DE2820671C2

DE2820671C2 -

Info

Publication number: DE2820671C2
Application number: DE2820671A
Authority: DE
Inventors: Bruce Elliott Naperville Ill. Us Sirovich
Original assignee: BP Corp North America Inc
Current assignee: BP Corp North America Inc
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1978-05-11
Publication date: 1988-02-18
Also published as: BE867491A; DE2820671A1; US4200144A; IT1105301B; JPS542562A; DD137139A5; CA1078633A; SU936829A3; NL7806014A; GB1604506A; FR2393247B1; FR2393247A1; IT7849661A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Wärmeenergie durch Bildung und Zersetzung von Hydrid.

Es wurden verschiedene Arten von Wärmepumpen vorgeschlagen zur Lösung der Aufgabe, Wärme zum Strömen von einem Energievorrat gegebener Temperatur zu einem Energievorrat bei höherer Temperatur zu bringen. Eine große Menge von Wärmeenergie mit verhältnismäßig niedriger Temperatur wird beim Betrieb vieler Kraftwerke und anderer Energie erzeugender Systeme vergeudet. Während sich einige dieser Quellen mit niedriger Temperatur für die Raumheizung eignen können, werden viele dieser Quellen nicht wirksam verwendet, da sie sich auf zu niedrigen Temperaturen befinden für eine wirksame nützliche Anwendung. Es wäre daher eine Wärmepumpe erwünscht, die Wärme von einer geringwertigen Quelle abziehen und wirksam Wärme bei einer höheren Temperatur absetzen könnte.

Die Fähigkeit von Hydriden, Wasserstoff in konzentrierter Form bei verhältnismäßig niedriger Temperatur und Druck chemisch zu speichern und ihn dann bei erhöhter Temperatur und Druck freizugeben, wurde erkannt, und es wurden zahlreiche hydridformende Materialien identifiziert. In jüngster Zeit haben die Eigenschaften verschiedener Metallhydride zur möglichen Verwendung in Energie- und Kühlsystemen beträchtliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

In der US-PS 35 08 414 ist ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff beschrieben, bei dem gasförmiger Wasserstoff durch Titan-Eisen-Legierungen absorbiert wird. Wenn ein solches Hydrid mit 2 Gew.-% Wasserstoff auf einer Temperatur von 25°C gehalten wird, wird Wasserstoff mit einer konstanten Geschwindigkeit freigesetzt bis weniger als 1,0 Gew.-% Wasserstoff in Hydridform übrig bleibt. In der US-PS 33 15 479 wird ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff durch Bildung von Nickel-Magnesium-Hydrid besprochen. Eine ähnliche Bildung von Kupfer-Magnesium-Hydriden wird in der US-PS 33 75 676 besprochen. In der US-PS 35 16 263 wird ferner die Bildung von Titan-Eisen-Hydriden besprochen und aufgezeigt, daß eine besondere Art von Druckkessel zur Aufnahme des Hydrids und zur Erhitzung des Hydrids zur Entwicklung von Wasserstoffdrücken über 689,4 bar verwendet werden kann.

Durch Ändern der Bildung und Zerlegung des Metallhydrids haben Mitarbeiter des Brookhaven National Laboratory im Report No. 15844, April 1971, vorgeschlagen, die abgeänderte Zerlegung und Regenerierung des Hydrids als eine Gasumwälzpumpe zu verwenden. Solche Systeme wurden auch zur Kühlung vorgeschlagen.

Kürzlich wurde in der US-PS 35 04 494 ein mit geschlossenem Zyklus arbeitendes Verfahren zur intermittierenden Erzeugung von Hochenergiedampf beschrieben, während die US-PS 39 43 714 ein Verfahren zur Entwicklung von Wellenleistung beschreibt durch chemisches Verdichten von Wasserstoff in einem Hydrid- Dehydrid-Wasserstoff-Zyklus unter 232°C.

Die Verwendung von Hydriden in Wärmepumpanwendungen wurde durch Cottingham in der US-PS 40 44 819 angegeben. Cottingham verwendet Hydride zum Abziehen von Wärmeenergien von einer Hochtemperaturantriebsquelle und einer Niedertemperaturquelle zur Lieferung von Wärme zu einem gemeinsamen Verbraucher bei einer Zwischentemperatur.

Cottinghams Pumpe arbeitet insbesondere beispielsweise zwischen Quellen von 175°C und 13°C zur Lieferung von Wärmeenergie zu einem gemeinsamen Verbraucher von 60°C.

Diese Übersicht des Standes der Technik macht deutlich, daß es an Lösungen fehlt, ohne mechanische Unterstützung Wärmeenergie zu einem Verbraucher bei einer Temperatur zu liefern, die größer als irgendeine Quelle oder Eingangstemperatur ist. Zusätzlich zieht die Technik die Verwendung von Hydriden zur Erzielung von Hochdruckzuständen nicht in Betracht, die dann verwendet werden können zum Pumpen von Wärme auf einen Temperaturbereich, der im Prinzip unabhängig von den Temperaturen ist, bei denen das Hydrid-Druckpumpen stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß keine oder nur wenige sich bewegende Teile benötigt werden, um Wärmeenergie von einer niedrigen Temperatur zu einem Verbraucher bei höherer Temperatur zu pumpen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Eine erste Art von hydrierbarem Material wird in einem geeigneten Hydrid-Dehydrid-Reaktor hydriert und auf eine Temperatur T₁ erhitzt, wodurch Wasserstoff freigegeben wird. Eine zweite Art von hydrierbarem Material in einem zweiten Hydrid- Dehydrid-Reaktor absorbiert dann diesen Wasserstoff exotherm, wodurch Wärme bei einer Temperatur T₂ geliefert wird. Danach wird der Zyklus umgekehrt, wobei die zweite Art bei einer Temperatur T₃ dehydriert wird zur Freigabe von Wasserstoff, wenn die zweite Art Wasserstoff absorbiert und Wärme zur Umgebung oder einem Kühlmittel bei einer Temperatur T₄ freigibt. Die Wahl für den paarweisen Hydriervorgang wird so getroffen, daß T₁≦λτT₄, T₂≦λτT₃, wobei die Verbrauchertemperatur T₂ größer als alle drei anderen Temperaturen T₁, T₃ und T₄ ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Diagramm typischer Druckverlaufisothermen für ein Hydridsystem;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 zwei schematische Diagramme mit einer Darstellung der Druckverlaufkurven für das System von Fig. 2;

Fig. 4 ein schematisches Druckverlaufdiagramm für eine typische Leiter von Hydridzyklen zur Erzeugung eines Hochdruckwasserstoffpumpens;

Fig. 5 ein schematisches Temperaturverlaufsdiagramm für eine typische Leiter von Hydridzyklen zur Erzeugung eines Hochtemperaturwärmepumpens;

Fig. 6 ein Druckverlaufsdiagramm mit typischen Hystereseeffekten.

