DE2855413A1 - Speichermaterial fuer wasserstoff - Google Patents

Speichermaterial fuer wasserstoff

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Description

AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München YPA
78 P 7 2 O δ BRQ
Speichermaterial für Wasserstoff.
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Speichermaterial für Wasserstoff.
Ein solches Material ist aus Römpps Chemie Lexikon,
7. Auflage, Seite 2485 bekannt und besteht aus Palladium, einem Edelmetall der Platingruppe. Bei der Aufnahme von Wasserstoff bläht sich das Palladium unter Ausweitung seines Kristallgitters auf und gibt bei Erwärmung auf 40 bis 50°C den größten Teil des aufgenommenen Wasserstoffs wieder ab. Ähnliche Eigenschaften zeigen auch Nickel und einige damit verwandte Metall-Legierungen.
Es wird erwartet, daß in Zukunft der Wasserstoff als Energiespeichermaterial große Bedeutung gewinnt. Der Wasserstoff muß dabei auf möglichst kleinem Volumen gespeichert werden, um z. B. für bewegliche Verbraucher leicht verfügbar zu sein. Dabei spielt auch das Gewicht des Speichers eine entscheidende Rolle (Leistungsgewicht!)
Edt 1 Plr/20.12.1978
030028/0157
- 2 - VPA 73 P 7 2 O 6 BRO
Bei Verwendung von Palladium als Speichermaterial muß ein teuerer Einkaufspreis, sowie ein relativ hohes Speichergewicht in Kauf genommen werden. Außerdem ist Palladium ein relativ seltenes Element und deshalb nicht beliebig verfügbar.
Die Erfindung dient deshalb der Lösung der Aufgabe, ein Wasserstoff speicherndes Material zu finden, welches leicht und billig herstellbar ist und außerdem ein geringes spezifisches Gewicht bei hoher Speicherkapazität besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von Silizium gelöst. Dabei liegt es im Rahmen des Erfindungsgedankens, wegen seiner hohen Affinität zu Wasserstoff durch die vorhandenen freien Bindungen amorphes bis feinkristallines Silizium zu verwenden. Es wurde nämlich gefunden, (Appl. Phys. Lett. 32 (7) 1. April 1978), daß amorphes Silizium 18 bis 50 Atom-?6 Wasserstoff aufnehmen kann. Dieses Silizium wird erfindungsgemäß zweckmäßigerweise in Form eines Wasserstoff speichernden Körpers verwendet, welcher überwiegend aus amorphem Silizium besteht und einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre unter Druck (5 Atü bis 200 Atü), bei Temperaturen kleiner 1000C ausgesetzt wird. Dabei ist das Silizium vorzugsweise als Schicht auf einem aus Stahl oder Quarzglas oder dergleichen bestehenden Trägerkörper aufgebracht. Zur Beschleunigung der Wasserstoffaufnahme kann es mit einer katalytisch wirksamen Schicht, beispielsweise einer Palladiumschicht überzogen werden. An dieser dünnen z. 5. aus Palladium bestehenden Schicht entsteht atomarer Wasserstoff, der rasch in das amorphe bis feinkristalline Silizium eindringen kann und dort gespeichert wird. Die Entladung erfolgt dann durch einfaches Erwärmen auf Temperaturen größer 500C.
030020/0157
- ^ - VPA 73 P 7 2 O 6 BRO
Andere Möglichkeiten zur Speicherung von Wasserstoff sind dadurch gegeben, daß die Wasserstoffspeicherung durch Elektrolyse in verdünnter Alkalilauge erfolgt, wobei der Wasserstoff speichernde Körper als Kathode geschaltet wird. Eine weitere Variante der Wasserstoffspeicherung ist das Aufsputtern. Wichtig bei allen Verfahren ist, daß in einem möglichst niedrigen Temperaturbereich gearbeitet wird.
Um einen möglichst raschen Ausgleich beim Beladen und Entladen des Speichers zu erzielen, werden bevorzugt dünne (im Bereich von 10 /um) amorphe Siliziumschichten auf einem,. aus Platten bestehenden Trägermaterial verwendet, wobei die Platten, parallel zu Batterien gestapelt, angeordnet werden können.
Ein Element (Körper) 5 einer solchen Batterie ist aus der in der Zeichnung befindlichen Figur 1 im Schnittbild zu entnehmen. Dabei ist mit dem Bezugszeichen 1 ein 0,5 mm dicker plattenförmiger Trägerkörper aus Stahl bezeichnet, der mit einer 5 /um dicken amorphen Siliziumschicht 2 versehen ist, welche an ihrer Oberfläche mit einer Palladiumschicht 3 (10 nm) überzogen ist.
Figur 2 zeigt einen Druckbehälter 4, der zur Vergrößerung der effektiven Oberfläche und des Volumens des Speichers mit parallel gestapeltem, mit Silizium beschichteten Platten 5 bestückt ist. Mit dem Bezugszeichen 6 ist der Druckanschlußstutzen bezeichnet.
11 Patentansprüche
2 Figuren
030023/0157
eer se
if

Claims (11)

78 P 7 2 O 6 BRD Patentansprüche.
1. Speichermaterial für Wasserstoff, gekennzeichnet durch die Verwendung von Silizium.
2. Speichermaterial"für Wasserstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von amorphen bis feinkristallinem Silizium.
3. Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff unter Verwendung von atomaren Wasserstoff aufnehmenden Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasserstoff speicherndes Material ein überwiegend aus, insbesondere amorphem Silizium bestehender Körper verwendet wird, welcher einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre unter Druck bei Temperaturen kleiner 1000C ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Wasserstoff speichernder Körper ein mit amorphem Silizium beschichteter Trägerkörper aus Stahl oder Quarzglas oder dergleichen verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Wasserstoff speichernde Körper an seiner Siliziumoberfläche mit einem katalytisch wirksamen, insbesondere aus Palladium bestehenden Überzug versehen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Überzug auf mindestens 0,2 nm eingestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6, dadurch
030028/01C7
- 2 - VPA 78 P 7 2 O 6 BRD
gekennzeichnet , daß beim Aufladen des Speichers ein Wasserstoffdruck von mindestens 5 Atü eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Wasserstoff durch Aufsputtern gespeichert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Wasserstoffspeicherung durch Elektrolyse in verdünnter Alkalilauge erfolgt, wobei der Wasserstoff speichernde Körper als Kathode geschaltet wird·
10. Verfahren nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß gleichzeitig mehrere Wasserstoff speichernde Körper beladen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e kennzeichnet , daß die Körper insbesondere in Form von Platten, parallel zu Batterien gestapelt, angeordnet werden.
030028/015?
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