DE69313130T2

DE69313130T2 - Metallhydridzellen mit verlängerter lebensdauer für elektrische kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE69313130T2
Application number: DE69313130T
Authority: DE
Inventors: P Mark Golben; Timothy D Meyer
Original assignee: Ergenics Inc
Current assignee: Hera Usa Inc Wilmington Del Us
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2013-11-06
Also published as: AU5548994A; WO1994011914A1; EP0669042B1; EP0669042A4; CA2148221A1; US5250368A; EP0669042A1; JPH08503102A; DE69313130D1; CA2148221C; JP2745162B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgeinein eine Metallhydridbatterie und insbesondere betrifft sie die Verlängerung der Lebensdauer einer Metallhydridbatterie durch Verbesserung der Wasserstoffspeicherkapazität der Batterie.

Stand der Technik

Metallhydridbatterien sind in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt worden, bei denen eine zuverlässige, in sich geschlossene bzw. autarke elektrische Energiequelle an einem Ort benötigt wird, der im allgeineinen unzugänglich ist. Patent Nr. 5,047,301, das auf eine Tochtergesellschaf t des Rechtsnachfolgers der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, betrifft eine Hochtemperaturbattene, bei der eine Verbindung zwischen der Batterie und der Wasserstoffquelle verwendet wird. Diese Batterie beginnt erst dann zu arbeiten, wenn sie dein Wasserstoffgas ausgesetzt wird, das durch die Leitung strömt, nachdem die Verbindung zwischen der Batterie und der Wasserstoffquelle hergestellt ist. Die im US-Patent Nr. 5,047,301 beschriebene Batterie funktioniert nur so lange, wie Wasserstoff von der Wasserstoffquelle abgegeben wird und hört auf zu arbeiten, wenn der Wasserstoffstrom entweder unterbrochen wird oder der Wasserstoff erschöpft ist. Dieser Batterietyp funktioniert gut unter Bedingungen, bei denen der Betrieb der Zelle notwendigerweise automatisch erfolgt, wie im Weltraum oder bei Tiefenbohrungen, wo eine manuelle Intervention oder Überwachung bestenfalls schwierig ist und eine anhaltende elektrische Energie über lange Zeiträume nicht notwendig ist. Diese Elementtypen sind darüber hinaus während des Gebrauchs durch die Wirkungsweise der Hydridbatterie eingeschränkt, deren Energieerzeugungskapazität sich erschöpft, wenn der Wasserstoff in den Zellen der Batterie absorbiert ist. D. h., wenn die Batteriezellen den verfügbaren Wasserstoff bis zur Kapazität oder nahezu bis zur Kapazität absorbieren, ist ein Gebrauch der Batterie nicht länger möglich, ohne die Batteriezellen durch Entfernen des Wasserstoffs wieder zu laden.
Es sind auch Hydridbatterien beschrieben und verwendet worden, die regenerierbar sind. Von besonderer Bedeutung auf dem Gebiet der Wasserstoffbatterien war die Entwicklung von Nickel-Wasserstoffsystemen (Ni-H&sub2;-Systemen), an denen umfangreiche Untersuchungen durchgeführt worden sind.
Eine Nickel-Wasserstoff-Zelle ist im US-Patent Nr. 3,850,694 beschrieben, bei der eine reversible elektrolytische Reaktion genutzt wird, wobei Ni(OH)&sub2; und OH- zu NiOOH, H&sub2;O und einem Elektron umgewandelt werden. Bezüglich der Lehre des in dieser Art von Batterien auftretenden elektrochemischen Prozesses wird auf das US-Patent Nr. 3,850,694 verwiesen. Aufgrund der hohen anfänglichen Herstellungskosten war die Darstellung von Ni-H&sub2;-Batteriesystemen mit Ausnahme für bestimmte esoterische Verwendungen, wie beispielsweise als Energiequelle im Weltraum, nicht wirtschaftlich.
Die Entwicklung von Ni-H&sub2;-Batteriesystemen für terrestische Verwendungen war ein Untersuchungsgegenstand von Regierungsstellen und Privatunternehmen. Die Suche nach einer effizienten und kostengünstigeren alternativen elektrischen Batterie hat in letzter Zeit durch das Aufkommen von mit Elektrobatterien angetriebenen Automobilen an Bedeutung zugenommen. Eine saubere Energiequelle für Systeme mit Eigenantrieb, wie beispielsweise elektrischer Energie, ist in der heutigen Welt von zunehmender Bedeutung, um die resultierende Umweltverschmutzung, und zwar sowohl durch Lärm als auch durch Emissionen, zu vermeiden, die bei der Verwendung herkömmlicher Benzinverbrennungsinotoren entsteht.
