
von der Chloridionenkonzentration bei konstantem Kobaltoxidzusatz. Auf der Ordinate ist wiedcrum
die Wasserstoffmenge H2 in Litern und auf der Abszisse die Zeit t in Minuten aufgetragen. Es wurde
jeweils ein Gemisch von 8 g Magnesium und 0,3 g Co3O4 verwendet, das zu 0,5 1 einer wäßrigen Natriumchloridlösung
gegeben wurde. Die Kurven 30, 31,
ίο 32 und 33 zeigen die Ergebnisse bei einem Zusatz
von 0,5 g, Ig, 2 g bzw. 14 g NaCl, d.h. bei Verwendung von Natriumchlorid in Mengen von 6,25%, 12,5%,
25% bzw. 175%, jeweils bezogen auf Magnesium.
Es zeigt sich, daß mit steigender Chloridkonzentration sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch die
Ausbeute an entwickeltem Wasserstoff zunimmt. Bei einem Gehalt von etwa 2,8 Gewichtsprozent NaCl
(Kurve33),d.h. bei Meerwasserbedingungen, beträgt
die Ausbeute an Wasserstoff nahezu 70%; die Wasserstoffentwicklungsrate beträgt hier anfänglich etwa
4,7 l/min. Ohne Chloridzusatz erfolgt keine nennenswerte Wasserstoffentwicklung: nach 30 Minuten beträgt
die entwickelte Wasserstoffmenge nur etwa 0,151.
»5 Die Ausbeute an entwickeltem Wasserstoff und die
Reaktionsgeschwindigkeit kann weiter gesteigert werden, wenn dem Magnesium Aluminium beigemischt
wird. Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Wasserstoffentwicklung vom Mischungsverhältnis Mg: Al,
wobei jeweils die gleiche Menge an Metallgemisch, nämlich 8 g, verwendet wurde, dem 0,3 g Co3O4 zugesetzt
waren; als Reaktionslösung diente eine Lösung von 14 g Natriumchlorid in 0,5 1 Wasser. Auf der Ordinate
ist wiederum die Wasserstoffmenge H2 in Li-
tern aufgetragen, auf der Abszisse die Zeit (in Minuten.
Kurve 40 gilt für reines Magnesium, d.h. Magnesium ohne Aluminiumzusatz. Die Kurven 41,
42 und 43 geben die Meßergebnisse für Mg/Al-Gemische
mit einem Mg:Al-Gewichtsverhältnis von etwa 5:3,4:4 bzw. 3:5 wieder, d. h. mit einem Aluminiumanteil
im Gemisch von etwa 37,5 Gewichtsprozent, 50 Gewichtsprozent bzw. 62,5 Gewichtsprozent.
Beim Zusatz von Aluminium zu Magnesium wird
somit die Ausbeute an Wasserstoff erheblich gesteigert. Bei einem Gewichtsverhältnis Mg: Al von etwa
1:1 (Kurve 42) beispielsweise beträgt die Wasserstoffausbeute
etwa 86% (bei reinem Magnesium, Kurve 40, etwa 70%); die Wasserstoffentwicklungsso
rate liegt zu Beginn der Umsetzung bei etwa 6,5 l/min. Die Verwendung von Aluminium bringt darüber hin
aus den Vorteil, daß pro Gramm eingesetztes Metall mengenmäßig mehr Wasserstoff erhalten werden
kann. Reines Aluminium, d.h. Aluminium ohne Magnesium, zeigt - auch bei Zusatz von Kobaltoxid und
Chloriden - bei Raumtemperatur mit Wasser keine merkliche Reaktion.
Andererseits ergibt sich auch bei der Umsetzung von Magnesium-Aluminium-Gemischen mit Wasser dann keine meßbare Reaktion, wenn die Umsetzung bei Raumtemperatur zwar in Gegenwart wasserlöslicher Chloride, aber ohne den Zusatz von Kobaltoxid
durchgeführt wird. Ein Mg/Al-Gemisch mit einem
Mg:Al-Gewichtsverhältnis von 2:6 beispielsweise
liefert mit einer kalten 2,8%igen NaCl-Lösung, d.h.
bei Raumtemperatur, keinen Wasserstoff. Bei einer
Temperatur der NaCl-Lösung (Menge: 0,5 1) von 90° C entwickeln 8 g des genannten Mg/Al-Gemi-
sches lediglich 1,95 1 Wasserstoff, d.h. etwa 21%.
Die Ausbeute an entwickeltem Wasserstoff kann beim erfindungsgemäßen Verfahren noch weiter erhöht
werden, wenn die Reaktion bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird. So erhöht sich beispielsweise
bei Verwendung eines Metallgemisches (Zusätze wie oben) mit einem Mischungsverhältnis Mg:Al von
etwa 1:7 die Ausbeute an Wasserstoff von etwa 50% bei Raumtemperatur auf etwa 90% bei einer Temperatur
der wäßrigen Natriumchloridlösung von 80° C.