In Betracht kommende Naturgesetze

Die bei der Erfindung verwendeten Verbindungen haben die Fähigkeit, Hydride zu bilden, wenn sie Wasserstoff ausgesetzt sind und auf einer Temperatur gehalten werden, die kleiner als die Zerlegungstemperatur bei einem gegebenen Druck ist. Die Zerlegungstemperatur irgendeines Hydrids bei gegebener Temperatur wird als die charakteristische Temperatur betrachtet, über der die Hydride beginnen, sich unter Freigabe des absorbierten Wasserstoffs zu zerlegen. Die Zerlegungstemperatur eines Hydrids steigt mit zunehmendem Druck.

Eine Anzahl von reinen Metallen und Metallegierungen kann große Mengen von Wasserstoff im Metallgitter speichern. Die Wasserstoffspeicherfähigkeit für irgendein Hydrid kann als das Atomverhältnis H/m ausgedrückt werden, wobei H die Anzahl der Wasserstoffatome und m die Anzahl der Metallatome ist. Zusätzlich sind einige Hydridbildner endotherm, während andere exotherm sind. Die Substanzen von hauptsächlichem Interesse sind solche, die exotherme Absorptionsmitel für Wasserstoff sind. Bei diesem werden merkliche Mengen von Wärme freigegeben, wenn das Metall Wasserstoff absorbiert. Schließlich sind die nützlichsten Metalle diejenigen, die beinahe konstante Druckbedingungen während des Hydrier- oder Dehydrierzyklus bei konstanter Temperatur aufrecht erhalten. Somit sind die für die Erfindung verwendeten bevorzugten hydrierbaren Materialien diejenien, die große Werte für H/m erreichen können, während sie Wasserstoff für einen großen Bereich von H/m-Werten im wesentlichen isobar sind. Die sich zur Verwendung eignenden Materialien enthalten insbesondere Nickel-Magnesium-Legierungen, metallisches Niobium, metallisches Vanadium, Lanthan-Nickel- Verbindungen, Kalzium-Nickel, metallisches Skandium, Eisen- Titan-Verbindungen, Eisen-Titan-Nickel-Verbindungen und Titan- Nickel-Verbindungen.

Ein Diagramm von im allgemeinen typischen Isothermen für ein Hydrid für die Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß diese Hydride isobare Gleichgewichtsbereiche aufweisen, in denen H/m zunimmt, während der Druck bei einer gegebenen Temperatur im wesentlichen konstant ist. Bei der Erfindung höchst nützliche Substanzen bleiben im wesentlichen isobar auf einem Bereich von H/m≦λτ0,25. Kurz ausgedrückt, die Bereiche mit flachem Plateau in Fig. 1 sind vorzugsweise breiter als 0,25, ausedrückt in H/m. Bezüglich des charakteristischen Ansprechens hydrierbarer Materialien auf die Aussetzung gegenüber Wasserstoffgas unter sich verändernden Temperatur- und Druckbedingungen, genügt die für gewöhnlich empirisch gefundene Beziehung des Gleichgewichtsdrucks zur Gleichgwichtstemperatur, bei der ein besonderes Hydrid existiert, der Gleichung

log P _eq = - (A/T _eq) + B

wobei P _eq der Gleichgewichtsdruck des Wasserstoffs ausgedrückt in Atmosphären ist, T _eq die entsprechende Gleichgewichtstemperatur in Grad Kelvin ist, A eine Konstante mit den Dimensionen der Temperatur ist und B eine dimensionslose Konstante ist. Auf der Basis der obigen Gleichung, die für Materialien charakteristisch ist, die sich dem Hydrieren bis zu einem Gleichgewichtszustand bei Aussetzung gegenüber Wasserstoffgas unterziehen, können die bevorzugten hydrierbaren Materialien für eine Verwendung bei der Erfindung bestimmt werden. Verschiedene Substanzen haben bekanntlich in dieser Gleichung unterschiedliche Konstanten A und B. Dies ermöglicht die Vewendung solcher Substanzen in Kombination für Heizpumpprojekte. Der Bereich von H/m, in dem der Druck verhältnismäßig konstant ist, ist ein sehr nützliches Merkmal und ist typisch für viele, wenn auch nicht alle, Hydridbildner.

Wärmepumpen

Die Hydridwärmepumpvorrichtung ist in Fig. 2 in ihrer einfachsten Form dargestellt. Gemäß Fig. 2 sind M₁ und M₂ zwei verschiedene, in gesonderten Hydrid-Dehydrid-Reaktoren enthaltene Hydridarten. Die von der Pumpe in verschiedenen Stufen im 4stufigen Zyklus hinzugefügte oder abgezogene Wärmemenge ist mit Q₁, Q₂, Q₃ oder Q₄ dargestellt, während die Temperaturen, bei denen der Wärmeübergang erfolgt, mit T₁, T₂, T₃ bzw. T₄ bezeichnet sind. Die Drücke des freigesetzten Wasserstoffs sind mit P₁ und P₂ bezeichnet.

Fig. 3 zeigt die auch als Absorptionskurven bekannten Druck- Zusammensetzung-Kurven entsprechend dem Schema von Fig. 2 für die beiden Hydridschichten M₁ und M₂. Zur klaren Darstellung in Fig. 3 sind die Absorptionskurven für die beiden verschiedenen Hydridsysteme M₁ und M₂ als gemeinsame Druckachse dargestellt. Beim Betrieb der Erfindung ist die Schicht M₁ anfänglich beinahe vollständig hydriert entsprechend einem hohen H/m-Wert des Punkts A auf der Absorptionskurve für M₁ in Fig. 3. Diese Hydridschicht wird dann auf die Temperatur T₁ erhitzt, die über der Zerlegungstemperatur von M₁ beim Druck P₁ liegt. Der gespeicherte Wasserstoff wird beim charakteristischen Druck P₁ ausgetrieben. Wenn der H/m-Wert zunimmt, bewegt sich M₁ längs seiner charakteristischen Absorptionskurve zum Punkt B, was durch den Pfeil auf der Kurve von Fig. 3 angegeben ist.

