DE3727302A1 - Verfahren zur elektrizitaetserzeugung und ein thermoelektrisches umwandlungssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein die Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Transportieren von Wasserstoffionen durch einen selektiven Elektrolyt unter einem Gradienten eines chemischen Potentials zur Erzeugung von Elektrizität.

Die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie kann auf vielfache Art bewerkstelligt werden. Üblicherweise beruhen elektrochemische Zellen und Batterien auf Redox-Reaktionen, welche den Übergang von Elektronen aus der zu oxidierenden Substanz in die zu reduzierende Substanz einbeziehen. Wenn man die Reaktion auf solche Weise durchführt, daß die Reaktanten nicht in direktem Kontakt miteinander kommen, ist es möglich die Elektronen zu veranlassen, durch einen äußeren Stromkreis zu fließen, wo sie zur Arbeitsleistung verwendet werden können.

Obwohl sie für eine Anzahl von Anwendungsbereichen von großem Wert sind, weisen elektrochemische Zellen bestimmte Nachteile auf. Insbesondere haben solche Zellen eine begrenzte Lebensdauer, die auf der Erschöpfung der Reaktanten beruht. Obwohl die meisten Zellen durch Anlegen einer Spannung von umgekehrter Polarität an die Elektroden wieder aufgeladen werden können, erfordert ein derartiges Wiederaufladen eine getrennte elektrische Quelle und verhindert den kontinuierlichen Betrieb der Zelle über unbestimmte Zeiträume.

Um diese Probleme zu überwinden, wurden Brennstoffelemente entwickelt. Im allgemeinen arbeiten Brennstoffelemente so, daß man eine ionisierbare Spezies durch einen selektiven Elektrolyt hindurchführt, welcher die Passage der nichtionisierten Spezies blockiert. Indem man poröse Elektroden an jede Seite des Elektrolyts placiert, kann ein Strom in einem äußeren, die Elektroden verbindenden Stromkreis induziert werden.

Das häufigste Brennstoffelement ist das Wasserstoff-Sauerstoff- Brennstoffelement, in welchem Wasserstoff durch eine der Elektroden geführt wird, während Sauerstoff durch die andere Elektrode geleitet wird. Der Wasserstoff und der Sauerstoff vereinigen sich an der Elektrolyt-Elektroden-Grenzfläche unter Bildung von Wasser. Durch kontinuierliches Entfernen des Wassers wird ein Konzentrationsgradient aufrechterhalten, um den Strom von Wasserstoff und Sauerstoff in das Element herbeizuführen. Brennstoffelemente dieses Typs haben sich als besonders wertvoll bei bemannten Raumflügen erwiesen, wo sie nicht nur große Mengen Elektrizität liefern, sondern auch Trinkwasser für das Personal.

Trotz ihrer Brauchbarkeit leiden Brennstoffelemente des oben beschriebenen Typs an einer Reihe von Nachteilen. In erster Linie erfordern die Brennstoffelemente eine kontinuierliche Zuführung des Reaktanten, um die Erzeugung von Elektrizität aufrechtzuerhalten. Diesbezüglich produzieren die Elemente auch einen kontinuierlichen Produktstrom, der entfernt werden muß. Obwohl die Beseitigung des durch Wasserstoff-Sauerstoff- Brennstoffelemente gebildeten Wassers selten ein Problem darstellt, ist die Entfernung des Produkts von anderen Brennstoffelement- Systemen nicht immer einfach. Das zweite Problem betrifft die Auswahl und die Instandhaltung der porösen Elektroden. Elektroden müssen für die in das Element eintretende Reaktant-Spezies permeabel sein. Im Laufe der Zeit werden jedoch solche poröse Elektroden häufig verschmutzt und verstopft, so daß die Migration der Reaktanten durch die Membran verlangsamt wird. Eine derartige Verlangsamung führt zu einer herabgesetzten Produktion von Elektrizität. Drittens ist die Auswahl eines geeigneten Elektrolyts nicht immer leicht. Der Elektrolyt, der ein fester Elektrolyt sein kann, muß die ionisierte Spezies rasch transportieren, um die Stromerzeugung zu erhöhen. Häufig ist die beschränkte Wanderung der ionisierten Spezies durch den Elektrolyt ein beschränkender Faktor für die Menge des erzeugten Stroms.

