DE2615630A1

DE2615630A1 - Vorrichtung und verfahren zur hydridspeicherung und zum waermeaustausch

Info

Publication number: DE2615630A1
Application number: DE19762615630
Authority: DE
Inventors: Donald B Mackay
Original assignee: Billings Energy Research Corp
Current assignee: Billings Energy Research Corp
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-09
Publication date: 1976-11-04
Also published as: GB1531862A; DE2615630C2; JPS614100U; JPS51128713A

Description

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DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF Rechtsanwalt B. LANGHOFF*

MÜNCHEN 81 · WISSMÄNNSTRASSE 14

München, den 9. 4. 1976 Unser Zeichen: 42 - 1623

Billings Energy Research Corporation, 2000 North Columbia Lane Provo, Utah 84601, USA Vorrichtung und Verfahren zur Hydridspeicherung und zum Wärmeaustausch

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Speichern von Wasserstoff in einem und zum Gewinnen desselben aus einem hydridhaltigen Material.

Aufgrund der Verknappung von Kohlenwasserstoffkraftstoffen und der trkenntnis , daß der Vorrat an derartigen Kraftstoffen eines Tages erschöpft sein würde, besteht großes Interesse daran, andere Kraftstoffe zu finden und zu entwickeln. Ein solcher anderer Kraftstoff, dessen Verwendungsmöglichkeit zwar seit langem bekannt, aber noch nicnt verwirklicht ist, ist Wasserstoff. Wasserstoff als Kraftstoff ist desnaljb besonders günstig, weil er in ausreichender Menge vorhanden ist, weil herkömmlicne Verbrennungsmotoren leicht auf den Verbrauch von Wasserstoff umgestellt werden können und weil hierbei, im Gegensatz zu Benzin, eine größere Ausbeute des Wasserstoffs zum Antrieb der Maschinen erfolgt, und schließlicn, weil das Verbrennen von Wasserstoff in solchen Maschiren auf senr umweltfreundliche Art gescnierit (vgl. US-PA 554,533). iJie Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff ist nicht auf Verbrennungsmotoren be-, sondern erstreckt sich aucn auf industrielle Verwendung,

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Kraftstoffzellen und bewegliche und unbewegliche Heizeinrichtungen, schließlich kann Wasserstoff überall dort verwendet werden, wo zur Zeit Erdgas, Propangas oder dgl. verwendet wird.

Eines der Probleme, weshalb sich die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff bisher nicht durchgesetzt hat, liegt in der Schwierigkeit, Wasserstoff wirksam und sicher zu speichern. Die Speicherung von Wasserstoff in flüssiger Form ist kostspielig, da viel Energie erforderlich ist, um Wasserstoff in flüssige Form umzuwandeln, und die Überführung des flüssigen Wasserstoffes von einem Behälter in einen anderen führt zu einem Verlust einer großen Wasserstoffmenge in die Atmosphäre. Auch müssen Behälter für flüssigen Wasserstoff besonders gut isoliert und stabil sein, um einen Verlust an Wasserstoff aufgrund von Verdunstung oder Kochen zu verringern. Die Speicherung von Wasserstoff in gasförmiger Form erfordert äußerst schwere und sperrige Behälter und ist deshalb für übliche Verwendungszwecke ungeeignet.

Die Verwendung von Hydridmaterial (damit sind alle Metalle, Metallgemische oder andere Materialien gemeint, die Wasserstoff absorbieren und festhalten können) ist eine wesentliche Neuerung bei den Bemühungen, Wasserstoff für Verbraucherzwecke zu lagern. Hydridhaltige Materialien entnalten z.B. Eisentitan, Miscnmetallnickel und iiiob. Zum Speichern des Wasserstoffes in dem Hydridmaterial (manchmal "Hydrieren" des Materials genannt) wird zunächst die Temperatur des Materials gesenkt und dann Wasserstoffgas unter Druck in Kontakt mit dem Material gebracht, «enn das Hydridmaterial den Wasserstoff absorbiert hat, wird das Marerial unter Druck in einem Benälter vers'iegeit, so daß das Material in hydratiertem Zustand erhalten bleibt, bis der wasserstoff ir. der Folge benötigt wird. ^'ie Gewinnung oder Entnahme des Wasserstoffes erfordert ein Verwahrer, iüi wesentlichen entgegengesetzt z\. lern S; -: icherungsver-"ahren, ·:.:ι. das nydridnaitige Material wire erhitz* und ein Teil e; ~L-Vaz'r.~3 Ir ze::, behälter, in dem sich da=" hydric/.altige Material -etincet, xeserut,