Eine wichtige Überlegung bei der terrestischen Anwendung von Hydridbatterien sind die hohen Anfangskosten für die Herstellung der für die Batterie benötigten Materialien und die Notwendigkeit, die Batterie eine große Anzahl von Zyklen hindurch laden und entladen zu müssen, ohne einen nennenswerten Verlust an Speicherkapazität oder verfügbarer Spannung und Energie zu erleiden.
Wenn die Hydridbatterie einen Entladungs- und Wiederaufladungszyklus durchläuft, findet eine beträchtliche Zerstörung der Elemente statt. Diese Zerstörung ist permanent und resultiert aus irreversiblen chemischen Prozessen außerhalb des Speicher- und Batteriesystems. Nach wiederholten Zyklen ist diese Störung kumulativ und führt zu einem Versagen des Systems, was ein vollständiges Ersetzen der Wasserstoffspeichereinheit, der Batterie oder beider erforderlich macht. Das Ersetzen der Elemente ist ein kostspieliges Vorhaben und folglich wird durch ein Verhindern oder Hinausschieben der Zerstörung der Elemente in dem System die Funktion der Batteriezelle stark verlängert, ohne daß unangemessen hohe Summen für das Ersetzen der zerstörten Elemente ausgegeben werden müssen. Die Einsparungen, die bei fortgesetzter, störungsfreier Funktion erreicht werden, reichen für eine kosteneffektive Verwendung von Hydridbatterien in terrestischen Anwendungen aus, wie beispielsweise als Antriebsenergie in Automobilen, die bezüglich der Gesamtkosten effektiver mit herkömmlichen Kraftstoffsystemen wie Verbrennungsmotoren konkurrieren können.
Es ist gefunden worden, daß die Anzahl von Zyklen, in denen ein Wasserstoffspeichergefäß, das ein Metallhydridmaterial enthält, Wasserstoff effektiv speichern kann, durch die Reinheit des zu speichernden Wasserstoffs beschränkt ist. Verunreinigungen im Wasserstoffstrom, wie beispielsweise Wasserdampf oder Sauerstoff, erhoben die Zerstörungsrate des Metallhydrids, das Wasserstoff in dem Speichergefäß absorbiert und zurückhält, stark. Während des Wiederaufladens eines Hydridbatteriesystems wird Wasserdampf in dem Wasserstoff, der durch die reverse elektrolvtische Reaktion gebildet wird, mitgerissen. Der in dem Wasserdampf enthaltene Sauerstoff "vergiftet" das Metallhydrid, wobei der Sauerstoff das Metallhydridmaterial zerstört, das zum Speichern des Wasserstoffs in einem Hydrierungsprozeß verwendet wird.
Ein Verfahren zum Entfernen von Sauerstoff und Wasserverunreinigungen aus einem Wasserstoffgasstrom mittels eines Filtersysteins ist im US-Patent Nr. 4,343,770 beschrieben. Das System besteht aus einem Adsorbens zum Herausfiltern von Wasser aus einem Wasserstoffstrom. Das beschriebene System enthält darüber hinaus ein ausgeklügeltes Netzwerk von Leitungen und Ventilvorrichtungen, um den Wasserstoffstrom durch die Filtervorrichtungen und in die wasserstoffverbrauchende Vorrichtung hinein und aus dieser herauszuleiten, die in der bevorzugten Ausführungsform ein Verbrennungsmotor ist, bei dem gasförmiger Wasserstoff als Brennstoff verwendet wird.
Bei Nickelhydridbatterien wie den in den US-Patenten Nr. 3,850,694 und 5,047,301 beschriebenen sowie Hydridbatterien für Umgebungstemperatur, die im allgemeinen von Eagle Picher Industries in Joplin, Missouri erhältlich sind, wird ein Elektrolyt verwendet, der in einem feuchten Zustand sein muß, um seine Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Große Sorgfalt muß auf die in der Zelle verfügbare Wassermenge verwendet werden, wie im US- Patent Nr. 3,850,964 erläutert ist. Während der Batteneentladung zersetzt die elektrolytische Reaktion den gasförmigen Wasserstoff unter Bildung von Wasser und hält auf diese Weise die Feuchtigkeit der Zelle aufrecht.