Die zweite Metallhydridschicht M₂ wurde dadurch gewählt, daß sie Absorptionseigenschaften besitzt, bei denen M₂ beim Druck P₁ exotherm Wasserstoff absorbiert. Anfänglich ist die Schicht M₂ dehydriert oder so wasserstofffrei wie möglich, entsprechend einem Punkt C auf ihrer Absorptionskurve in Fig. 3. Wird M₂ mit dem beim Druck P₁ von M₁ freigesetzten Wasserstoff in Berührung gebracht, so beginnt es exotherm Wasserstoff zu absorbieren, wobei die Temperatur der M₂-Schicht auf T₂ anzusteigen beginnt. Wenn durch M₂ mehr Wasserstoff absorbiert ist, nimmt das H/m-Verhältnis von M₂ zu und treibt M₂ längs dessen Absorptionskurve zum Punkt D, was durch einen Pfeil in Fig. 3 angegeben ist.

Dieser Vorgang dauert an, bis entweder M₁ vollständig frei von gespeichertem Wasserstoff oder M₂ im wesentlichen gesättigt ist. Dies sind Zustände, die in Fig. 3 den Punkten B bzw. D entsprechen. In diesem Zeitpunkt sind die Temperaturen beider Schichten abgefallen: M₁ ist auf die Temperatur T₄ gebracht, während M₂ auf die Temperatur T₃ gebracht ist. Der Temperaturabfall von M₂ bringt die Schicht auf die zweite Kurve am Punkt E der Absorptionskurve von Fig. 3. Bei T₃ gibt M₂ den absorbierten Wasserstoff beim Druck P₂ ab, wodurch das H/m-Verhältnis verringert wird und sich längs der M₂-Absorptionskurve zum Punkt F bewegt. Gleichzeitig wird der Wasserstoff beim Druck P₂ in Berührung mit der Schicht M₁ gebracht, die bei diesem Druck und bei der Temperatur T₄ Wasserstoff absorbiert. Diese Absorption hebt das H/m-Verhältnis an, wobei sich M₁ längs der Kurve in Fig. 3 zum Punkt H bewegt. Wenn eine Verarmung an M₂ oder eine Sättigung von M₁ auftritt, kann M₁ wieder auf die Temperatur T₁ erhitzt und der Zyklus wiederholt werden.

Gewisse Beziehungen unter den physikalischen Parametern dieses Zyklus können herausgestellt werden. Der von M₁ gelieferte Druck P₁ ist größer als der Druck P₂, bei dem M₂ den Wasserstoff freisetzt, wobei im allgemeinen T₂ größer als T₃ und T₁ größer als T₄ ist. Wichtiger ist jedoch die Tatsache, daß die Wärmemenge Q₁ hauptsächlich eine Funktion von der besonderen Hydridart M₁ ist, während die obere Temperatur T₁ des M₁-Zyklus im wesentlichen eine Funktion des Desorptionsdrucks P₁ und der Hydridart M₁ ist. In ähnlicher Weise ist die zu einer Belastung an M₂ bei der Temperatur T₂ gelieferte Wärmemenge Q₂ im wesentlichen eine Funktion der besonderen Art des gewählten Hydrids M₂. Wenn daher ein Hydrid der Erfindung auf einer besonderen Temperatur gehalten wird, absorbiert oder entnimmt es Wasserstoffgas, wenn der gelieferte Wasserstoff über einem entsprechenden Druck liegt, der hauptsächlich ein Merkmal des Materials und der Temperatur ist. Wenn die Temperatur dieses Materials erhöht wird, desorbiert es dieses Wasserstoffgas so lange wie der Druck am Material unter einem entsprechenden charakteristischen Druck liegt, der in ähnlicher Weise hauptsächlich vom Material und der neuen Temperatur abhängt. Wenn andererseits ein beinahe erschöpftes Hydrid bei der Erfindung dem Wasserstoff über einem besonderen verhältnismäßig hohen Druck ausgesetzt ist, absorbiert oder entnimmt es exotherm den Wasserstoff und heizt sich auf oder liefert Wärmeenergie bei einer entsprechenden charakteristischen Temperatur, die hauptsächlich vom Material und vom Absorptionsdruck abhängt. Wenn in ähnlicher Weise hydriertes Material einem unter verhältnismäßig geringem Druck stehenden Wasserstoff ausgesetzt ist oder irgendein Mechanismus zur Entnahme von Wasserstoff aus der Schicht verwendet wird, dann spricht das Hydrid durch Desorbieren von Wasserstoff an, wenn die Wärmeenergie von einer über einer entsprechenden charakteristischen Temperatur liegenden Wärmequelle geliefert wird, wobei diese Temperatur wiederum hauptsächlich vom Material und vom Desorptionsdruck abhängt.

Es kann daher beobachtet werden, daß M₁ hauptsächlich als Treibschicht arbeitet zur Lieferung von Wasserstoff bei genügend hohem Druck P₁, um die arbeitende Schicht M₂ in die Lage zu versetzen, den Wasserstoff bei einer erhöhten Temperatur T₂ zu absorbieren und hierdurch Wärmeenergie zu liefern. Somit haben die Temperaturen (T₁-T₄), zwischen denen die Druckquellenschicht M₁ arbeitet, eine nur geringe Beziehung mit den Temperaturen (T₂-T₃), zwischen denen M₂ pumpt. Anders ausgedrückt, M₁ wird als chemische Druckpumpe verwendet zur Lieferung von Wasserstoff bei verhältnismäßig niedrigem Druck P₁ während eines Teils des Zyklus und zur Lieferung von Wasserstoff bei einer niedrigeren Temperatur P₂ während des anderen Teils des Zyklus. Die Schicht M₂ spricht auf den unter verhältnismäßig hohem Druck stehenden Wasserstoff als eine chemische Wärmepumpe an durch Abgabe von Wärme bei der Temperatur T₂ und entnimmt dann Wärme bei der Temperatur T₃, wenn der Wasserstoff beim niedrigeren Druck P₂ abgezogen wird.