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Herkömmliche Vorrichtungen zum Aufnehmen des hydridhaltigen Materials und Speichern des Wasserstoffes bestehen aus einem Lagerbehälter, durch den mehrere Leitungen laufen. Das hydridhaltige Material wird in den Behälter gegeben und ein Wärmeaustauschmedium durch die Leitungen geleitet, entweder um das Hydridmaterial abzukühlen, wenn Wasserstoff gespeichert, oder um es zu erhitzen, wenn er freigegeben werden soll. Ein Nachteil bei derartigen Vorrichtungen besteht aufgrund der Geometrie der Leitungen in Bezug auf das hydridhaltige Material darin, daß ein Teil des hydridhaltigen Materials zu weit von den Leitungen entfernt liegt, um Wasserstoff richtig zu absorbieren oder freizugeben. Weil nämlich der Wärmeübertragungsweg zwischen dem Wärmeaustauschmedium und einem Teil des hydridhaltigen Materials lang ist, wird entweder der Wasserstoff nicht aus diesem absorbiert oder freigegeben, oder die für eine richtige Absorption oder Freigabe erforderliche Zeit ist länger als wünschenswert. Erhöht man die Anzahl der Leitungen, verbessert man diesen Zustand natürlich, gleichzeitig nimmt aber der Raum in dem Behälter zum Aufnehmen des Hydridmaterials ab, und das Gewicht und auch die Herstellungskosten des Behälters steigen.

Ein weiteres Problem bei den bekannten Behältern besteht in der Erhöhung der Temperatur (bei der Wasserstofflagerung) oder der Senkung der Temperatur (während der Wasserstoff-Freigabe), wenn das Wärmeaustauschmedium durch den Behälter läuft. Insbesondere nimmt der Wärmeaustauschgrad ab, wenn das Wärmeaustauschmedium durch den Behälter läuft, so daß die Absorptions- und Freigabewirkung bei dem Hydridmaterial nahe bei dem Ausgangsende des Behälters verringert und möglicherweise zu gering ist für eine vollständige Verwendung derartigen Hydridmaterials.

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uivische Ansicht bzw. einen

weiteren sbgeän-

usfizrirungsfor-ir:

rocr.er.. einer AusJ'-:.·:::".;":.^:''·."'"^ ycrii und zur *£riss^;ti:r"^i _r, _; ir welchen: n.ehrsr- Lz. ^ll^g w3rn:i£e) 5e::S.l~er ; en^eoriri'i"

orrichtung

peichern von

sus einem iSnglicaen Gehäuse inärisciis iode^ kegeistumpfs-s B-shSiter 6 sind in aeE /lind^iscnen Aohser in: *cs-

:iali:er 10 Ειη^ώ; äii zvis
aen BehSlter~ und l:-~. VL*:

die Bereiter f r.;,c_-" nur i:\ ;--:-':~nd vcr^ir.r"'" ■"·- iond.*i"n auch von cer Wände" ;"?: Seiiiussc ί ~v /;.I.V5r.■_ '."r"" ,-..sise sind die Abs"tands~