Während des Wiederaufladungsschritts erzeugt jedoch die Batteriezelle gasförmigen Wasserstoff aus der Entladungsreaktion, der auch etwas Wasserdampf enthält. Fortgesetztes Wiederaufladen der Batterie treibt viel Wasser aus dein Elektrolyten und reduziert die Energieerzeugungskapazität. Das Wasser kondensiert auf den Elementen der Batteriezelle und hält die Leitfähigkeit des Elektrolyten aufrecht, die notwendig ist, damit die Batterie weiter elektrische Energie liefert. Es ist daher eine Vorrichtung notwendig, um die Feuchtigkeit in dem Elektrolyten aufrechtzuerhalten, und zwar durch einen Mechanismus, der dazu beiträgt, den Wasserdampf gegen die Batterieseite einer Hydridbatteriezelle mit separatem Wasserstoffspeichergefäß zu drücken.
Gemäß dem zuvor gesagten wird ein Batteriesystem und ein Verfahren zur Verwendung desselben beschrieben, bei dem ein Wasserstoffstrom zur Erzeugung von elektrischer Energie nach Bedarf verwendet wird, umfassend ein Wasserstoffspeichergefäß, das mindestens eine Öffnung und ein darin angebrachtes Metallhydridbett aufweist, wobei das Metallhydridbett in der Lage ist, Wasserstoff unter bestimmten Bedingungen zu absorbieren und Wasserstoff unter anderen Bedingungen freizusetzen, eine Batteriezelle, die in einem Gehäuse bzw. einer Kapsel eingeschlossen ist, die einen Elektrolyten und ein Oxydans umfaßt, wobei das Gehäuse der Batteriezelle mindestens eine Öffnung aufweist, In-line-Leitungsvorrichtungen mit mindestens zwei Enden, wobei ein Ende siegeldicht mit der Öffnung des Wasserstoffspeichergefäßes verbunden ist und das andere Ende siegeldicht mit der Öffnung der Batteriezelle verbunden ist, eine vorbestimmte Menge an Wasserstoff, der sich innerhalb des Systems befindet, wobei während der Entladung der Batteriezelle der Wasserstoff so bewegt wird, daß er in einem Strom von dem Wasserstoffspeichergefäß zu der Batteriezelle fließt und während der Wiederaufladung der Batteriezelle der Wasserstoffstrom so bewegt wird, daß er von der Batteriezelle zu dem Wasserstoffspeichergefäß fließt, einen katalytischen Konverter, der in Reihe zwischen der Batteriezelle und dem Hydridbett angebracht ist und einen Molekularsiebtrockner, der ein wasseradsorbierendes Material aufweist, um während der Batterieaufladung Wasserdampf aus dem Wasserstoffstrom zu adsorbieren und während der Batteneentladung Wasser als Dampf in den Wasserstoffstrom abzugeben, wobei der Molekularsiebtrockner in Reihe zwischen dem katalytischen Konverter und dem Metallhydridbett angebracht ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2 veranschaulicht eine Detailansicht bestimmter in Fig. 1 dargestellter Elemente im Querschnitt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, wobei gleiche Elemente in jeder der Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Bezüglich Fig. 1 umfaßt das System 10 der bevorzugten Ausführungsform eine Nickel-Wasserstoff-Batteriezelle 12, die eine positive Elektrode 14 und eine negative Elektrode 16 aufweist. Die genaue Konstruktion der Zelle ist für die Erfindung nicht von übermäßiger Bedeutung. Die Zelle 12 kann eine allgemein bekannte. sein oder eine spezielle Konstruktion aufweisen. Man sollte sich bewußt sein, daß die einzige Bedingung ist, daß der Brennstoff für die Zelle Wasserstoff ist und die Lehren dieser Erfindung für jede beliebige Metall-Wasserstoff-Batteriezelle verwendet werden können. Eine typische Zelle könnte beispielsweise gemäß der Lehre des US-Patentes Nr. 4,699,856 hergestellt werden. Alternativ kann die Zelle aus einer herkömmlichen Ni-KOH-Zelle bestehen, wobei KOH als Elektrolyt verwendet wird, wie im US-Patent Nr. 3,850,694 beschrieben ist.
