DE3148307A1

DE3148307A1 - Verfahren zum beladen von druckgasbehaeltern zum speichern von wasserstoff

Info

Publication number: DE3148307A1
Application number: DE19813148307
Authority: DE
Inventors: Clemens Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Halene; Franz-Josef Dipl.-Ing. 4837 Verl Henrichs; Ernst Dr.-Ing. 4018 Langenfeld Lange; Karl-Ludwig 4690 Herne Strack
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1981-12-03
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE3148307C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beladen von zum Speichern von Wasserstoff auf der Basis einer Gas-/Feststoffreaktion verwendeten Druckgasbehältern.

Bei den bekannten Gasdruckbehältern, die für die Speicherung von Wasserstoff eingesetzt werden, werden die wasserstoffspeichernden Metalle oder deren Legierungen in pulverisierter Form in Behälter eingebracht. Das hat den Nachteil, daß in Abhängigkeit möglicher Schüttdichten die Speichermasse ein großes Volumen einnimmt.

Ein weiterer Nachteil bei bekannten Hydridspeicherausführungen ergibt sich dadurch, daß sich beim Beladen mit Wasserstoff die aktive Speichermasse unter erheblichem Innendruck ausdehnt, wodurch die Behälterwandungen unregelmäßig verformt und aufgeweitet werden. Dieser Vorgang tritt um so deutlicher in Erscheinung j, je höher die pulverisierte .Speichermasse vorverdichtet und je größer der Speicherdurchmesser gewählt wird. Aus diesem Grunde werden Gasdruckbehälter auf der Basis von Gas-/Feststoffreaktionen gewöhnlich in Abmessungsbereichen ^ 40 mm Durchmesser gefertigt und unter hohem Aufwand z¹ Bündeln

Weiterhin ist bekannt, daß die Speichermasse unter Beimengung von Aluminiumpulver zu Pellets vorverdichtet wird, um auf diese Weise Behältervolumen einzusparen. Dabei tritt die Volumenerweiterung Jedoch in weit höherem Maße in Erscheinung, so daß die Betriebssicherheit um so mehr in Frage gestellt ist ο

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Beladen von Druckgasbehältern der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein Einsatz von Behältern über 40 mm Durchmesser und ein Einbringen größerer Mengen Füllmaterial ermöglicht wird, ohne daß bei der Beladung die Behälterwandung zerstört wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, wie es in den Patentansprüchen beschrieben ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Speichermasse in pulverisierter Form oder in Form vorverdichteter Pellets in den Behälter eingebracht wird, die Erstbeladung mit Wasserstoff jedoch unter äußerer Abstützung bzw. Druckbeaufschlagung des Behälters und damit unter Beibehaltung des vorgegebenen Volumens erfolgt, so daß die Speichermasse unter Einwirkung des Wasserstoffes verdichtet wird. Eine Volumenzunahme über den elastischen Bereich von Behälterwandung und Hilfsvorrichtung hinaus wird vermieden.. Auf diese Weise können gefahrlos größere Behälterdurchmesser gewählt werden. Ebenfalls begünstigt die Verdichtung die Kinetik des Wasserstoffs bei der praktischen Nutzung von Behältern. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin auf metallische Beimengungen, die zur Unterstützung thermischer Vorgänge in bekannter Weise eingebracht werden, zu verzichten. Hieraus ergibt sich eine Raumersparnis in einer Größenordnung von 5 bis 10 %.

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Durch die in dem Anspruch 2 beschriebene Maßnahme sind ?' vorteilhafte Verbesserungen des im Hauptanspruch '",,

gezeigten Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Vorverdichtung der pulverförmigen Speichermasse ebenfalls unter äußerer Abstützung vorzunehmen, da eine Deformation der Behälterwandungen dadurch schon beim F llvorgang ausgeschlossen wird. Des weiteren wird dieWirksamkeit eingebrachter metallischer Wärmeleitelement.e durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöht, indem durch den isostatischen Druckaufbau ein inniger Verbund dieser Elemente mit der Speichermasse und der Behälterwandung hergestellt wird. Im Hinblick auf eine erhöhte Betriebssicherheit wird zusätzlich vorgeschlagen, ©in© unterbrochene Erstbeladung mit Wasserstoff vorzu- ; nehmen mit der Zielsetzung, daß eine Restdehnung der Pulvermasse ohne äußere Abstützung eine dauerhafte Vor- ; spannung in der Behälterwandung erzeugt.