:.: j-j-:..:cI:I;^:;-j-;-:'.. Behältern β und zwischen ' isc ί-5ΐ:.ΐ/.'.ΐ-€-ϊ £ ~.ngeorc:r;S"i sind, wie aus r"_'. 1 ?;^?ienüli;d :..·" Di,;?■;·. /l--.-ui.r;CsI;£.r."Jsr- bewirken=. da£ aas wär¹-n:s=ustcUäc^i ίί:~: un™sr: :Lndsr™ uir. die 5sh£lter fließen kann. Das Wärv.5u;TsUi;h^s;:-v: z-i-L^r^H durch ein Einls-iroh« I^ in das Gehäuse 2. srrl^zr dort uc dds Ξ shelter c und gelang": duron ein Auslaßrohr i? wieder n^cn. drauiisn. wis durch Pfeile angedeutet ist»

Es sird ferner FC;HtsiLs Z7, ur: die InrisnflEoiie des Senäuses 2 ver-Teilu jeweils swisohen zwei ienecnibaruen Behältern 6 vorgesehen. ZLe.SB Füllteile 12 erstrec":er. si or. längs des Behälters 2 und sind so gestalte-. da£ sie das uuroh das Gehäuse 2 strömende Wärme-, austauschmediuir. dicht an den Behältern 6 ent langführ an»

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In den Behältern 6 ist Hydridaat-spial 26 enthalten₉ welches Wasserstoff absorbieren und freigeben kann, je nachdem, ob es abgekühlt oder erhitzt wird. Wasserstoffgas gelangt durch einen Verteiler 30 in die Behälter 6. Der Verteiler ist am Auslaßende durch das Gehäuse 2 hindurch mit den Enden der Behälter 6 verbunden. Dieser Verteiler 30 ist über Öffnungen in den Enden der Behälter 6 · an diese angeschlossen, so daß Wasserstoff durch den Verteiler in die Behälter gelangen kann.

Die vorstehend beschriebene Anordnung bildet eine einfache, kompakte und wirksame Vorrichtung für die zeitweise Speicherung von Wasserstoff. Die Anlagerung geschieht auf einfache Weise, indem Wasserstoffgas in den Verteiler 30 geleitet wird, während ein Wärmeaustauschmedium, wie z.B. Wasser oder Luft, in das Einlaßrohr 14 gefüllt wird, durch das Gehäuse 2 strömt, mit den Behältern 6 in Berührung kommt und das Gehäuse durch das Auslaßrohr 18 wieder verläßt. Das Wärmeaustauschmedium absorbiert die von. dem Hydridmaterial 26 freigewordene Wärme, wenn der Wasserstoff von demselben absorbiert wird. Sobald das Hydrieren beendet ist, wird ein Ventil 34 geschlossen, um zu verhindern, daß Wasserstoff entweicht, bevor er tatsächlich gebraucht wird.

Der im allgemeinen runde Querschnitt der Behälter 6 ex^leichtert den raschen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeaustauschmedium und dem Hydridmaterial, da dieses dem Warmeaustauschmedium gleichmäßig und stetig ausgesetzt ist. Aufgrund dieser runden Gestaltung hat nämlich das Hydridmaterial, das in bestimmtem radialen Abstand und Querschnitt in den Behältern ist, im wesentlichen denselben Abstand von dem Warmeaustauschmedium wie jegliches andere Hydridmaterial, das in demselben radialen Abstand und Querschnitt liegt. Die runde Gestaltung erhöht außerdem die Druckbeständigkeit der Behälter. _ü

Die Anordnung des Verteilers 30 am Ausgangsende des Gehäuses.2 erleichtert die Absorption von Wasserstoff am Ausgangsende der

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ÖAD ORIGINAL ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Speicherung von Wasserstoff 'ine zum Wärmeaustausch zu schaffen, in der Wasserstoff i~ dem Hyiridniaterial in der Vorrichtung schnell und wirksam absorbis^t und freigegeben wird.

Ferner seil ein Wärmeaus tauschrnedium durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geleitet werden, welches das Hydridmaterial gleichmäßig ernitzt oder abkühlt.

Der Behälter zur Aufnahme des Hydridmaterials hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, so daß das Material gleichmäßig dem Wärmeaustauschmedium ausgesetzt ist, das durch den Sehälter geleitet wird.

