DE3031471A1

DE3031471A1 - Wasserstoffspeichermaterial auf hydridbasis

Info

Publication number: DE3031471A1
Application number: DE19803031471
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Phys. Dr. 7056 Weinstadt Bernauer; Johann Dipl.-Min. Dr. 7307 Aichwald Springer; Klaus Dipl.-Phys. Dr. 7000 Stuttgart Ziegler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1980-08-21
Filing date: 1980-08-21
Publication date: 1983-09-29
Also published as: DE3031471C2

Description

Beschreiburnn
Im Hauptpatent .. .. ... (Patcjntanmeldung P 30 23 770.8) ist ein Hydridmaterial auf der Basis der Lavespbasen AB2 mit der Struktur C14 beschrieben, nämlich ein Material gemäß der Formel Ti-1-aZraMn2-xCrx-y(VzNi1-z)y , wobei Nickel ganz oder teilweise durch Cobalt und/oder Kupfer ersetzt werden kann, wobei 0 aa # 0,3 0,2 L- x - 1,0 0,2 L y 0,6 - z - 0,9 und Ti = Titan, Zr = Zirkon, Mn = Mangan, Cr = Chrom, V = Vanadium, Ni = Nickel bedeuten, und wobei das Verhältnis von V zu Ni (oder Co und/oder Cu) zwischen 9 : 1 und 3 : 2 liegt.
Dieses neue Hydridmaterial weist im Temperaturbereich von -300C bis +800C Wasserstoffdrucke von mehr als 1 bar auf und hat schon bei niedrigen Temperaturen extrem schnelle H2-Desorptions- und H2-Absorptionsgeschwindigkeiten. Das Material zeigt keine Vergiftungserscheinungen, wenn Wasserstoff von nur 99 % Reinheit verwendet wird und bedarf keines besonderen Aktivierungsprozesses zur ersten Wasserstoffaufnahme.
Weiterhin sind dort das Verfahren zur Herstellung des Wasserstoffspeichermaterials beschrieben, wobei man in an sich bekannter Weise Titanschwamm und die übrigen Elemente durch übliche Schmelzmetallurgie oder Pulvermetallurgie unter Schutzgas oder Vakuum verschmilzt bzw. sintert und gegebenenfalls nach Abkühlung wiederholt zerkleinert und erneut aufschmilzt, sowie die Verwendung in an sich bekannter Weise eingebaut in eine Aluminiummatrix,als mobiler Speicher für Wasserstoff, insbesondere wasserstoffgetriebene Kraftfahrzeuge.
Dort ist auch angegeben, daß sich Titan durch Zirkon und Lanthan ersetzen läßt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verallgemeinerung der Erfindung des Hauptpatentes, da gefunden wurde, daß die zur H2-Aufnahme gewünschte Legierungsphase dann besonders gut ausgebildet wird, wenn ein Teil des A-Elementes, also im vorliegenden Fall "Titan", durch einen besonders starken Sauerstoffgetter ersetzt wird.
Ein solcher Sauerstoffgettereffekt wird nicht nur durch Lanthan sondern auch durch andere seltene Erden oder durch Mischungen derselben (Mischmetall) erzielt, und weiterhin eignet sich auch Ca als Ersatz für Ti.
Die Menge an Lanthan, anderen seltenen Erden, Mischmetall oder Calcium, in welcher Titan ersetzt wird, beträgt 1 bis 5, insbesondere 2 bis 5, Atom-%, was ausreicht, um die Matrix vollständig zu homogenisieren.
Der Gettereffekt der genannten Ersatzelemente scheint stärker zu sein als der von Titan selbst und auch der von Zirkon. Dabei ist Lanthan ganz besonders bevorzugt.
Di.e optimale Zusammensetzung mit Lanthan ist wie folgt: Ei pa Mn2xCrxy (VzNi 1-z y wobei 0,01 # α # 0,05 0,2 L x 1 0,2 L- y # x 0,5 # z # 0,9 bedeutet.
Beispiele dieser optimalen Zusammensetzung mit Lanthan sind: 1. Ti0,95La0,05V0,4Ni0,1Cr0,1Mn1,4.
Wenn man die Schliffbilder von zwei Legierungen etwa gleicher Zusammensetzung vergleicht, nämlich der obigen gemäß 1.) und der Legierung TiV0,4Ni0,1Cr0,1Mn1,4, zeigt sich deutlich die bessere Homogenisierung der Legierungsmatrix (C14-Phase), wenn ein Teil des Titans durch Lanthan ersetzt wird. Es sind auch deutlich die Lanthanausscheidungen zu erkennen, bei denen es sich hauptsächlich um Lanthanoxid handelt. Die Matrix ist sehr viel besser ausgebildet als bei der Legierung ohne das Lanthan. Das führt dazu, daß das Hydrierverhalten idealer wird (höhere Kapazität und bessere Plateau-Ausbildung in den Druck-Konzentrations-Isothermen).
Entsprechende Ergebnisse zeigen sich auch mit Mischmetall (Cer-Mischmetall, siehe z.B. Römpps Chemie Lexikon, 7.
Auflage, Stuttgart, 1974, Spalte 2184) und mit Calcium, wenn auch die Ergebnisse mit Lanthan, soweit bis jetzt bekannt, die besten zu sein scheinen.
Ein weiteres Beispiel ist: 2. Ti0,95La0,05V0,5Ni0,1Mn1,4 .
Auch hier findet sich eine sehr gute homogenisierte Ausbildung der Matrix der Legierung.

Claims

Wasserstoffspeichermaterial auf Hydridbasis (Zusatz zu Patent ., .. ... (Patentanmeldung P 30 23 770.8)) Patentansprüche 1. Wasserstoffspeichermaterial der Formel Ti Zr Mn Cr (V Ni 1-a a 2-x x-y z i-z y wobei Nickel ganz oder teilweise durch Cobalt und/oder Kupfer ersetzt werden kann, wobei 0 # a = 0,3 0,2 # x # 1,0 0,2 # y = z 0,6 L z = 0,9 und Ti = Titan, Zr = Zirkon, Mn = Mangan, Cr = Chrom, V = Vanadium, Ni = Nickel bedeuten, und wobei das Verhältnis von V zu Ni (oder Co und/oder Cu) zwischen 9 : 1 und 3 : 2 liegt, nach Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 30 23 770.8), dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Titans durch einen besonders starken Sauerstoffgetter, insbesondere Lanthan, andere seltene Erden oder durch Mischungen derselben oder Calcium in einer Menge von 1 bis 5, insbesondere 2 bis 5, Atom-% ersetzt ist.
2. Wasserstoffspeichermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Zusammensetzungen aufweist: Ti1-αLaαMn2-xCrx-y(V2Ni1-z)y , wobei 0,01 L a 0,05 0,2 ' x ' 1 0,2 ' y ' x 0,5 r z L 0,9 bedeutet.