Aus diesen Gründen wäre es erwünscht, Brennstoffelemente zu schaffen, welche für den Betrieb keine kontinuierliche Quelle von Reaktanten benötigen. Insbesondere wäre es erwünscht, wenn die Brennstoffelemente mit Reaktanten arbeiten könnten, welche mittels einer anderweitigen Energiequelle, vorzugsweise Wärme, regeneriert werden könnten. Derartige thermoelektrische Umwandlungszellen werden bevorzugterweise Elektroden und Elektrolyte verwenden, die nicht verstopft oder verschmutzt werden und die eine rasche Wanderung der ionisierbaren Spezies gewährleisten. Schließlich werden derartige thermoelektrische Umwandlungszellen hohe Strom-zu-Gewicht-Verhältnisse zeigen, was ihre Verwendung in Anwendungsbereichen erlaubt, wo Volumen und Gewicht entscheidend sind, wie beispielsweise im Raumflug.

Bestimmte thermoelektrische Umwandlungszellen wurden bereits vorgeschlagen. Vgl. beispielsweise die US-PS 34 58 356, bei der geschmolzenes Natrium veranlaßt wird, durch einen festen Elektrolyt mittels eines Druckgradienten, induziert durch einen Temperaturgradienten, zu fließen. Der Elektrolyt ist so ausgewählt, daß er selektiv Natriumionen hindurchläßt, und es wird ein Strom erzeugt, wenn Natriumionen Elektronen beim Eintreten in den Elektrolyt verlieren und Elektronen beim Verlassen des Elektrolyts gewinnen. Die Zelle ist arbeitsfähig, leidet jedoch an Verstopfung der porösen Elektroden, die für die Hindurchführung der Natriumionen benötigt werden. Darüber hinaus ist die Diffusion der Natriumionen durch die festen Elektrolyte relativ langsam, was die Menge des aus der Zelle verfügbaren Stroms begrenzt.

Thermisch regenerierbare Brennstoffelemente bzw. -zellen sind ferner noch in den US-PSen 31 19 723 und 33 57 860 beschrieben. Die nachfolgend angeführten Patentschriften sind ebenfalls von Interesse: US-PSen 30 14 048, 30 31 518, 31 92 070, 33 38 749, 33 68 921, 35 11 715, 38 17 791, 40 49 877 und 44 43 522.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Elektrizität erzeugt, indem man Wasserstoffgas durch eine elektrische Umwandlungszelle, enthaltend ein Paar voneinander getrennter Elektroden mit einem dazwischenbefindlichen Elektrolyt, hindurchführt. Der Elektrolyt ist so ausgewählt, daß er ionisierten Wasserstoff selektiv hindurchläßt und nichtionisierten Wasserstoff blockiert, und der elektrische Strom wird erzeugt, wenn der Wasserstoff Elektronen an einer Elektrode verliert und Elektronen an der anderen Elektrode erhält. Auf diese Weise wird ein brauchbarer Strom durch Verbinden der zwei Elektroden mittels eines äußeren Stromkreises erhalten.

Die Verwendung von Wasserstoff als alleiniger ionisierbarer Spezies vereinfacht die Konstruktion der Zelle erheblich, da eine Vielzahl von festen Elektroden für den Wasserstoff permeabel und für eine Verwendung geeignet sind. Ein Blockieren und Verstopfen von Elektroden, wie es prinzipiell in allen Anwendungen der Brennstoffzellen des Standes der Technik auftritt, ist bei der Umwandlungszelle der vorliegenden Erfindung nicht von Belang. In ähnlicher Weise ist die Wanderung von Wasserstoff durch den Elektrolyt rasch, was auf Basis der Elektrodenfläche sehr hohe Stromdichten erlaubt. Daher liefert die Umwandlungszelle der vorliegenden Erfindung eine sehr hohe Energieleistung, welche sich mit der Zeit nicht wesentlich verringert.