Derartige Behälter sollen einen hohen Druck aushalten und mit einem Minimum an Baumaterial auskommen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform soll das hydridhaltige Material derart einem Wärmeaustauschmedium ausgesetzt werden, daß eine inuner kleiner werdende Menge des hydridhaltigen Materials dem an ihm vorbeiströmenden Wärmeaustauschmedium ausgesetzt

Jie Erfindung geht aus von einem Wasserstoffspeicher, mit mindestens einem ein wasserstoffbindendes Material enthaltenden Behälter, der mit einem Anschluß zum Zuführen und Entnehmen von Wasserstoffgas versehen ist, und mit einer Wärmetauscheinrichtung zum Zuführen oder Entziehen von Wärme von dem Behälter und löst dia gestellte Aufgabe dadurch, daß der Behälter eine kreisförmige Querschnittsform hat und daß die Wärmetauscheinrichtung so ausgebildet ist, daß ein Wärmetauschmedium in die Nähe des Behälters geleitet wird und daß das wasserstoffbindende Material an Stellen gleicher radialer Entfernung und gleichen Querschnitts denselben Abstand von dem Wärmetauschmedium hat.

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f Γ «" Γ" λ «-, λ

ν* j \j> J

Wassers toff gas wird in den Behälter geleitet,; während sin Kühlmedium in die Nähe des Behälters gelangt-., und es wird aus dem Be~ halter abgezogen« wenn ein HsissisciuH in die Hähe dss Behälters gelangt _t

Bei anderen Aus führung s formen,; bei dens·: sin 'Wär-msaustauschmediuni in die Nähe eines Behälters gelangen SoIl₅ wir-d da? Medium auf die Außenfläche des Behälters aufgebracht,- odsj? das Hsdiusn wird in eine Leitung gefüllt_s die sich im wsse-tlichen mitton durch den Behälter erstreckt, oder beides, SeE~£ siner besonder-Gn ^usführungsform ist der Behälter, der das hydr'idhaltige Material enthält_s so beschaffen j daß der WSrmeüssrtragUKCsweg zwischen den: Wärmeaustausch· mediuni und den hydridhaltigen Material sbnisiint,. wenn das MediuE durch den Behälter oder den Behälter entlang strößt=

Die Erfindung ist nachstehend anhand sohe5n£.*cier:V.c:." Z-;.i.,.-^nunger· an mehreren Ausführungsbeispielen erg&nsend beichri-^.ven^ Es neigen;

Fig- i eine BersOshtivische Seitenansicht-, teil^eiss ^3~ brocher. ₃ der Vorrichtung zum Spsicher-n ^/on Evdrid und sum Wärmeaustausch gemäß der Erfindung;;

Figc 2 eine perspektivische Seitenansicht, teilweise gebrochen, einer abgeänderten Aus führung = ferst d=sr Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3/l und 3E eine perspektivische bzw= sins Axiaischnittansicht einer abgeänderten AusführunEsforiB der Vorrichtung nach der Erfindung^

Fig. ^ einen asiialen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung_s

Fig. 5A und 5B einen Axialschnitt bzw« einen Querschnitt des hinteren Bereichs einer Zusatzausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindungj

Behälter* 6, während sonst nur eine langsame und unvollständige Absorption stattfinden WUrGs₉ da die Wärme durch das Wärmeaustaus chniedius absorbiert würde₉ wenn dieses sich in Richtung des Ausgangsendes bewegt.

Die Einführung von Wasserstoff ~.n Ende der Behälter 6 erleichtert die Wärmeübertragung durch die 3s*-7egung des Wasserstoffes, so daß mehr Wasserstoff absorbiert wird_s trotz des am Ausgangsende vorliegenden geringeren Temperaturunterschiedes zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Hydridmaterial.

Fig. 2 ist eine perspektivische; teilweise gebrochene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bestehend aus mehreren in einem Gehäuse 42 angeordneten Behältern 40. Jeder Behälter M-O ist im wesentlichen rund oder kegelstumpf förmig gestaltet,und alle Behälter liegen, wie in Fig. 2 zu sehen ist, dicht nebeneinander. Trotz dieser dichtgepackten Anordnung bestehen noch Zwischenräume zwischen benachbarten Behältern und zwischen Behältern und Gehäuse 42. Auch hier können Füllstreifen 46 an der Innenfläche des Gehäuses 42 vorgesehen sein, um einen Weg zwischen nsbanelnanderlisgandsu Behältern 40 freizulassen.