Das unerwartete Ergebnis der prinzipiellen Befreiung des dynamischen Bereichs des Wärmepumpenabschnitts des Zyklus von der Abhängigkeit von den Betriebstemperaturen des Druckpumpenabschnitts des Zyklus hat eine wichtige Folgerung bezüglich der Anwendung der Erfindung. Beispielsweise kann M₁ metallisches Niob sein, während M₂ so gewählt wird, daß es eine Magnesium-Nickel-Legierung (Mg₂Ni) ist. Bei dieser Wahl kann die Niobschicht zwischen 24 und 149°C zyklisch betrieben werden, wodurch Wasserstoff mit etwa 80 at erzeugt und Wasserstoff bei etwa 0,70 at abgezogen wird. Dies würde in der Magnesium-Nickel-Schicht eine Desorption von Wasserstoff bei etwa 0,7 at und bei etwa 238°C ergeben. Das Endergebnis dieses Zyklus ist die ohne mechanische Unterstützung und äußere Arbeitsleistung am System erfolgende Lieferung von Wärmeenergie bei über 427°C, wo sich die einzigen anderen Wärmevorräte auf etwa 24, 149 und 238°C befinden. In ähnlicher Weise kann das Tiefkühlwärmepumpen oder Kühlen ohne mechanische Unterstützung erfolgen. Durch erneutes zyklisches Behandeln des Niob zwischen 24 und 149°C zum Pumpen von Wasserstoff von etwa 0,70 at auf über 80 at und durch Anwendung einer an Cer angereicherten Mischmetall-Nickel-Legierung (wobei das Mischmetall eine im Handel erhältliche Mischung aus Metallen ist) kann Wärme von etwa -29°C bis über 38°C gepumpt werden.

Die folgenden speziellen Beispiele dienen der Erläuterung der Vielseitigkeit und Funktion der Erfindung.

Beispiel I

Es wurden zwei Reaktoren bereitet mit Niob im ersten Reaktor und Mg₂Ni im zweiten Reaktor. Das Niob wird in ein Bad aus Äthylenglykol und Trockeneis gesetzt. Das Niob wird dann mit Wasserstoff bei -3°C gesättigt und erzielt einen Gleichgewichtsdruck von 2,46 ata. Dies versetzt das Niob in den sogenannten "geladenen Zustand".

Das Mg₂Ni wird auf 300°C erhitzt zum Austreiben von restlichem Wasserstoff, wobei sich das Mg₂Ni in einem "verarmten Zustand" befindet. Der Niobreaktor wird aus dem Ätyhlenglykol-Trockeneisbad entfernt, mit Methanol-Acetonlösung gewaschen und getrocknet. Um beide Reaktoren herum wird eine Windabschirmung positioniert. Es werden die folgenden Schritte ausgeführt:

(1) Der Niobreaktor wird auf 120-140°C erhitzt. Alle Ventile zwischen den Reaktoren sind geschlossen, wobei der Wasserstoffdruck auf etwa 81 ata ansteigt, wenn der Wasserstoff aus dem Niob ausgetrieben wird.
(2) Das Ventil zum Mg₂Ni-Reaktor wird geöffnet, wobei das Erhitzen des Mg₂Ni beendet wird.
(3) Die Innentemperatur des Mg₂Ni steigt innerhalb etwa 30 Sekunden auf 425°C an, wenn die Mg₂Ni-Schicht den Wasserstoff exotherm absorbiert. Die Temperatur bleibt einige Sekunden lang etwa auf 425°C und fällt dann allmählich ab, wenn der Wasserstoff erschöpft ist.
(4) Wenn die Mg₂Ni-Reaktortemperatur zurück auf 300°C abfällt, wird die Wärmequelle erneut am Mg₂Ni-Reaktor angelegt, und wird die Erhitzung des Niobreaktors beendet. Der Niobreaktor wird dann mit destilliertem Wasser abgekühlt.
An diesem Punkt ist der Hochdruckabschnitt des Zyklus vollendet. Das Erhitzen des Niob auf etwa 130°C und das Bereiten des Mg₂Ni bei etwa 300°C ergab unter Lieferung von Wärme bei 425°C, daß der unter hohem Druck stehende Wasserstoff durch das Mg₂Ni absorbiert wurde.
(5) Das Äthylenglycol-Trockeneisbad wird wiederum um den Niobreaktor herum angeordnet. Die Niobtemperatur fällt ab, während das Mg₂Ni auf 300°C gehalten wird. Der Temperaturabfall des Niob läßt dieses Wasserstoff absorbieren. Das offene Ventil zwischen den Niob- und Mg₂Ni-Reaktoren ermöglicht eine Wanderung des durch die Mg₂Ni-Schicht desorbierten Wasserstoffs zur Niobschicht.
Der Niedertemperaturteil des Zyklus ist vollständig. Das Niob mit einer Temperatur von etwa 0°C zieht Wasserstoff aus der Mg₂Ni-Schicht, wenn diese auf 300°C erhitzt wird.
Hierzu befinden sich die Reaktoren im gleichen thermodynamischen Zustand wie der obige Schritt (1), wobei der Zyklus wiederholt wird. Die Wärme wurde bei 425°C geliefert, wobei sich die Eingangstemperaturen auf etwa 0, 300 und 130°C befinden.

Beobachtungen

Der Hochtemperaturabschnitt des Zyklus findet in weniger als zwei Minuten statt, wobei minimale Hystereseeffekte mit dem Mg₂Ni beobachtet wurden. Der Niedertemperaturabschnitt des Zyklus dauerte etwa eine Stunde, wobei eine ausgeprägte Hysterese mit dem Niob offensichtlich war.

Niobhydrid-Granulat ist nach der zyklischen Behandlung nicht sehr biegsam. Das Granulat zerbricht etwas, sintert aber nicht zu einem feinen Pulver. Nach der Aktivierung tritt eine gewisse Versprödung auf, wobei aber das Niobhydrid die gekörnten Teilchen beibehalt. Die dynamischen (Reaktionsgeschwindigkeiten) und Hystereseeffekte sind für Niob gering.

Das Mg₂Ni-Hydrid zerbricht bei Aktivierung und zyklischer Behandlung bis zu einem feinen Pulver. Die kinetischen und Hystereseeigenschaften sind gut. Über 530°C sintert das Mg₂Ni zu einem geschmolzenen Klumpen.

Beispiel II

Die beiden Reaktoren werden mit LaNi₅ im ersten Reaktor und mit Mg₂Ni im zweiten Reaktor bereitet. Der LaNi₅-Reaktor wird in ein Eiswasserbad von 10 bis 15°C gesetzt und mit Wasserstoff mit einem Gleichgewichtsdruck (geladener Zustand von 3,16 ata gesättigt. Der Mg₂Ni-Reaktor wird auf 300°C erhitzt (verarmter Zustand). Das Eisbad wird vom LaNi-Reaktor entfernt, mit Methanol-Acetonlösung gewaschen und getrocknet. Um die beiden Reaktoren wird ein Windabschirmung positioniert. Danach werden die folgenden Schritte ausgeführt:

(1) Der La-Ni₅-Reaktor wird auf 140-160°C erhitzt. Alle Ventile zwischen den Reaktoren sind geschlossen, wobei sich der Wasserstoffdruck auf etwa 105 ata erhöht.
(2) Das Ventil zwischen dem Mg₂Ni-Reaktor und dem LaNi₅-Reaktor wird geöffnet, wenn das Erhitzen des Mg₂Ni beendet ist.
(3) Die Temperatur der Mg₂Ni-Schicht erhöht sich bei 84 ata innerhalb 30 Sekunden von 300°C auf 480°C. Die Temperatur bleibt während etwa einer Minute auf etwa 480°C und fällt dann allmählich ab.
Der Hochtemperaturabschnitt des Zyklus ist beendet. Das Mg₂Ni absorbiert bei 480°C exotherm Wasserstoff, während das LaNi₅ Wasserstoff desorbiert, der bei etwa 150°C ausgetrieben wird.
(4) Wenn die Mg₂Ni-Temperatur auf 300°C abfällt, wird die Wärmequelle wieder eingeschaltet und die Wärmequelle für den LaNi₅-Reaktor abgeschaltet. Der LaNi₅-Reaktor wird mit destilliertem Wasser abgekühlt.
(5) Das Eisbad wird erneut um den LaNi₅-Reaktor angeordnet. Wenn das LaNi₅ abgekühlt ist, absorbiert es Wasserstoff, dem durch das offene Ventil ein Wandern zwischen den beiden Reaktoren gestattet wird. Der Wasserstoff wird bei einer Erhitzung auf 300°C vom Mg₂Ni-Reaktor desorbiert. Der Niedertemperaturteil des Zyklus ist beendet.
Bei Beendigung befinden sich die Schichten im selben thermodynamischen Zustand wie beim obigen Schritt (1), wobei der Zyklus wiederholt wird. Die gesamte Zykluszeit variiert von 20 bis 45 Minuten, wobei der erste Wärmeübergang während der längeren Zykluszeiten auftritt.

Beobachtungen

Der Hochtemperaturabschnitt des Zyklus dauert etwa 7 bis 8 Minuten. Für das Mg₂Ni sind die Reaktionsgeschwindigkeiten sehr gut und die Hystereseeffekte minimal. Der Niedertemperaturabschnitt des Zyklus dauert etwa 20 bis 45 Minuten. Die Reaktionsgeschwindigkeiten für LaNi₅ sind gut bei geringfügig größeren Hystereseeffekten als für Mg₂Ni.

Bei Aktivierung und zyklischer Behandlung zerbricht das LaNi₅ zu einem feinen Pulver. Bei hohen Temperaturen und Drücken tritt eine gewisse Disproportionierung auf. Das LaNi₅ wird nach der Disproportionierung leicht aktiviert und wiederhergestellt. Bei Aktivierung und zyklischer Behandlung zerbricht das Mg₂Ni zu einem feinen Pulver. Die Reaktionsgeschwindigkeiten sind sehr gut. Über 530°C sintert das Mg₂Ni zu einem geschmolzenen Klumpen.

Druckleiter

Ist einmal ersichtlich, daß der erste Abschnitt des Zyklus hauptsächlich den Zweck hat, die Hydride zur Lieferung von unter verhältnismäßig hohem Druck stehendem Wasserstoffgas als Eingang zur zweiten Hälfte des Zyklus ohne mechanisches Pumpen zu verwenden, so kann auch erkannt werden, daß die Funktion von M₁ durch mehr als einen Hydrid-Dehydrid-Reaktor in einer Progression durchgeführt werden kann zur Erzielung eines größeren dynamischen Druckbereichs. Typische Absorptionskurven für eine solche Progression oder Druckleiter sind in Fig. 4 gezeigt. Eine solche Druckleiter könnte nur zwei Wärmespeicher verwenden zum chemischen Verdichten von Wasserstoff von niedrigen Drücken zu extrem hohen Drücken in einer Folge von Hydridzyklen unter Anwendung einer Anzahl von verschiedenen Hydriden und Reaktoren. Zur Darstellung in Fig. 4 sind die Absorptionskurven für verschiedene Hydride nebeneinanderfolgend angeordnet und benutzen alle eine gemeinsame Drucksache zur Darstellung der resultierenden Druckzunahme. Es sei auch angegeben, daß jede Hydridart in der Folge zwischen denselben Temperaturen T₁ und T₂ zyklisch behandelt werden kann.

Jedes Hydrid in den Reaktoren der Druckleiter von Fig. 4 kann sich anfänglich in einem verhältnismäßig wasserstofffreien Zustand befinden. Das Wasserstoffgas wird dann bei einem Druck P₁ zu M₁ geliefert. Die M₁-Hydridschicht wird dann auf eine Temperatur T₁ gebracht, bei der sie den Wasserstoff absorbiert, wobei P₁ und T₁ für die verwendete besondere Hydridart charakteristisch sind. Ist die M₁-Schicht einmal im wesentlichen hydriert, so wird sie auf eine Temperatur T₂ erhitzt, wobei der Wasserstoff bei einem höheren Druck P₂ desorbiert wird, und ihm gestattet wird, im nächsten Reaktor in Berührung mit Hydrid M₂ zu kommen. Das zweite Hydrid ist anders als M₁ und wird so gewählt, daß bei einer Temperatur T₁ die Schicht Wasserstoff bei einer Temperatur P₂ exotherm absorbiert. In typischer Weise, wenn auch für den Zyklus nicht erforderlich, sollte M₂ so gewählt werden, daß es bei einem Druck (P₂-Δ P₂) absorbiert, der geringfügig unter P₂ liegt. Somit liefert die Schicht M₁ Wasserstoff bei einem Druck, der geringfügig höher als das Minimum ist, das zur Förderung der Absorption durch die Schicht M₂ bei einer Temperatur T₁ erforderlich ist, wodurch entweder eine volle Dehydrierung der Schicht M₁ oder eine beinahe vollständige Sättigung der Schicht M₂ gewährleistet ist. Ist dieser Zustand erreicht, so wird die Schicht M₂ auf die Temperatur T₂ erhitzt, was eine Freisetzung von Wasserstoff beim Druck P₃ ergibt. Auf diese Weise können zwei Wärmespeicher bei Temperaturen T₁ und T₂ und zwei gewählte Hydridarten verwendet werden zur chemischen Verdichtung von Wasserstoff vom Druck P₁ auf den Druck P₃, vgl. Fig. 4.

Zur Verwendung spezifischer Beispiele in Fig. 4, falls M₁ Niob ist, ist M₂ Eisen-Titan, T₁ 38°C und T₂ 79°C. Dann kann bei einem Druck P₁ von etwa 1 at eingeführter Wasserstoff von der Schicht M₁ auf einen Druck P₂ von über at und durch die Schicht M₂ bis zu einem Druck P₃ von über 20 at verdichtet werden. Das eine Merkmal jeder Hydridart in den Leiteranteilen besteht darin, daß die Temperatur T₂ über der Zerlegungstemperatur eines Hydrids am oberen Ende des Druckbereichs liegen muß, auf dem die besondere Hydridschicht zyklisch behandelt wird.