Die Elektrizitätserzeugung unter Verwendung der eben beschriebenen Umwandlungszelle beruht auf der Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Wasserstoff-Konzentrationsgradienten quer durch die Zelle. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Konzentrationsgradient durch kontinuierliches Einführen zu einer ersten der Elektroden bewirkt, während das Wasserstoffgas mit einem geschmolzenen Metall an der zweiten Elektrode unter Bildung eines Metallhydrids reagiert. Das Metallhydrid kann von der zweiten Elektrode entfernt und thermisch zersetzt werden, um den Wasserstoff und das geschmolzene Metall zu regenerieren. Auf diese Weise können die Zellen der vorliegenden Erfindung in einem System zur kontinuierlichen Erzeugung von Elektrizität aus Wärme eingesetzt werden. Wegen der für eine thermische Zersetzung von Metallhydriden benötigten Temperaturen ist das System besonders für die Umwandlung von Hochtemperatur-Wärmequellen, wie beispielsweise Kühlmittel von mit Flüssigmetall gekühlten Kernreaktoren, brauchbar. Das System wird auch für die Elektrizitätserzeugung dort besonders geeignet sein, wo mechanische Generatoren unpraktisch sind, wie beispielsweise in Raumfahrzeugen.

Fig. 1 ist ein Fließschema, welches die allgemeinen Gesichtspunkte des Betriebes der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 2 ist ein Fließschema, welches eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

In Fig. 1 wird ein System 10 zur Umwandlung von Wärmeenergie aus einer Quelle Q in Elektrizität beschrieben. Das System 10 umfaßt eine Umwandlungszelle 12, welche eine erste Elektrode 14 und eine zweite Elektrode 16 mit einem dazwischenliegenden Elektrolyt 18 enthält. Die Elektroden 14 und 16 werden innerhalb eines Gefäßes 20, welches so konstruiert ist, daß es die weiter unten detailliert beschriebenen rigorosen Betriebstemperaturen aushält, voneinander getrennt gehalten. Die Elektroden 14 und 16 sind gegenüber der Innenwandung des Gefäßes 20 isoliert, so daß die Elektroden und das Gefäß zusammen eine Kammer für den Elektrolyt 18 bilden.

Das Gefäß 20 und die damit verbundenen Rohrleitungen (wie nachstehend beschrieben) können aus geeigneten Metallen, wie Wolfram und Molybdän, oder faserverstärkter Keramik, hergestellt sein. Wenn eine Metallkonstruktion verwendet wurde, müssen alle Leiter, einschließlich der Elektroden 14 und 16, gegenüber dem Gefäß 20 elektrisch isoliert sein, so daß die Elektroden voneinander isoliert bleiben.

Die Elektroden bestehen aus massivem Metall, das gegenüber Wasserstoff chemisch inert ist und eine relativ schnelle Wasserstoffpenetration erlaubt. Geeignete Metalle schließen Nickel, Palladium, Vanadium, Zirkonium und Niob, und dergleichen, ein. Wie in Fig. 1 erläutert, sind die Elektroden 14 und 16 flache Platten, die voneinander getrennt parallel angeordnet sind, jedoch können die Geometrie und die Dimensionen der Elektroden erheblich variieren. Die Fläche der Elektrode(n) werden von dem gewünschten Ausmaß der Stromerzeugung abhängen und können von mehreren cm² bis zu mehreren m² oder größer, variieren. Die Elektroden sollten so dünn wie möglich sein, jedoch verträglich mit der strukturellen Unversehrtheit und der Fähigkeit, die erwarteten Stromdichten zu leiten. Derartige dünne Elektroden ergeben einen minimalen Widerstand gegenüber der Diffusion von Wasserstoff.

Der Elektrolyt 18 ist dafür vorgesehen, Wasserstoffionen zwischen den Elektroden 14 und 16 hindurchzulassen (und die Passage von nichtionisiertem Wasserstoff zu verhindern). Geeignete Elektrolyte schließen Alkalimetallsalze und Erdalkalimetallsalze, gemischt mit einem Metallhydrid in einer Menge im Bereich von etwa 5 bis 20%, typischerweise etwa 10%, ein. Geeigneterweise wird der Elektrolyt durch Erhöhen der Temperatur in einem flüssigen Zustand gehalten. Um den unvermeidlichen Schmelzpunkt zu erniedrigen, können eutektische Salzmischungen verwendet werden. Geeignete eutektische Mischungen schließen Lithiumchlorid und Kaliumchlorid, Lithiumiodid und Kaliumiodid, Calciumchlorid und Calciumhydrid, und dergleichen, ein. Geeignete Metallhydride umfassen Lithiumhydrid und Natriumhydrid. Von derartigen Elektrolyten wurde gefunden, daß sie negativ geladene Wasserstoffionen rasch hindurchlassen, wohingegen sie geeigneterweise die Passage von ungeladenen und positiv geladenen Wasserstoffionen blockieren.