Die Zelle 12 ist mit anderen Elementen des Systems durch eine hermetisch versiegelte Leitungsvorrichtung 20 in fluider Kommunikation. Die Leitungsvorrichtung 20 sorgt für eine fluide Kommunikation im gesamten System, indem sie sämtliche der Elemente in einer In-line-Verbindung verbindet. Die durch die Leitungsvorrichtung 20 definierte In-line-Verbindung stellt den Weg für die Transmission von Gas durch das System bereit. In der bevorzugten Ausführungsforrn ist das übertragene Gas Wasserstoff und die Leitungsvorrichtung 20 ist eine einzelne, jedoch linear segmentierte Vorrichtung für die Übertragung des Wasserstoffs.
Zwischen jedem Segment der Leitungsvorrichtung 20 sind die diskreten Elemente angebracht, die das System umfassen. Betrachtet man jedes Element der Reihe nach, ausgehend von der Batteriezelle 12, wird gegebenenfalls ein Wärmeaustauscher 24 bereitgestellt, um den gasförmigen Wasserstoff abzukühlen, der während eines Entladungsschritts des Batteriesystems zu der Batteriezelle 12 transportiert wird.
Das nächste Element in dem System, in Reihe mit der Leitungsvorrichtung 20 ist der katalytische Konverter 24, um O&sub2;-Moleküle, in Kombination mit Wasserstoff aus dem Gasstrom, zu Wasser umzuwandeln. Verstreute Sauerstoffmoleküle können als eine Folge der elektrolytischen Reaktion, die in der Batteriezelle 12 stattfindet, ihren Weg in das System finden, selbst wenn es hermetisch versiegelt ist.
Ein katalytischer Konverter 24 ist im Querschnitt im Detail in Fig. 2 gezeigt. Der katalytische Konverter 24 umfaßt ein Gehäuse 26, das zylindrisch sein kann, und einen Katalysator 28 in Form von dünnen Drahtlitzen. Der Draht umfaßt eines von mehreren Elementen, die als gute Katalysatoren bekannt sind, wie beispielsweise Platin, Palladium und Nickel. Typische katalytische Konverter, wie Reiniger zur Entfernung von Sauerstoff, können von Matheson Gas Products Company in East Rutherford, New Jersey, erhalten werden.
Der katalytische Konverter 24 ist lediglich während des Wiederaufladungsschritts des Batteriesysteins in Betrieb, wenn der gasförmige Wasserstoff von der Batteriezelle 12 durch die Leitungsvorrichtung 20 zum Speichern transportiert wird. Bezüglich der Fig. 1 und 2 wird während des Wiederaufladens das Wasserstoffgas von der rechten zur linken Seite transportiert. Nachdem er durch den katalytischen Konverter 24 geströmt ist, sollte der Wasserstoffstrom lediglich H&sub2;-Moleküle und Wasserdampf, H&sub2;O, enthalten. Der Wasserstoffstrom wird als "naß" bezeichnet und strömt als nächstes durch den Trockner 30, der den Wasserdampf aus dem Wasserstoff entfernt.
Ein geeigneter Trockner ist im Querschnitt in Fig. 2 veranschaulicht und weist die Form eines Molekularsiebtrockners 30 auf. Ein derartiger Molekularsiebtrockner ist im Handel erhältlich von Linde Division of Union Carbide Corporation, Somerset, New Jersey. Es ist gefunden worden, daß das Linde Molekularsieb Modell 4A, das einen nominalen Forrndurchmesser von 4A aufweist, Wasser aus dem Wasserstoffstrom am besten entfernt.