Wie bei der vorrichtung nach FIg. 1 gelangt ein Wärmeaustauschme-. dium in das Gehäuse 42 und strömt zwischen und um die Behälter 40. -Jeder- Behälter 40 weist jedoch noch eine Leitung 44 auf, die sich durch dia Kitte und entlang der Länge der Behälter erstreckt und auch Wärmeaustauschniediuni führt. Somit Ist das Hydridmaterial 10 in den Behältern 40 sowohl dem durch die Leitungen 44 fließenden Wärmeaustauschmedium als auch dem entlang der Außenflächen der Behälter strömenden Wärmeaustauschmedium ausgesetzt. Hierdurch werden Absorption und Freigabe von Wasserstoff aus dem Hydridmaterial wesentlich verbessert.

Die Speicherung und Freigabe von Wasserstoff geschieht wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1. Wasserstoffgas wird in einen Verteiler 52 gegeben, der mit Öffnungen ",- /;;■:- Enden der Behälter 40 durch das Ausgangsende des Gehäusee '-:2 VGv*~i^:i:-,- ist. Sobald

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Wasserstoff gas in den Verteiler 52 und die Bshaltsi? ^Q gelangt _s wird ein Kühlmedium um und durch die Behältst ^Q geleitet _s üi die von Go«! Hydridraetsrial abgegeben© tsJs2?iiis su absorbieren ₅ wenn ss den Wasserstoff absor-bier-tc Zur- Fr-sigabs von Wassers te ff aus d&:~; Behältern ^O wird ein Hsizsiedium in und uan die Behältst 40 gelsnlst so daß das Hydridmaterial den Wasserstoff fv-sigibtg der- dann durch den Verteiler- 52 abgssogen wird..

Figo 3 zeigt eine weitere Ausführung©form der- "orr-iohtung nach der Erfindung, bestehend aus einem kegeist-aiEpffGr-migen Behälter-6O₁ welcher das HydEddm&terdaL 6 6 ciufnimmto Die Enden der Behälter können konvex oder- konkav gestaltet sein ο Durch den Behälter 60 erstreckt sich entlang seiner- Achs® eine Leitung 62 zur Aufnahme und Weit einführung d®s tJä^HiSGiuetauschissdiums. Das Wärmeaustauschmedium wird in das linke Ende d£"- L^itung 62 ©ingsLsitet_s fließt hindurch und verläßt dis Leitung &n, rechten Ende_s wie. inden Fig, 3Ä und SB durch Pfeile angedeutet ist= Der Wass?.r'S-toff gelangt durch ein Röte· 6^₅ das nahe, aia Ausgängsende de-E Behälters 60 angeordnet ist_s in den Behälter baw. wieder aus ihm heraus. An der Verbindungsstelle zwischen Rohr 81 und Behälter 60 ist ein Filter 68 vorgesehen j der verhindert;, daß das Hydrddmatsr-ial 66 durch das Rohr nach au^en gelangt. Wenngleich *ii®s in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigt ist₃ können auch dort an den Verbindungsstellen zwischen den Rohren und den Behältern für· das Eydridmaterial entsprechende Filter vorgesehen seine

Wie aus Fig. 3B an-besten ersichtlich ist_B befindet sich am Einlaßende der Leitung 62 eine größere Menge Hydrddmaterdal 66 als nahe beim Auslaßende der Leitung^ Mit anderen Worten_s wenn das Wärmeaustausshmedium vom Einlaß zum Auslaß durch die Leitung 62 strömt j nimmt die durchschnittliche Länge des Wärmeübertragung»- weges vor* dem Medium su dem Hydsddmaterial 66 kontinuierlich ab. Obwohl also die Hydridmenge ■ " am Einlaßende zum Behälter

sy ü-' s.· ο ο ¹J- ei - '"-.'