Der Abstand der Elektroden 14 und 16 und demzufolge das Volumen des Elektrolyts 18 ist nicht entscheidend. Es ist lediglich notwendig, daß ausreichend Elektrolyt 18 vorhanden ist, um die Passage von nichtionisiertem Wasserstoff und positiv geladenen Wasserstoffionen wirksam zu verhindern. Typischerweise ist ein Abstand zwischen den Elektroden 14 und 16 im Bereich von etwa 1 bis 5 mm erwünscht, noch typischer von etwa 2 mm.

Das System 10 enthält ferner ein Gefäß 26 für die thermische Zersetzung, welches Wärme aus einer Quelle Q aufnimmt. Das Zersetzungsgefäß 26 nimmt einen Strom von geschmolzenem Metall und Metallhydrid 28 durch die Leitung 30 von einer unteren Kammer 42 in dem Gefäß 20 auf. Das Metallhydrid 28 wird thermisch zu Wasserstoff und geschmolzenem Metall zersetzt. Der Wasserstoff strömt durch eine Überkopfleitung 34 zu dem Gefäß 20, während das geschmolzene Metall zu der unteren Kammer 42 des Gefäßes 20 durch eine untere Leitung 36 zurückkehrt. Der Wasserstoff betritt einen oberen Raum 38 in dem Gefäß 20, wo er gleichmäßig über die obere Oberfläche der Elektrode 14 verteilt ist. Über der Zelle 12 existiert ein Konzentrationsgradient, da der durch die Zelle hindurchgeleitete Wasserstoff in dem unteren Raum 42 ständig erschöpft ist. Demzufolge existiert für das Induzieren eines Wasserstoffstroms quer durch die Zelle 12 eine Antriebskraft und der Wasserstoff ist fähig, durch die erste Elektrode 14 zu diffundieren, bis er die Innenseite mit dem Elektrolyt 18 erreicht. An diesem Punkt ist der nichtionisierte Wasserstoff nicht fähig, den Elektrolyt zu durchdringen. Jedoch durch äußere Verbindung der Elektroden mittels eines äußeren Stromkreises 40 sind Elektronen (erzeugt, wie weiter unten angegeben) fähig, von der zweiten Elektrode 16 zu der ersten Elektrode 14 zu fließen. Daselbst werden negative Wasserstoffionen nach der folgenden Gleichung gebildet:

H + e^- = H^-

Die negativ ionisierten Wasserstoffatome sind demzufolge fähig, durch den Elektrolyt 18 hindurchzugehen und erreichen die Grenzflächen mit der zweiten Elektrode 16. Wenn die Wasserstoffionen in die Elektrode 16 eintreten, verlieren sie die Elektronen unter Regenerierung des nichtionisierten Wasserstoffs und schaffen eine Quelle für die Elektronen, welche durch die Leitung 40 zu der oberen Elektrode 14 geben. Es ist einzusehen, daß auf diese Weise elektrischer Strom erzeugt wird, der imstande ist, nützliche Arbeit zu leisten. Der nichtionisierte Wasserstoff geht dann in den Raum 42, wo er in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall 28 gelangt, das aus dem Gefäß für die thermische Zersetzung 26, wie oben beschrieben, rezirkuliert worden ist. Der Wasserstoff reagiert rasch mit dem geschmolzenen Metall unter Bildung von Metallhydrid, welches dann durch die Leitung 30 in das Zersetzungsgefäß 26 im Kreis zurückgeführt wird. Es ist einzusehen, daß das geschmolzene Metall 28 am Boden des Gefäßes 20 auf einer niedrigeren Temperatur als das Metallhydrid in dem Zersetzungsgefäß 26 gehalten wird, um die Bildung von Metallhydrid zu begünstigen.