Zur Fortsetzung der Leiter können ein dritter Reaktor und eine zusätzliche Hydridschicht M₃ hinzugefügt werden. Die Schicht M₃ wird gewählt zur Absorption von Wasserstoff bei einer Temperatur T₁ und einem Druck unmittelbar unter dem zur Schicht M₂ gelieferten Druck (P₃-Δ P₃) und zur Desorption bei einem Druck P₄ bei einer Erhitzung auf die Temperatur T₂. In ähnlicher Weise können mehrere Reaktoren und Schichten hinzugefügt werden zur Erzielung beinahe jedes gewünschten Wasserstoffdrucks, wobei die einzigen Beschränkungen im Prinzip aus den mechanischen und konstruktiven Beschränkungen der Vorrichtung in Hochdruckumgebungen entstehen.

In der Praxis kann eine solche chemische Druckpumpe oder Druckleiter aus einer Progression von Hydrid-Dehydrid-Reaktoren bestehen, von denen jeder eine oder mehrere Hydridarten enthält. Zusätzlich kann jeder Reaktor über irgendeine Einrichtung an einen oder mehrere Reaktoren angeschlossen werden zur Ermöglichung eines Übergangs des Wasserstoffgas von Reaktor zu Reaktor und kann mit einer Einrichtung ausgerüstet sein zur Erhitzung und zur Kühlung der Hydride auf gewählte Temperaturen. Es sei angegeben, daß eine solche Ansammlung von Reaktoren zu einer Kombination von in Reihe oder parallel geschalteter Anordnungen verbunden werden kann zur Erzielung eines speziell gewünschten Drucks und Volumens.

Temperaturleiter

Die Wärmepumpfunktion von M₂ in Fig. 3 kann in ähnlicher Weise durch eine Progression von Hydridschichten erfolgen, die thermisch miteinander verbunden sind zur Erzielung eines größeren dynamischen Bereichs von Temperaturen. Dies kann analog zur Druckleiter in Fig. 4 mit einer in Fig. 5 dargestellten Temperaturleiter erzielt werden. Zur Darstellung in Fig. 5 sind die Absorptionskurven für verschiedene Hydride seitlich aufeinanderfolgend angeordnet und benützen in diesem Falle alle eine gemeinsame Temperaturachse zur Darstellung der resultierenden Temperaturzunahme. Analog zur Druckleiter sei angegeben, daß jede Hydridart in der Folge zwischen denselben Drücken P₁ und P₂ zyklisch behandelt werden kann. Dementsprechend sind anstatt der Isothermen in Fig. 4 die Kurven von Fig. 5 Isobaren, die die Hydridtemperaturverteilungskurven für Konstantdruckbedingungen darstellen.

Jede Hydridschicht in Fig. 5 ist, soweit wie ausführbar, hydriert. Danach wird Wärme zu M₁ bei einer Temperatur über der Zerlegungstemperatur T₁ des Hydrids beim Druck P₁ geliefert. Der Wasserstoff wird beim Druck P₁ ausgetrieben, bis die Schicht so weit wie durchführbar, dehydriert ist. Bei der Verarmung der Schicht M₁ wird die Wärmequelle bei der Temperatur T₁ entfernt und wird eine thermische Verbindung zwischen der Schicht M₁ und der Schicht M₂ hergestellt. Wasserstoff unter dem Druck P₂ wird in Berührung mit der Schicht M₁ gebracht. M₁ wurde so gewählt, daß es beim Druck P₂ exotherm Wasserstoff absorbiert und Wärme bei der Temperatur T₂ freisetzt, wobei P₂ und T₂ charakteristisch für die besondere Hydridart M₁ sind. Die von M₁ freigesetzte Wärme wird von M₁, wenn es Wasserstoff absorbiert, zur Hydridschicht M₂ geleitet. M₂ wurde so gewählt, daß es bei der bevorzugten Ausführungsform eine Zerlegungstemperatur von etwas unter T₂ aufweist. Die Zerlegungstemperatur von M₂ für Wasserstoff beim Druck P₁ ist somit (T₂-Δ₂), obwohl sie auch so groß wie T₂ sein kann. Ein geeignet gewähltes M₂-Hydrid wird daher damit beginnen, Wasserstoff beim Druck P₁ freizusetzen, wenn es mit der Wärme von der Temperatur T₂ von der vorhergehenden Hydridschicht M₁ beliefert wird. Wenn M₂ beinahe erschöpft ist oder wahlweise, wenn M₁ beinahe gesättigt ist und das Erhitzen von M₂ unterbricht, wird die thermische Verbindung zwischen M₁ und M₂ unterbrochen. Dann wird eine thermische Verbindung zwischen den Schichten M₂ und M₃ hergestellt, wobei M₂ beim Druck P₂ mit Sauerstoff in Berührung gebracht wird. Wie vorher beginnt M₂ den unter hohem Druck stehenden Wasserstoff zu absorbieren und Wärme bei der Temperatur T₃ zu liefern, wobei T₃ charaktistisch für das Hydrid M₂ ist, wenn dieses beim Druck P₂ absorbiert. Aufgrund der thermischen Berührung wird die Schicht M₃ auf die Temperatur T₃ erhitzt. Wenn M₃ richtig gewählt ist, ist dessen Zerlegungstemperatur für Wasserstoff beim Druck P₁ geringfügig kleiner als T₃ oder ist T₃-Δ T₃ und beginnt beim Druck P₁ Wasserstoff freizusetzen.

Diese Progression kann fortgesetzt werden und ergibt ein Wärmepumpen von T₁ zu erhöhten Temperaturen T₂, T₃, T₄ usw. unter Verwendung einer Folge von zusätzlichen geeigneten Hydriden und Reaktoren. Die Hauptkriterien für die Hydridwahl besteht darin, daß das gewählte Material den über dem Druck T₂ gelieferten Wasserstoff exotherm absorbieren muß, den unter P₁ abgezogenen Wasserstoff desorbieren muß und Zerlegungstemperaturen aufweist, die kleiner oder gleich der Temperatur sind, bei der das vorhergehende Hydrid in der Reihe bei der Absorption Wärme liefert. Während bei der Beschreibung von Fig. 5 der Klarheit wegen angenommen war, daß jede Hydridschicht zwischen gleichen Drücken (P₁ und P₂) arbeitet, ist dies für den Betrieb nicht erforderlich.