Bezüglich Fig. 2 umfaßt ein typischer Molekularsiebtrockner 30 eine Kammer 31, die definiert ist durch eine Kammerwand 32, die eine innere Schicht aus thermisch isolierendem Material 34 aufweist. Die thermische Isolierung ist freigestellt, hilft jedoch einen Verlust thermischer Energie während der Batteneentladung zu vermeiden. Die Kammer 31 weist eine Öffnung 36 auf, die während der Wiederaufladung der Batterie den "nassen" Wasserstoff in die Kammer 31 einführt und eine zweite Öffnung 38 an einem Ende gegenüber der Öffnung 36, um den "trockenen" Wasserstoffstrom aus der Kammer 31 auszutreiben, nachdem er das Molekularsieb 30 passiert hat. Die Öffnungen 36, 38 sind selbstverständlich hermetisch mit den Segmenten der Leitungsvorrichtung 20 versiegelt, wobei die Kammer 31 in dem System 10 zusammen mit all den anderen Elementen eingeschlosssen und hermetisch versiegelt ist. Die Kammer 31 umschließt die Funktionselemente des Molekularsiebtrockners 30, wobei die Elemente ein Adsorbens 40 umfassen, das exakt gleichförmige Größen und Dimensionen aufweist und das zahlreiche winzige Durchgänge aufweist, die einen Durchtritt der H&sub2;-Moleküle erlauben, jedoch die größeren H&sub2;O-Moleküle herausfiltern. Das Adsorbens 40 ist üblicherweise ein wasseradsorbierender Zeolith der allgemeinen Formel M&sub2;/nO Al&sub2;O&sub3; xSiO&sub2; yH&sub2;O, wobei M ein geeignetes Kation der Wertigkeit n ist und y die Anzahl der adsorbierten Wassermoleküle ist. Für das Molekularsieb Modell 4A ergibt Na&sub1;&sub2; [(AlO&sub2;)&sub1;&sub2;(SiO&sub2;)&sub1;&sub2;] 27H&sub2;O gute wasseradsorbierende Eigenschaften.
Das Adsorbens 40 ist ein statisches Trockenmittel und kann in Form von Pulver, Pellets, Gittern oder Beads bzw. Kügelchen in die Kammer 31 gepackt werden. Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt Beads mit einem imprägnierten Indikatorinechanismus für die Sättigung, beispielsweise einem Darstellungs- bzw. Sichtfenster, das von einem klaren Fenster 42 bedeckt ist. Das Fenster 42 kann aus Glas hergestellt sein und ist mit der Kammerwand 32 versiegelt.
Der Indikator umfaßt eine Chemikalie, mit der das Adsorbens 40 imprägniert ist. Das Adsorbens liegt in Form von Beads vor, denen die imprägnierte Chemikalie eine blaue Farbe verleiht, wenn das Adsorbens 40 durch das Entfernen des Hydratationswassers vollständig aktiviert ist. Wenn ein Gasstrom während der Passage durch den Molekularsiebtrockner 30 getrocknet wird, wird die blaue Farbe zu pink, wenn Wasser adsorbiert wird. Die Farbe pink zeigt den Sättigungspunkt des Adsorbens 40 an und zeigt bei Verwendung in der vorliegenden Erfindung an, wenn das System 10 während des Wiederaufladens der Batterie richtig funktioniert.
Während der Entladung der Batteriezelle 12 im Betrieb ändert sich die Farbe des Indikatoradsorbens 40 von blaßrosa zu bläulich. Umgekehrt ändert sich die Farbe des Adsorbens während des Wiederaufladens der Batteriezelle 12 von blau zu pink, wenn Wasser absorbiert wird. Das Sichtfenster 42 sollte innerhalb der Kammerwand 32 angebracht sein, um einen klaren und einfachen Blick auf das Indikatoradsorbensmaterial 42 zu ermöglichen, wenn die Vorrichtung überwacht wird.
Innerhalb des Adsorbens 40 ist sprialförmig ein Heizleiterdraht bzw. Widerstandsleiterdraht 44 angebracht, der ein bekanntes Material wie beispielsweise Nichrom umfaßt. Der Heizleiterdraht 44 ist an seinen beiden Enden durch zwei elektrisch isolierte Leitungen 46 mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) verbunden. Die Energiequelle kann die Nickelhydridzelle 12 während des Entladungsschritts sein und der Heizdraht 44 kann etwa 2,5 bis 5,0 % der Energie der Zelle 12 verbrauchen. Die Schicht aus isolierendem Material 34 ist zur Aufrechterhaltung der durch den Draht 44 innerhalb der Kammer 31 erzeugten Wärme von Bedeutung. Ein Kontrollschalter 48, der automatisch oder manuell bedient werden kann, ist vorgesehen, um dem Widerstandsdraht 44 elektrische Energie zuzuführen oder ihn von dieser abzusperren, wenn es während des Betriebs des Systems 10 notwendig ist.