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"^cri^£':?£.tsrii' ■■--- unc der c^::'-r "''.-C L-ciü-uis: 52 ströiiisnden wsrmeaus-

.crc Katsrxci-. unx dsm :A^rärr.".8i.^:i£tau£ci"iriisdiuni sntXang der Länge dss :-shaltSr⁵S cC r.u3g3glichen^r ist_s doh-- Absorption und Freigabe ξ~ζζ2'2 durch das E^dridniLtcrial gsschehen ini we—

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^sichern c:n /Jasssrstoff c:::d oux KIrJKSaUSt=IUSCh₀ Hit dieser¹ ?Grri ins kann -sircs g^SBere Menge Kyiä/ridiEstsriälE einem WSriiie- :ätäU3chi3;2diuni ausgesetzt ^srden» wenn der Temperaturunterschied ischen dsn: Katerisl und d^E KsdiciE großer ist_s und eins kleinere nge dieses Ilätsr-ials wird d^jn viäiissäustsusOhHisdiuE: cusgasetat, nn dieser Tsrixsrsturunte^sohied ciöniEErt <,

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Pie Vorrichtung nach Fig. 4 umfaßt ein Gehäuse 70, ein mit einem Ende des Gehäuses 70 verbundenes Einlaßrohr 72 und ein mit dem anderen Ende des Gehäuses 70 verbundenes Äuslaßrohr 74. In dem Gehäuse 70 befindet sich ein Behälter 76 für das Hydridmaterial, der im allgemeinen kegeistumpfförmig gestaltet ist, wobei das breitere Ende des Behälters in der Nähe des Einlaßrohres 72 und das schmalere Ende des Behälters in der Nähe des Auslaßrohres 7¹+ liegt. Durch das Gehäuse 70 hindurch erstreckt sich ein Rohr nach innen in den Behälter 76, durch welches Wasserstoff in den, Behälter und aus diesem heraus geleitet werden kann. An der Verbindungsstelle zwischen Rohr 78 und Behälter 76 ist ein Filter 79 angeordnet. Wie in Fig. 4 durch Pfeile angedeutet ist, gelangt das Wärmeanstauschmedium durch das Einlaßrohr 72 in das Gehäuse und strömt um den Behälter 76 und von dort durch das Auslaßrohr 74 wieder nach draußen. Wie bei der Anordnung nach Fig. 3 ist eine größere Menge Hydridmaterials dem Wärmeaustauschmedium ausgesetzt, wenn dieses zuerst in das Gehäuse 70 gelangt, und zum Ausgangsende des Gehäuses hin nimmt diese Menge ellmählich ab. Die Gründe hierfür wurden bereits im Zusammenhang mit Fig» 3 dargelegt.

Fig. 5A und 5B zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung. Der¹ Hydridbehälter 75 ist im. Querschnitt eher rund als kegelstumpfförmig und weist sine Anzahl kegelförmiger Rippen 77 auf₉ die von dem Behälter nach außen weisen und an ihm befestigt sind. Diese Rippen 77 sind kegeistumpfförmig und werden nach dem Ausgangsende des Gehäuses 67 zu größer, um an dem Ausgangsende einen besseren Wärmeaustausch zwischen dem durch das Gehäuse strömenden Wärmeaustauschmedium und dem in dem Behälter 75 befindlichen Hydridmaterial zu gewährleisten. Die Rippen 77 verbessern die Wärmeleitung und bilden somit einen Ausgleich für den abnehmenden Temperaturunterschied zwischen dem Wärmeaustauschmedium und dem Hydridmaterial am Ausgangsende des Gehäuses 67.