Zur Verwendung spezieller Parameter in Fig. 5: M₁ kann Niob sein, M₂ kann eine Magnesium-Nickel-Legierung (Mg₂Ni) sein, P₁ kann 0,1 at betragen und P₂ kann 250 at betragen. Bei dieser Wahl wird M₁ bei einer Temperatur T₁ von etwa -7,2°C Wasserstoff von 0,1 at freisetzen und Wasserstoff von 250 at absorbieren, während es bei einer Temperatur T₂ von etwa 193°C Wärme liefert. Die zweite Schicht M₂ wird durch die 193°C-Quelle erhitzt und beginnt mit der Freisetzung von Wasserstoff von 0,1 at in der Nähe von 177°C. Ist M₂ erschöpft, so absorbiert es Wasserstoff von 250 at, während es Wärme von etwa 41°C liefert. Auf diese Weise können unter Verwendung einer Wasserstoffquelle von 250 at ein Mechanismus zum Abziehen von Wasserstoff bei 0,1 at und eine Wärmequelle bei -7,2°C im Prinzip von etwa -7,2°C auf über 538°C gepumpt werden, wobei nur die ersten beiden Schichten einer möglicherweise größeren Reihe verwendet werden. Zusätzlich kann eine "Druckleiter" zum Abziehen des Wasserstoffs von 0,1 at als Eingang zur Leiter verwendet werden, während dieselbe Leiter als ihrem Ausgang den Wasserstoff von 250 at liefern kann, der zum Antreiben jeder Schicht in der "Temperaturleiter" erforderlich ist. Auf diese Weise wird Hochdruckwasserstoff bei P₂ verwendet zum exothermen Hydrieren der ersten Schicht, wodurch die zweite Schicht in der Folge erhitzt wird. Niederdruckwasserstoff bei P₁ wird von dieser zweiten Schicht abgezogen, wenn er weiter erhitzt wird. Bei Verarmung wird die zweite Schicht dem Hochdruckwasserstoff bei P₂ ausgesetzt. Der Zyklus dauert an, wobei jede Schicht erhitzt wird, Bei P₁ dehydriert, bei P₂ hydriert und die nächste Schicht erhitzt. Die Druckleiter kann den Wasserstoff bei den erforderlichen Drücken abziehen und liefern, was auch dann der Fall sein kann, wenn jede Schicht in der Temperaturleiter zwischen verschiedenen Druckpaaren arbeitet. Eine derartige Verbindung der Hydridleiter, bei der Zwischenschichten in der Druckleiter Wasserstoff zu einer Vielzahl von Zwischenschichten in der Temperaturleiter liefern und abziehen können, kann sehr große Druck- und Temperaturbereiche ohne mechanisches Pumpen ergeben.

Die gesamten Zusammensetzungskurven in Fig. 1, 3, 4 und 5 stellen das Verhalten von etwas idealisierten Hydriden dar. In der Wirklichkeit können die Zusammensetzungsisothermen für ein besonders nützliches Hydrid keinen vollständig flachen Plateaubereich mit konstantem Druck über einen weiten Bereich von H/m-Werten zeigen. Solche Abweichungen vom völlig isobaren Verhalten für irgendeinen Bereich von H/m beeinflussen die Gesamtwirksamkeit des Hydridsystems. Die bevorzugten Hydride sind solche mit Isothermen mit einem breiten im wesentlichen isobaren Bereich. Hydride mit kleineren Plateaus oder geringfügig nicht isobaren Bereichen können aber auch verwendet werden.

Zusätzlich sind die Zusammensetzungskurven von Fig. 1, 3, 4 und 5 ebenfalls in der Hinsicht idealisiert, daß die Hystereseeffekte ignoriert wurden. Eine typische Abbildung von Hystereseeffekten in einem Metallhydridsystem ist in Fig. 6 gezeigt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß bei einer gegebenen Temperatur eine Absorption nur bei einem Druck stattfindet, der größer als der Druck ist, bei dem eine Desorption auftritt. Dieser Effekt kann den Gesamtwirkungsgrad der Wärmepumpe beeinträchtigen und erfordert entweder ein Anheben der Desorptionstemperatur oder ein Absenken des Absorptionsdrucks. Der sich ergebende Wirkungsgradverlust dieser Quelle kann durch sorgfältige Wahl und Abstimmung des zu verwendenden Metalls oder der Legierung klein gehalten werden. Einige Hydride zeigen ausgeprägte Hystereseeffekte, während bei anderen die Effekte beinahe vernachlässigbar sind. Zur Aufrechterhaltung derselben Gesamtdruck-Temperaturwerte kann eine gewisse Kompensation für Hystereseeffekte in den Druck- und Temperaturleitern erfolgen durch Vergrößerung der in Fig. 4 und 6 angegebenen Δ P- bzw. Δ T-Mengen. Zusätzlich wurde beobachtet, daß die Hysterese etwas von der Temperatur abhängt und ein besonderes Hydrid verschiedene Hystereseeffekte bei verschiedenen Temperaturen zeigt. Hydride sollten daher für eine besondere Anwendung gewählt werden.

Es wurde auch beobachtet, daß wiederholtes Hydrieren und Dehydrieren einer Schicht eine gewisse Verminderung der Fähigkeit des Hydrids ergibt, Wärme aufzunehmen und abzugeben. Dies tritt im allgemeinen dann auf, wenn Metallteilchen nach wiederholten Zyklen damit begonnen haben, zu zerbrechen und allmählich kleiner zu werden. Diese Teilchengrößenverminderung soll durch Hydrierung eines Metallgitterplatzes verursacht werden, während ein angrenzender Metallgitterplatz dehydriert bleibt. Ein solches differentielles Hydrieren kann das Gitter beanspruchen und das Aufbrechen der Teilchen verursachen. Während dies wahrscheinlich nicht vollständig verhindert werden kann, kann die resultierende Wirkung durch Verwendung von Schichten mit größerem Oberflächenbereich oder durch periodisches Auffüllen der Schicht vermieden werden.