Die Wirkung der Zusätze, Kobaltoxid und Chlorid, zum Metallpulver beim erfindungsgemäßen Verfahren
dürfte verschiedenartiger Natur sein. Die Chloridionen üben wahrscheinlich eine katalytische Wirkung
in der Weise aus, daß sie die Metallhydroxidschicht angreifen und durchlöchern bzw. deren Ausbildung
verhindern und dadurch die Metalle dem Angriff der Wassermoleküle zugänglich machen. Die katalytische
Wirksamkeit der Kobaltoxide dürfte auf die Bildung von Lokalelementen zurückzuführen sein. Das elektropositivere
Kobalt wird dabei am Magnesiumkorn
metallisch abgeschieden und begünstigt auf Grund seiner geringeren Wasserstoffüberspannung die Wasserstoffentwicklung.
Ein Beweis dafür könnte darin gesehen werden, daß eine besonders gute Aktivierung
der Metalle dann erreicht werden kann, wenn man das Kobaltoxid mit dem Metallpulver innig vermischt,
beispielsweise durch Verreiben. Ein nachträglicher Zusatz von Kobaltsalzen zu einem Gemisch von Magnesium
bzw. Magnesium/Aluminium mit Wasser und
ίο Chlorid ist wirkungslos. Die Chloride dagegen können
sowohl dem Metallpulver als auch dem Wasser zugesetzt werden.
Außer in Brennstoffelementen bzw. in Brennstoffbatterien, welche aus einer größeren Anzahl von
Brennstoffelementen bestehen, kann der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wasserstoff
auch für andere Zwecke verwendet werden. Als besonders geeignet erweist sich das erfindungsgemäße
Verfahren bei der Erzeugung relativ geringer Mengen von Wasserstoff, beispielsweise bei der Wasserstofferzeugung
in Laboratorien.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
•09524/448
Claims (9)
1. Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff, insbesondere für Brennstoffelemente, durch Re- s
aktion von Magnesium mit Wasser unter Zusatz wasserlöslicher Chloride, dadurch gekennzeichnet,
daß das Magnesium in Gegenwart wenigstens eines Kobaltoxides zur Reaktion gebracht
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kobaltoxid Trikobalttetroxid
Co3O4 verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Magnesium Aluminium
zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesium und Aluminium in
einem Gewichtsverhältnis zwischen etwa 7:1 und 2:6 verwendet werden. ao
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis Mg: Al
zwischen etwa 5:3 und 3:5 beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Ko- as
baltoxid etwa zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent beträgt, bezogen auf das Magnesium bzw. Magnesium-Aluminium-Gemisch.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Chlorid in einer Menge zwischen 5 und 200 Gewichtsprozent, bezogen auf das Magnesium
bzw. Magnesium-Aluminium-Gemisch, verwendet wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
als Chlorid Natriumchlorid verwendet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
Meerwasser als wäßrige Chloridlösung verwendet wird.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722244944 DE2244944B2 (de) | 1972-09-13 | 1972-09-13 | Verfahren zur erzeugung von wasserstoff |
NO3282/73A NO135281C (de) | 1972-09-13 | 1973-08-20 | |
GB4096973A GB1420048A (en) | 1972-09-13 | 1973-08-30 | Production of hydrogen |
IT28581/73A IT995285B (it) | 1972-09-13 | 1973-09-05 | Procedimento per la produzione di idrogeno |
SE7312208A SE387925B (sv) | 1972-09-13 | 1973-09-07 | Forfarande for framstellning av vetgas, spec. for brensleceller |
FR7332618A FR2198887A1 (de) | 1972-09-13 | 1973-09-11 | |
US05/397,009 US3932600A (en) | 1972-09-13 | 1973-09-13 | Process for the generation of hydrogen |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2244944A1 DE2244944A1 (de) | 1974-03-21 |
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Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3985866A (en) * | 1974-10-07 | 1976-10-12 | Hitachi Shipbuilding And Engineering Co., Ltd. | Method of producing high-pressure hydrogen containing gas for use as a power source |
DE2521090C3 (de) * | 1975-05-12 | 1978-06-08 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff |
US5308366A (en) * | 1992-11-09 | 1994-05-03 | Rockwell International Corporation | Hot hydrogen production apparatus |
US20010046113A1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-11-29 | Schmidt David G. | Alloy Compositions for use as electrode materials and for hydrogen production |
AU2001271391A1 (en) * | 2000-06-23 | 2002-01-08 | Millenium Energy, Llc | Novel compositions for use as electrode materials and for hydrogen production |
US20020037452A1 (en) * | 2000-06-23 | 2002-03-28 | Schmidt David G. | Novel compositions for use in batteries, capacitors, fuel cells and similar devices and for hydrogen production |
US6582676B2 (en) | 2000-08-14 | 2003-06-24 | The University Of British Columbia | Hydrogen generation from water split reaction |
FR2818628B1 (fr) | 2000-12-21 | 2003-03-07 | Rhodia Chimie Sa | Systeme generateur d'hydrogene et procede d'hydrodeshalogenation |