Das eben beschriebene System ist geschlossen, mit Ausnahme der aufgenommenen Wärme Q und der abgegebenen Elektrizität durch den äußeren Stromkreis 40, und kann demzufolge ein mechanisches System bilden, welches Wärmeenergie in Elektrizität umwandelt.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird ein detaillierteres System zur Erzeugung von Elektrizität gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wo dies möglich ist, verwendet Fig. 2 Bezugsziffern, welche denen entsprechen, die in Fig. 1 verwendet wurden.

Die Wärmequelle in dem System 50 von Fig. 2 ist ein Kühlmittelstrom von einem mit Flüssigmetall gekühlten Kernreaktor 52. Das Kühlmittel wird durch eine Austauschleitung 54 mittels einer elektromagnetischen Pumpe 56 gepumpt. Das Zersetzungsgefäß 26 wird entweder LiH oder ein NaH als Metallhydrid verwenden, in Abhängigkeit von der Temperatur des eingesetzten Flüssigmetall-Kühlmittels. Typischerweise wird LiH für höhere Kühlmittel-Temperaturen im Bereich von etwa 1000° bis 1400°K verwendet, während NaH für niedrigere Kühlmittel- Temperaturen im Bereich von etwa 600° bis 1000°K eingesetzt wird. Bei der geeigneten Temperatur T₁ wird das Metallhydrid zu Wasserstoff, der durch die Überkopfleitung 34 zu dem Gefäß 20 strömt, und geschmolzenem Lithium oder Natrium, welches durch eine Leitung 60 zu einem Wärmeaustauscher 62 fließt, gespalten. Der Wärmeaustauscher 62 erniedrigt die Temperatur des geschmolzenen Metalls auf eine Temperatur T₂, bei welcher das Metall sich erneut mit Wasserstoff unter Bildung eines Metallhydrids verbinden kann. Das gekühlte geschmolzene Metall wird dann durch die Leitung 64 zu dem unteren Raum 32 des Gefäßes 20 geführt, wo es in der Lage ist, mit Wasserstoff, der von der zweiten Elektrode 16 der Zelle 12 zugeführt wird, zu reagieren.

Wasserstoff aus dem Zersetzungsgefäß 26 wird zu dem oberen Raum 38 der Zelle 12 durch die Leitung 34 geführt. Dort tritt der Wasserstoff in eine Vielzahl von röhrenförmigen Elektroden 70 ein, welche sich von einer Trägerplatte 72 nach unten erstrecken. Die röhrenförmigen Elektroden 70 bestehen aus den gleichen Materialien, wie sie oben als für Elektroden geeignet beschrieben wurden, und liefern eine vergrößerte Elektrodenoberfläche zur Steigerung der Permeation des Wasserstoffs in den Elektrolyt 18 zwischen der Trägerplatte 72 und der zweiten Elektrode 16. Wie oben beschrieben, sind die Elektroden 70 von der Elektrode 16 isoliert, jedoch durch den äußeren Stromkreis 40 mit der Elektrode 16 verbunden. Wenn der Wasserstoff durch die röhrenförmigen Elektroden 70 hindurchgeht, vereinigen sich die Wasserstoffatome mit Elektronen, die aus der Elektrode 16 freigesetzt werden. Die negativ geladenen Ionen sind in der Lage, rasch durch den Elektrolyt 18 zu wandern und treffen bei der Elektrode 16 ein, wo die Elektronen abgegeben werden. Der durch die Elektrode 16 in den unteren Raum 32 eintretende nichtionisierte Wasserstoff verbindet sich mit dem geschmolzenen Metall, welches auf der niedrigeren Temperatur T₂ ist. Das Metallhydrid wird dann durch die Leitung 30 mittels einer elektromagnetischen Pumpe 82 zum Zersetzungsgefäß 26 gepumpt, wo es erneut auf die Temperatur T₁ erhitzt und zu Wasserstoff und geschmolzenem Metall zersetzt wird.