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_ Λ Ο _

Fig. 6 zeigt noch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung. In ein Gehäuse 80 ist an der einen Seite ein Einlaßrohr 82 und an der anderen Seite ein Auslaßrohr 8M- eingesetzt. In dem Gehäuse sind mehrere im allgemeinen zylinderförmige Hydridbehälter 86 bis 9M- angeordnet. Diese Behälter sind in mehreren Reihen derart angeordnet, daß ihre Achsen im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur Strömungsrichtung des durch das Gehäuse 30 strömenden Wärmeaustauschmediums liegen (durch Pfeile angedeutet). Das Wärmeaustauschmedium gelangt durch das Rohr 82 in das Gehäuse 80, strömt um die Behälter 86 bis 9M- und verläßt das Gehäuse durch das Auslaßrohr 8M-.

In Fig. 6B ist zu erkennen, daß die nahe dem Einlaßrohr 82 gelegene Behälterreihe 86 im Umfang größer ist als die nächste Reihe 88, die ihrerseits aber größer ist als die nächste Behälterreihe 90 usw. Hierdurch wird ebenfalls erreicht, daß die größte Menge Hydridmaterials dem Wärmeaustauschmedium dann ausgesetzt wird, wenn dieses in das Gehäuse 80 gelangt und daß die Menge dann kontinuierlich kleiner wird in dem Maße, wie das Medium zum Ausgangsrohr 8M-Tiin strömt.

Wasserstoffgas gelangt durch ein Rohr 96. das durch das Gehäuse 80 hindurch jeweils mit einem Ende jedes Behälters verbunden ist, in die Behälter 86 bis 9 4 und wieder aus ihnen heraus. Anlagerung und Entnahme von Wasserstoff bei der Vorrichtung nach Fig. 6 entspricht den bei den Anordnungen nach Fig. 1 bis 5 beschriebenen Verfahren.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur leichteren Hydrierung eines Hydridmaterials. Diese Anordnung besteht aus einem im wesentlichen zylinderförmigen Behälter 100, durch dessen Mitte und entlang seiner Mittelachse sich eine Leitung 102 erstreckt.

Diese Leitung dient dazu, ein Wärmeaustauschmedium in die Nähe des im Behälter 100 befindlichen Hydridmateri'als 104 zu bringen. Das Wärmeaustauschmedium strömt in der durch Pfeile

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dargestellten Richtung. Durch das Gehäuse 100 ist ein Rohr 106 gesteckt, durch welches Wasserstoff in den bzw. aus dem Behälter 100 geleitet werden kann. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen ist · auch hier ein Filter 108 in dem Rohr 106 vorgesehen. Mehrere Rippen 110 sind an der Leitung 102 angebracht und erstrecken sich von dort nach außen, wie aus Fig. 7B am besten zu sehen ist. Die Rippen sind kegelstumpfförmig gestaltet, so daß sie vom Einlaßende (links) der Leitung 102 zum Auslaßende (rechts) der Leitung allmählich größer werden (Fig. 7A). Die Rippen erstrecken sich bis in das Hydridmaterial 104 hinein und wirken als Wärmeleiter für das durch die Leitung 102 strömende Wärmeaustauschmedium. Zum Ausgangsende des Behälters 100 hin, wo die Rippen breiter sind, begünstigen sie die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeaustauschmedium und dem Hydridmaterial und wirken somit dem geringer werdenden Temperaturunterschied zwischen Medium und Material entgegen, wenn das Medium in Richtung des Auslaßendes strömt. In Fig. 7 sind die Rippen als im allgemeinen flache und feste Rippen dargestellt, es können aber· auch beliebige andere Formen und Ausbildungen gewählt werden, um die Warmeübertragungseigenschaften zwischen dem Wärmeaustauschmedium und dem Hydridmaterial in Richtung zum Ausgangsende des Behälters 100 hin zu verbessern.

Bei allen vorgenannten Ausfuhrungsformen wird das Hydridmaterial in einem im allgemeinen runden Behälter gespeichert und sodann ein Wärmeaustauschmedium in die Nähe der Behälter gelenkt (entweder um die Behälter herum, durch sie hindurch oder beides), so daß ein Wärmeaustausch zwischen dem Hydridmaterial und dem Medium stattfinden kann. Mit dieser Anordnung ist es möglich, in sehr kurzer Zeit eine vollständige Hydrierung und ebenfalls eine rasche Entnahme von Wasserstoff aus dem hydridhaltigen Material zu erzielen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind Änderungen und Ergänzungen denkbar, ohne daß dadurch vom Erfindungsgedanken abgewichen wird.