Das letzte Segment der Leitungsvorrichtung 20 erstreckt sich bis zu einem Ventil 49 und dann zu dem Wasserstoffspeicherbehälter 50, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Behälter so ist eine versiegelte Kammer, die ein poröses Bett aus einem Metallhydridmaterial 52 umschließt, das eine hohe Wasserstoffspeicherkapazität aufweist. Das Ventil 49 kann ein manuell bedientes Ventil oder ein Solenoidventil sein und versiegelt, wenn es geschlossen ist, den Behälter 50 wirksam. Die richtige Anwendung des Ventiles 49 dient der Beseitigung der ungewollten Selbstentladung der Metallwasserstoffbatteriezelle, einer Schwierigkeit, die in der Vergangenheit oft aufgetreten ist.
Ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines trockenen, sauerstoffreien Wasserstoffgasstroms, der erhalten wird, nachdem der Wasserstoff durch den katalytischen Konverter 24 und den Molekularsiebtrockner 30 strömt. Der Wasserstoffstrom, von Verunreinigungen gereinigt, wirkt auf die Metallhydridmaterialien, aus denen das Hydridbett 52 hergestellt ist, sehr viel weniger zerstörend Als eine Folge davon wird es möglich, billige Hydridinaterialien zu verwenden, die sonst nicht brauchbar gewesen wären. Diese Hydridmaterialien können die sehr teuren, exotischen, wasserundurchlässigen Hydridinaterialien, die derzeit in Hydridbatterien verwendet werden, verdrängen. In der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die Verwendung von LaNi&sub5;Hx-Hydridinaterial beabsichtigt.
In der Vergangenheit bewirkte die Anwendung dieser Materialtypen bei Hydridbatterien, daß Wasserdampf in dem Wasserstoffgas von dem Hydridbett 52 in dem Speichergefäß 50 durch einen Wasserstoff/Sauerstoff-Dissoziationsmechanismus absorbiert wurde. Wenn der Wasserstoff während der Entladung der Batteriezelle 12 für die Verwendung wieder entzogen wurde, verblieben die Sauerstoffatome in dem Hydridinaterial. Wiederholte Entladungs- und Wiederaufladungszyklen des Systems bewirkten schließlich eine Sättigung des Hydridmaterials mit Sauerstoff in einem Ausmaß, daß das Hydridinaterial nicht mehr länger wirksam Wasserstoff absorbierte. Die Batterie versagte daher und würde nicht mehr funktionieren, wenn nicht das Hydridmaterial durch einen frischen Vorrat an Hydridmaterial ersetzt würde. Bei normalen Gebrauchsparametern war das Ersetzen des Hydridmaterials nach 10 bis 20 Zyklen notwendig. Die zuvor beschriebene und in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte erfindungsgemäße Vorrichtung führt zu einer enormen Verbesserung in der Anzahl von Zyklen, die eine Hydridbatterie wirksam durchlaufen kann.
Die Batteriezelle 12 wird, wenn die Batterie in Betrieb ist, bei einem vollständigen Zyklus des System 10 sowohl ent- als auch wiederaufgeladen. Während der Entladung benötigt die Batteriezelle 12 eine Elektronenquelle, die an der negativen Elektrode 16 eine elektromotorische Kraft erzeugt. Die elektrolytische Reaktion, die in der Batteriezelle 12 gemäß bekannter Prozesse stattfindet, benötigt eine Quelle von Wasserstoffmolekülen, um die Reaktion so zu steuern, daß die notwendigen Elektronen erzeugt werden.
Die elektrolytische Reaktion ist eine reversible Reaktion, d. h. beim Entladungsschritt wird Wasserstoff eingeführt und erzeugt unterm Strich Elektrizität (Elektronen) und Wasser als ein Nebenprodukt. Die Reaktion kann während des Wiederaufladens in umgekehrte Richtung gelenkt werden, wobei eine externe elektrische Energiequelle Elektronen einführt, die dann dazu verwendet werden, H&sub2; und OH&supmin;-Gruppen aus dem verfügbaren Wasser zu erzeugen. Die Reaktion ist für den Fall von Nickel-Wasserstoff gut bekannt, wie in technischen Abhandlungen dokumentiert ist, beispielsweise dem "Handbook of Batteries and Fuel Cells", Herausgeber D. Linden, McGraw-Hill Book Co., New York, NY, Kap. 22, S. 22-2.