Die Betriebstemperatur liegt für die bevorzugten LiH- und NaH-Systeme der vorliegenden Erfindung wie folgt:

Im Betrieb können Systeme des eben beschriebenen Typs hohe Stromdichten auf Basis der Elektrodenflächen erreichen. Die erforderliche Fließgeschwindigkeit des flüssigen Metallhydrids wird von der Fließgeschwindigkeit des Wasserstoffs abhängen und wird ausreichend groß sein, um einen sehr niedrigen Wasserstoff-Partialdruck in dem unteren Raum 32 aufrechtzuerhalten, typischerweise im Bereich von etwa 10^-5 bis 10^-4 mm Hg. Die durch die Zellen erzeugte Spannung wird von den angewandten Temperaturen abhängen, während der Strom von der Temperatur, der Elektrodenfläche als auch von der Zirkulationsgeschwindigkeit des Flüssigmetallhydrids abhängen wird.

Obwohl die vorstehende Erfindung im Detail und beispielhaft zum Zwecke der Klarstellung erläutert wurde, ist es offensichtlich, daß bestimmte Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der anliegenden Ansprüche in der Praxis durchgeführt werden können.

Auf alle in der vorliegenden Beschreibung angeführten Patentschriften und Veröffentlichungen wird ausdrücklich Bezug genommen und der Offenbarungsgehalt aller dieser Veröffentlichungen durch diese Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung integriert.

• Verzeichnis der Bezugsziffern der Fig. 1 und 2 Fig. 1
  system10 System conversion cell12 Umwandlungszelle first electrode14 Erste Elektrode second electrode16 Zweie Elektrode electrolyte18 Elektrolyt vessel20 Gefäß thermal decomposition vessel26 Gefäß für die thermische Zersetzung (stream of molten metal and metal hydride28 (Strom von geschmolzenem Metall und Metallhydrid) conduit30 Leitung lower chamber32* (42) Untere Kammer overhead conduit34 Überkopfleitung lower conduit36 Untere Leitung upper plenum38 Oberer Raum external circuit40 Äußerer StromkreisFig. 2
  system50* (fehlt in der Zeichnung!) System liquid metal cooled nuclear reactor52 Flüssigmetallgekühlter Kernreaktor exchange conduit54 Austauschleitung electromagnetic pump56 Elektromagnetische Pumpe decomposition vessel26 Zersetzungsgefäß overhead conduit34 Überkopfleitung vessel20 Gefäß conduit60 Leitung heat exchanger62 Wärmeaustauscher conduit64 Leitung lower plenum32 Unterer Raum second electrode16 Zweite Elektrode cell12 Zelle upper plenum38 Oberer Raum conduit38** (34) Leitung tubular electrodes70 Röhrenförmige Elektroden support plate72 Trägerplatte electrolyte18 Elektrolyt external circuit40 Äußerer Stromkreis conduit30 Leitung electromagnetic pump82 Elektromagnetische Pumpe

Claims (23)

1. Verfahren zur Elektrizitätserzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß es das Hindurchfließen von Wasserstoff durch eine elektrische Umwandlungszelle, enthaltend ein Paar voneinander getrennter Elektroden mit einem dazwischenbefindlichen Elektrolyt, der ausgewählt ist, ionisierten Wasserstoff selektiv hindurchzulassen, wodurch ein elektrischer Strom durch einen die Elektroden verbindenden äußeren Stromkreis induziert wird, umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt selektiv H^- hindurchläßt und der Wasserstoff an der ersten Elektrode zu H^- reduziert und an der zweiten Elektrode zu H oxidiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoffstrom durch einen quer über die Zelle ausgebildeten Gradienten eines chemischen Potentials induziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient des chemischen Potentials aus der Reaktion von Wasserstoff mit einem Metall unter Bildung eines Metallhydrids herrührt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus der Gruppe bestehend aus Lithium und Natrium ausgewählt ist.