Ib den beigefügten Zeichnungen ist der Ablauf des Ver- j

ίahrens schematise» dargestellt. ;

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Es eigens · . \

1 «Sas Einfüllen von Speicheraasse in den Behälter

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In den Figuren 1 bis 3 wird der verfahrensmäßige Füllvorgang im einzelnen dargestellt. Dabei wird ein Behälter 1, der in Form eines gestreckten zylindrischen Hohlkörpers ausgeführt ist, mit Speichermasse 2 in Pulverform gefüllt und verpreßt. Die die Behälterwand abstützende Kaliberform bestehend aus den Kaliberhälften 3 und 4 nimmt den Behälter 1 in ihrem

^ _ Hohlraum 5 auf. Eine Dosierungseinrichtung 6 (nicht

näher beschrieben) füllt die Speichermasse 2 lagenweise ein. Eine Preß- und Rütteleinrichtung 7 nimmt die Verdichtung der Speichermasse 2 ebenfalls lagenweise vor. Nach Verschließen des Behälters 1 mit dem Deckel 8 und nach Durchführung des Teilaktivierungsschritte-Evakuieren und Ausheizen- wird der Behälter 1 in ein zweites Kaliberhälftenpaar 9 und 10 und eine Preßvorrichtung 11 eingebracht und unter Verschluß gehalten. In dieser Stellung wird der Behälter 1 nunmehr unter Wasserstoffzufuhr beladen. Die bekannterweise erforderliche Wärmeabfuhr aus der Speichermasse 2 heraus erfolgt über die Wandung des Behälters

' l_füber eine gut wärmeführende Metallvorlage 12, (z.B.

Kupfer) und über einen Kühlkreislauf 13. Die kennzeichnenden Parameter wie Menge, Druck und Temperatur werden durch eine bekannte Meßeinrichtung überwacht.

- 7 -Zusammenfa s sung

Claims

Meissner -& JVl eissner

PATENTANWALTSBÜRO —

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. W. MEISSNER (1980) DIPL-ING. P. E. MEISSNER DIPL-ING. H.-J. PRESTING

Zugelassene Vertreter vor dam -Europäischen Patentamt -Professional Representatives before the European Patent Office

mr Zeichen Ihr Schreiben vom Unsere Zeichen HERBERTSTR. 22, 1000 BERLIN 33

M/Go. 21 335

Mannesmann AG
Mannesmannufer 2
Düsseldorf 1

Verfahren zum Beladen von Druckgasbehältern zum Speichern von Wasserstoff.

Patentansprüche;

Verfahren zum Beladen von zum Speichern von Wasserstoff auf der Basis einer Gas~/Feststoffreaktion verwendeten Druckgasbehältern, gekennzeiehr.fi durch folgende Schritte;

a) Einfüllen und Verdichten der pulverf' rmigen Speichermasse in den Behälter bei gleichzeitiger Abstützung bzw. Druckbeaufschlagimg der Behälterwand von außen

b) Verschließen des Behälters

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TELEX TELEGRAMM: TELEFON: SANKKONTO: POSTSCHECKKONTO

1-856 44 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AG. P. MHSSNta DLN-W

invsnd BERLIN 030/8916037 BERLIN 31 404737-103

030/8913026 3C9371SO00

c) Teilaktivierung der Speichermasse in Form von Evakuieren und Ausheizen

d) Beladen mit Wasserstoff bei gleichzeitiger Abstützung bzw. Druckbeaufschlagung der Behälterwand von außen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladung mit Wasserstoff zweistufig durchgeführt wird, indem eine Restbeladung bezogen auf die maximale Speicherfähigkeit in einer Größenordnung von 10 bis 20% ohne äußere KaIiberabstützung erfolgt.