Es wird wiederum auf Fig. 1 Bezug genommen. Wasserstoff wird in die Ni-KOH-Batteriezelle 12 durch Öffnen des Ventils 49 eingeleitet. Das Ventil 49 kann ein Solenoidventil sein, das sich automatisch öffnet, wenn elektrische Energie von der Batterie benötigt wird. Das Ventil 49 kann den H&sub2; unter niedrigem Druck, etwa 10 bis 20 psi über Atmosphärendruck, enthalten? der sich entwickelt, wenn die Batteriezelle Wasserstoffgas während des vorangehenden Wiederaufladungsschritts abgibt. Während der Batteneentladung verbraucht die Nickelhydridzelle 12 Wasserstoff und es entwickelt sich ein Wasserstoffdruckdifferential zwischen dem Wasserstoffspeichergefäß 50 und der Zelle 12. Dieses Druckdifferential führt dazu, daß ein Strom von gasförmigem Wasserstoff in Richtung auf die Zelle 12 getrieben wird.
Wenn der Wasserstoff in Zelle 12 verbraucht ist, fällt der Wasserstoffpartialdruck um das Hydridbett 52 unter den Gleichgewichtsdruck des Hydridmaterials und das Hydridbett scheidet mehr Wasserstoff in das Gefäß 50 ab. Es ist auf dem Gebiet der Hydridchemie bekannt, daß der Gleichgewichtsdruck durch unterschiedliche Anf angsparameter vorbestimmt werden kann, so daß das Hydrid fortfährt, Wasserstoff abzugeben, und zwar bis ein Großteil der Kapazität der Nickelhydridzelle 12, ca. 80 %, erschöpft ist Alternativ kann dem Metallhydridbett 52 Wärme zugeführt werden, welche von einer externen Quelle, wie Abwärme, erhältlich ist oder kann sogar durch die Nickelhydridbatteriezelle 12 selbst erzeugt werden. Erwärmen des Hydridbetts 52 führt zur Freisetzung von H&sub2; in das Gefäß 50 und durch die Leitungsvorrichtung 20 und wird in den mittels Widerstandsheizung geheizten Molekularsiebtrockner 30 geleitet. Das Erwärmen des Hydridbetts 52 kann als eine Kraftstoffnotversorgung verwendet werden, beispielsweise als eine Reserveenergiemenge, die notwendig ist, um zum nächsten Wiederaufladungspunkt zu fahren.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Wenn der Wasserstoffstrom durch den Molekularsiebtrockner 30 diffundiert, trifft er auf das Wasser, das auf dem Adsorbensmaterial 40 während eines vorhergehenden Entladungsschrittes abgeschieden wurde. Das Wasser verdampft zu einem gewissen Grad in den Wasserstoffstrom und wird zu der Nickelhydridzelle 12 zurückgeführt.
Es ist gefunden worden, daß während der Entladung eine Erwärmung der Kammer 31 durch einen Widerstandsdraht bzw. Heizleiterdraht 44 das Wasser effektiver verdampft und das Adsorbens 40 für die Wasserdampfadsorption während des nächsten Wiederaufladungsschrittes weiter aktiviert. Wenn das Adsorbens 40 einen Indikator aufweist wie zuvor erläutert, ist die Farbänderung des Adsorbens 40 von pink zu blauer Farbe durch das Sichtfenster 42 sichtbar.
Wichtiger ist, daß der Wasserstoffstrom naß wird, wenn der Wasserstoff zu der Batteriezelle 12 zurückgeführt wird. Die Rückführung des Wasserdampfs zu der Batteriezelle 12 führt dem Elektrolyten in der Zelle Feuchtigkeit zu, um den Kontakt zwischen den Zellelementen aufrechtzuerhalten. Wie zuvor bereits erläutert, führt ein Wiederaufladen der Batteriezelle dazu, daß der gasförmige Wasserstoff ausgetrieben wird, der von der umgekehrten elektrolytischen Reaktion durch Entwicklung von Wasserstoffdruck in der Batteriezelle 12 herrührt. In der Zelle 12 baut sich durch den Wasserstoff ein Druckdifferential auf und der gasförmige Wasserstoff wird in das erste Segment der Leitungsvorrichtung 20 ausgetrieben. Jedoch wird der Wasserdampf, der in den Wasserstoffgasstrom verdampft ist, ebenfalls von der Batteriezelle 12 ausgestoßen. Ein wiederholtes Wiederaufladen des Systems 10 führt schließlich zur Austrocknung des Elektrolyten in der Zelle 12. Die Zelle liefert dann keinen elektrischen Strom mehr, da durch die Elemente in der Zelle kein Kontakt hergestellt wird.