6. Verfahren zur Elektrizitätserzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Metallhydrid bei einer ersten Temperatur zur Herstellung von Wasserstoffgas und geschmolzenem Metall thermisch zersetzt,
das Wasserstoffgas zu einer ersten Elektrode einer Zelle führt, die ein Paar voneinander getrennter fester Elektroden mit einem dazwischenliegenden Elektrolyt enthält, der so ausgewählt ist, daß er ionisierte Wasserstoffatome selektiv hindurchläßt,
das geschmolzene Metall auf eine zweite Temperatur abkühlt, und
das abgekühlte geschmolzene Metall zu einer der zweiten Elektrode benachbarten Stelle führt, so daß das Metall mit durch die Zelle hindurchgegangenem Wasserstoff unter Rückbildung des Metallhydrids reagiert, wobei der durch die Zelle hindurchgehende Wasserstoff bewirkt, daß ein elektrischer Strom durch einen die Elektroden verbindenden äußeren Stromkreis fließt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt selektiv H^- hindurchläßt und der Wasserstoff an der ersten Elektrode zu H^- reduziert und an der zweiten Elektrode zu H oxidiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhydrid Lithiumhydrid ist, die erste Temperatur im Bereich von 1000° bis 1400°K und die zweite Temperatur im Bereich von 500° bis 800°K liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhydrid Natriumhydrid ist, die erste Temperatur im Bereich von 600° bis 1000°K und die zweite Temperatur im Bereich von 400° bis 600°K liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus der Gruppe bestehend aus einer Mischung von Lithiumhydrid und Lithiumchlorid und einer Mischung von Calciumhydrid und Calciumchlorid ausgewählt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Palladium, Vanadium, Zirkonium und Niob, bestehen.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhydrid durch Einwirkung von aus einem Kernreaktor erhaltener Wärme zersetzt wird.

13. Thermoelektrische Umwandlungszelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie
ein Paar voneinander getrennter Elektroden mit einem dazwischenbefindlichen Elektrolyt, der ausgewählt ist, ionisierte Wasserstoffatome selektiv hindurchzulassen,
Vorrichtungen für die Zuführung von Wasserstoffgas zu einer ersten der genannten Elektroden,
Vorrichtungen für die Zuführung eines mit Wasserstoffgas reagierenden Reaktanten zu einer zweiten der genannten Elektroden, so daß ein chemisches Potential quer über die Elektroden geschaffen wird, wodurch der Wasserstoffstrom quer durch die Elektroden einen Stromfluß zwischen den Elektroden induziert,
enthält.

14. Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einem Festmetall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Palladium, Vanadium, Zirkonium und Niob, bestehen.

15. Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus der Gruppe bestehend aus einer Mischung von Lithiumhydrid mit Lithiumchlorid und einer Mischung von Calciumhydrid und Calciumchlorid, ausgewählt ist.

16. Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktant ein geschmolzenes Metall ist, das mit Wasserstoff unter Bildung eines Metallhydrids reagiert.

17. Zelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen für die Zuführung von Wasserstoffgas Vorrichtungen zur thermischen Zersetzung des durch Reaktion von Wasserstoff und dem geschmolzenen Metall gebildeten Metallhydrids enthalten, welche Vorrichtungen für die thermische Zersetzung auch das geschmolzene Metall zuführen.

18. Thermoelektrisches Umwandlungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß es
eine Zelle, enthaltend ein Paar voneinander getrennter Elektroden mit einem dazwischenbefindlichen Elektrolyt, der ausgewählt ist, ionisierte Wasserstoffatome selektiv hindurchzulassen,
einen äußeren Stromkreis, der die Elektroden verbindet,
Vorrichtungen zum thermischen Zersetzen eines Metallhydrids zu Wasserstoffgas und geschmolzenem Metall,
Vorrichtungen zum Führen des Wasserstoffgases zu einer ersten der genannten Elektroden,
Vorrichtungen zum Abkühlen des geschmolzenen Metalls und
Vorrichtungen zum Führen des gekühlten geschmolzenen Metalls zu einer zweiten der genannten Elektroden, so daß das Metall mit durch die Zelle hindurchgegangener Wasserstoff unter Rückbildung des Metallhydrids reagiert, wobei der durch die Zelle hindurchgehende Wasserstoff bewirkt, daß ein elektrischer Strom durch einen die Elektroden verbindenden äußeren Stromkreis fließt,
enthält.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Palladium, Vanadium, Zirkonium und Niob, bestehen.

20. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt negativ geladene Wasserstoffionen selektiv hindurchläßt.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus der Gruppe bestehend aus einer Mischung von Lithiumhydrid und Lithiumchlorid und einer Mischung von Calciumhydrid und Calciumchlorid ausgewählt ist.

22. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen für die thermische Zersetzung ein durch einen Kernreaktor beheiztes Gefäß einschließen.

23. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner Vorrichtungen für die Rückführung des rückgebildeten Metallhydrids zu den Vorrichtungen für die thermische Zersetzung enthält.