JP2003226502A (ja) * | 2002-02-06 | 2003-08-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素発生装置及び方法 |
US20040016769A1 (en) * | 2002-03-15 | 2004-01-29 | Redmond Scott D. | Hydrogen storage, distribution, and recovery system |
WO2003078252A2 (en) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | Fuelsell Technologies, Inc. | Method and apparatus for a hydrogen fuel cassette distribution and recovery system |
US7169489B2 (en) * | 2002-03-15 | 2007-01-30 | Fuelsell Technologies, Inc. | Hydrogen storage, distribution, and recovery system |
US7399325B1 (en) | 2002-03-15 | 2008-07-15 | Fuelsell Technologies, Inc. | Method and apparatus for a hydrogen fuel cassette distribution and recovery system |
US20030234010A1 (en) * | 2002-06-25 | 2003-12-25 | Redmond Scott D. | Methods and apparatus for converting internal combustion engine (ICE) vehicles to hydrogen fuel |
US7037483B2 (en) * | 2002-04-23 | 2006-05-02 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for producing high-pressure hydrogen and system for producing high-pressure hydrogen |
US7011768B2 (en) * | 2002-07-10 | 2006-03-14 | Fuelsell Technologies, Inc. | Methods for hydrogen storage using doped alanate compositions |
US6849247B1 (en) | 2002-07-10 | 2005-02-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Gas generating process for propulsion and hydrogen production |
US20040065171A1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-08 | Hearley Andrew K. | Soild-state hydrogen storage systems |
US20060188436A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the production of hydrogen |
US20060180464A1 (en) * | 2003-08-19 | 2006-08-17 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the controllable production of hydrogen at an accelerated rate |
US20050109162A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-05-26 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the reduction of metals |
US20050232837A1 (en) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Tomasz Troczynski | Compositions and methods for generating hydrogen from water |
WO2006072115A2 (en) * | 2004-12-31 | 2006-07-06 | Hydrogen Power, Inc. | Method and composition for production of hydrogen |
US7309479B2 (en) | 2005-06-29 | 2007-12-18 | Samsung Engineering Co., Ltd. | Cobalt oxide catalysts |
US7951349B2 (en) * | 2006-05-08 | 2011-05-31 | The California Institute Of Technology | Method and system for storing and generating hydrogen |
TW200811034A (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-01 | Liung Feng Ind Co Ltd | Method for producing hydrogen by using magnesium scrap and apparatus thereof |
AT504292A1 (de) * | 2006-09-22 | 2008-04-15 | Alvatec Alkali Vacuum Technolo | Wasserstoffgenerator für brennstoffzellen |
US20090280054A1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-11-12 | Parker John J | Composition and process for the displacement of hydrogen from water under standard temperature and pressure conditions |
US20100080755A1 (en) * | 2008-03-05 | 2010-04-01 | Alloy Surfaces Company, Inc. | Composition and process for the displacement of hydrogen from water under standard temperature and pressure conditions and a hydrogen fuel system and methods of using the hydrogen fuel system |
US7976684B2 (en) * | 2008-08-09 | 2011-07-12 | Francisco Rivera Ferrer | Jacketed ultrasound system |
US8668897B2 (en) | 2009-01-05 | 2014-03-11 | Technion Research & Development Foundation Limited | Compositions and methods for hydrogen generation |
WO2018117272A1 (ja) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | バイオコーク技研株式会社 | 水素生成装置および水素生成方法 |
JP6855657B2 (ja) * | 2018-07-04 | 2021-04-07 | 株式会社エスイー | 水素を用いた発電システム、及び、水素発生装置 |
US12012332B1 (en) | 2023-01-30 | 2024-06-18 | Kuwait University | Dual hydrogen and suspension production system using effervescent tablets containing hydrogen active production metallic particles |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1059818A (en) * | 1912-08-26 | 1913-04-22 | Friedrich Bergius | Process for the manufacture of hydrogen from metals and water. |
US2623812A (en) * | 1943-07-08 | 1952-12-30 | Liddiard | Production of hydrogen |
US3017250A (en) * | 1959-09-08 | 1962-01-16 | Universal Oil Prod Co | Continuous process for the production of hydrogen |
US3540854A (en) * | 1967-05-26 | 1970-11-17 | United Aircraft Corp | Metal-water fueled reactor for generating steam and hydrogen |
US3703358A (en) * | 1969-08-21 | 1972-11-21 | Gen Electric | Method of generating hydrogen with magnesium reactant |
-
1972
- 1972-09-13 DE DE19722244944 patent/DE2244944B2/de active Granted
-
1973
- 1973-08-20 NO NO3282/73A patent/NO135281C/no unknown
- 1973-08-30 GB GB4096973A patent/GB1420048A/en not_active Expired
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US3932600A (en) | 1976-01-13 |
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DE2244944A1 (de) | 1974-03-21 |
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