Da das Verhalten der hydrierbaren Materialien stark vom Grad der körperlichen Berührung zwischen dem Wasserstoffgas und dem Hydrid abhängt, ist zu erwarten, daß die Geschwindigkeit, mit der ein gegebener Zyklus arbeitet, etwas vom für die Berührung mit dem Gas verfügbaren Oberflächenbereich abhängt. Die Dynamik des Gesamtzyklus würde daher durch die wirksame Berührung zwischen dem Material und dem Wasserstoff beeinflußt werden. Im allgemeinen sollte eine Erhöhung des verfügbaren Oberflächenberührungsbereichs die Dynamik eines gegebenen Zyklus günstig beeinflussen. Es ist aber einiges Experimentieren erforderlich zur Bestimmung der optimalen Größe, Form, Ausbildung oder Korngröße, die zur Erzielung eines gewünschten dynamischen Zustands für ein besonderes Hydrid erforderlich sind. Zusätzlich kann das Mischen von mehr als einer Hydridart in einer einzigen Schicht oder das Tragen eines Hydrids auf verschiedenen inaktiven oder aktiven Substraten verbesserte dynamische Eigenschaften ergeben. Selbstverständlich ist der Fachmann in der Lage, die für einen besonderen Satz von Temperatur-Druck-Bedingungen und dynamischen Zielen nützlichste besondere Anordnung empirisch zu ermitteln.

Die hier angegebene Hydridwärmepumpe liefert Wärme von einem Wärmespeicher zu einem Speicher auf einer höheren Temperatur. Unter ihren Vorteilen gegenüber der bisherigen Technik befinden sich hoher Wirkungsgrad, Fähigkeit zur Verwendung von auf niedriger Temperatur befindlicher Wärme, Verminderung von sich bewegenden Teilen, großer dynamischer und thermischer Betriebsbereich, Unabhängigkeit vom Temperaturbereich, bei dem die Wasserstoffverdichtung auftreten kann, leiser Betrieb und ein mechanisch sehr einfacher Zyklus.

Der beschriebene Zyklus kann in Verbindung mit einem Verfahren verwendet werden, bei dem hydrierbare Materialien verwendet werden zur Lieferung von chemisch verdichtetem Hochdruckwasserstoff während eines Betriebs auf einem Temperaturbereich T _a-T _b, der für das gewählte Hydrid charakteristisch ist. Dieser Hochdruckwasserstoff wird dann mit einem weiteren Hydrid verwendet zum Pumpen von Wärme auf einen Bereich T _c -T _d, der im Prinzip von T _a und T _b unabhängig ist. Somit kann die Erfindung Wärme bei einer Temperatur liefern, die höher als irgendeine verwendete Quelle ist (T _d < T _c, T _b und T _a) und auch beispielsweise eine Tieftemperaturkühlung durchführen kann zur Entnahme von Wärme von auf niedriger Temperatur befindlichen Quellen (T _c < T _d, T _a und T _b). Der dynamische Bereich des Wärmepumpens (T _c-T_d) hängt nur von der Wahl der Hydridart ab und kann in keiner Beziehung zu dem Bereich stehen, auf dem die Antriebskraft arbeitet (T _a-T_b).

Claims

1. Verfahren zum Übertragen von Wärmeenergie durch Bildung und Zersetzung von Hydrid, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung von Wärmeenergie von einer niedrigen Temperatur auf eine höhere Temperatur erfolgt durch

a) chemische Bildung und Zersetzung von Hydrid durch eine Reaktion von hydrierbaren Materialien mit Wasserstoffgas in einer Vielzahl von Hydrid-Dehydrid-Reaktoreinrichtungen, wobei die Vielzahl von Hydrid-Dehydrid- Reaktoreinrichtungen eine erste und eine zweite Reaktoreinrichtung umfaßt, die erste und die zweite Reaktoreinrichtung ein erstes und ein zweites hydrierbares Material jeweils umfassen und das erste und das zweite hydrierbare Material verschiedene Zusammensetzungen haben,
b) Zufuhr von Wärme bei einer Temperatur T₁ zur ersten Reaktoreinrichtung, um die Zersetzung der hydrierten Materialien in der ersten Reaktoreinrichtung zu fördern und Wasserstoffgas freizusetzen,
c) Überströmenlassen von Wasserstoffgas zwischen der ersten und der zweiten Reaktoreinrichtung,
d) Abführen von Wärme bei einer Ausgangstemperatur T₂ von der zweiten Reaktoreinrichtung, wenn die darin enthaltenen hydrierbaren Materialien exotherm das Wasserstoffgas absorbieren, das durch die erste Reaktoreinrichtung freigesetzt wird,
e) Zuführen von Wärme bei einer Temperatur T₃ zur zweiten Reaktoreinrichtung, um die Zersetzung der hydrierten Materialien in der zweiten Reaktoreinrichtung zu fördern und dadurch das absorbierte Wasserstoffgas freizusetzen, und
f) Abführen von Wärme bei einer Temperatur T₄ von der ersten Reaktoreinrichtung, wenn die darin enthaltenen hydrierbaren Materialien exotherm das Wasserstoffgas absorbieren, das durch die zweite Reaktoreinrichtung freigesetzt wird,

wobei die Ausgangstemperatur T₂ höher als die Temperaturen T₁, T₃ und T₄ ist, der Temperaturbereich T₃ bis T₂, über den die zweite Reaktoreinrichtung arbeitet, von dem Temperaturbereich T₁ bis T₄ verschieden und unabhängig ist, über den die erste Reaktoreinrichtung arbeitet, und die erste Reaktoreinrichtung und die zweite Reaktoreinrichtung Wasserstoff auf verschiedenem Druck freisetzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur T₃ kleiner als die Temperaturen T₁, T₂ und T₄ ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Wasserstoffgases zwischen der ersten und der zweiten Reaktoreinrichtung im wesentlichen ohne mechanische Unterstützung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reaktoreinrichtung eine Vielzahl von Hydrid-Dehydrid-Reaktoreinrichtungen umfaßt, die als Temperaturleiter angeordnet sind, die Wärme etwa von der Temperatur T₃ auf etwa die Temperatur T₂ pumpen, wobei wenigstens zwei der Hydrid-Dehydrid-Einrichtungen hydrierbare Materialien mit ungleichen Zusammensetzungen enthalten.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reaktoreinrichtung eine Vielzahl von Hydrid- Dehydrid-Reaktoreinrichtungen umfaßt, die als Druckleiter angeordnet sind, wobei jede der Hydrid-Dehydrid-Reaktoreinrichtungen etwa zwischen den Temperaturen T₁ und T₄ arbeitet und daß wenigstens zwei der Hydrid-Dehydrid- Reaktoreinrichtungen hydrierbare Materialien mit ungleichen Zusammensetzungen enthalten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckleiter Wasserstoff vom Temperaturleiter auf einem Druck etwa P _b abzieht und Wasserstoff dem Temperaturleiter auf einem Druck etwa P _a liefert, wobei P _a größer als P _b ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hydrid-Dehydrid-Reaktoreinrichtung des Temperaturleiters etwa zwischen den Drücken P _a und P _b arbeitet.