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Claims

Patentansprüche

Wasserstoffspeicher, mit mindestens einem, ein wasserstoffbindendes Material enthaltenden Behälter, der mit einem Anschluß zum Zuführen und Entnehmen von Wasserstoffgas versehen ist, und mit einer Wärmetauscheinrichtung zum Zuführen oder Entziehen von Wärme von dem Behälter, dadurch ge kennzeichnet , daß der Behälter eine kreisförmige Querschnittsform hat und daß die Wärmetauscheinrichtung so ausgebildet ist, daß ein Wärmetauschmedium in die Nähe des Behälters geleitet wird, und daß das wasserstoffbindende Material an Stellen gleicher radialer Entfernung und gleichen Querschnitts denselben Abstand von dem Wärmetauschmedium hat.
2. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmetauscheinrichtung ein Gehäuse umfaßt, das den Behälter umgibt und durch das das Wärmetauschmedium geleitet wird.
3. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Behälter in dem Gehäuse untergebracht und mit solchem Abstand von der Innenwand des Gehäuses und den anderen Behältern angeordnet sind, daß das Wärmetauschmedium die Behälter frei umströmen kann.
4. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter zylindrisch gestaltet und parallel zueinander angeordnet sind.

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5. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse so ausgebildet ist, daß es das Wärmetauschmedium parallel zu den Zylinderachsen der Behälter von einem zum anderen Ende leitet.
6. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter an ihren einen Enden an eine Sammelleitung angeschlossen sind, die sich durch das Gehäuse erstreckt.
7. WasserstoffSpeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die anderen Enden der Behälter ebenfalls an eine Sammelleitung angeschlossen sind.
8. Wasserstoffspeicher nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse so ausgebildet ist, daß das Wärmetauschmedium parallel zu den Zylinderachsen der Behälter strömt.
9. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichne-t , daß die Behälter einen in Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums abnehmenden Durchmesser aufweisen.
10. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter in mindestens zwei verschiedenen, normal zur Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums verlaufenden Ebenen angeordnet sind.
11. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter eine kegelstumpfförmige Form haben.

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12. WasserstoffSpeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter parallel zur Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums in dem Gehäuse angeordnet sind, daß das Gehäuse an gegenüberliegenden Seiten mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen ist, und daß die Behälter mit ihrem dickeren Ende dem Einlaß zugewandt sind.
13. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Füllanschlüsse der Behälter an dem inneren Ende derselben angebracht sind.
14. WasserstoffSpeicher nach Anspruch 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter länglich ausgebildet sind und mit von ihrer Außenfläche vorstehenden Wärmetauschflossen versehen sind.
15. WasserstoffSpeicher nach Anspruch IH, dadurch g e k e η η ζ e i h η e t , daß die Wärmetauschflössen eine in Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums zunehmende Breite auf-'eisen.
16. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter mit entlang ihrer Zylinder- bzw. Kegelachse - ^laufenden Rohrleitungen für das Wärmetauschmedium versehen sind.
17. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrleitungen um ihre Mantelfläche nach außen sich erstreckende und in Längsrichtung verlaufende Wärmetauschflossen aufweisen.

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18. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Behälter zylindrisch gestaltet sind und daß die Wärnietausch floss en eine in Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums zunehmende Breite aufweisen.
19. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des von dem wasserstoffbindenden Material ausgefüllten Bereichs der Behälter und die Wärmeübergangskoeffizienten der mit dem Wärmetauschmedium in Berührung kommenden Flächen an diesen Stellen als Funktion der Länge der Behälter in Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums gesehen so gewählt sind, daß der Wärmefluß an diesen Stellen zu den von den genannten Oberflächen am weitesten entfernten Bereichen des wasserstoffbindenden Materials über die genannte Länge konstant ist.

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