Ein Merkmal dieser Erfindung ist, daß während des Wiederaufladens der elektrische Heizdraht 44 das restliche Wasser in dem Adsorbens 40 verdampft und der Wasserdampf dann in dem Elektrolyten der Zelle 12 abgeschieden wird. Das Aufrechterhalten der Feuchtigkeit der Zellelemente ergibt eine wirksamere Funktion der Zelle während der Entladung und ist eine Verbesserung gegenüber den Vorrichtungen des Standes der Technik.
Es ist zu beachten, daß während des Entladungsschritts der katalytische Konverter 24 nicht in Betrieb ist. Der Wasserstoffstrom strömt weiterhin durch die In-line- Leitungsvorrichtung 20 zu dem Wärmeaustauscher 22, der in Fig. 1 dargestellt ist. Der Wärmeaustauscher 22 ist ein fakultatives Element, das zum Kühlen des Wasserstoffs verwendet werden kann. Es ist gefunden worden, daß ein Kühlen des Wasserstoffs dazu führt, die Temperatur des Wasserstoffstroms auf Umgebungstemperaturen zu bringen. Das Kühlen des Wasserstoffstroms ist erwünscht, um die elektrolytische Reaktion in der Batteriezelle 12 während der Entladung zu steuern. Der Eintritt des kalten Wasserstoffs in die Zelle 12 steuert die elektrolytische Reaktion, die ein Potential über die Elektroden 14, 16 erzeugt.
Über eine Schaltverbindung an einen elektrischen Verbraucher über die Elektroden 14, 16 beginnt dann der Stromfluß von der Zelle 12, wobei durch diese Stromerzeugung die Umwandlung von Wasserstoff zu Wasser fortgesetzt wird. Der Abfall des Wasserstoffdrucks in der Zelle 12 verursacht ein Druckdifferential, was dazu führt, daß mehr Wasserstoff aus dem Wasserstoffspeichergefäß 50 in den Inline-Strom und durch die Leitungsvorrichtung 20 zu der Batteriezelle 12 geschoben wird. Die Reaktion geht weiter und der Wasserstoff strömt weiter, solange elektrischer Strom durch den Stromkreis und den Verbraucher (nicht gezeigt) verbraucht wird.
Um die Reaktion zu stoppen, kann der Stromkreis durch die Elektroden 14, 16, die mit einem Verbraucher (nicht gezeigt) verbunden sind, unterbrochen bzw. abgeschaltet werden. In diesem Fall geht die elektrolytische Reaktion weiter, bis sie ein Gleichgewicht erreicht. Unter Gleichgewichtsbedingungen wird soviel Wasserstoff zu Wasser umgewandelt, wie Wasser, das zu Wasserstoff wird. Im Gleichgewichtspunkt der Reaktion hört der Verbrauch von gasförmigem Wasserstoff auf und es entwickelt sich ein Wasserstoffdruckgleichgewicht zwischen der Zelle 12 und dem Wasserstoffspeichergefäß 50. Bei einem konstanten Druck entwickelt sich auch ein Gleichgewichtspunkt zwischen dem Metallhydridbett 52 und dem Wasserstoff in dem Gefäß 50. Daher bleiben sämtliche der verschiedenen Komponenten im Gleichgewicht und das System bleibt statisch, wobei kein Wasserstoff zwischen den Elementen strömt.
Ein ähnliches Ergebnis kann durch Absperren des fakultativen Ventils 49 erreicht werden, das ebenfalls den Wasserstoffstrom unterbricht und die beiden separaten reversiblen Reaktionen isoliert, nämlich die elektrolytischen Reaktionen der Zelle 12 und die Wasserstoffdesorptionsreaktion des Hydridbetts 52 in dem Gefäß 50. Ein Vorteil eines Absperrventils 49 ist, daß die Bedienung des Systems 10 im Notfall sofort gestoppt werden kann, beispielsweise wenn sich ein Wasserstoffleck entwickelt. Wie zuvor beschrieben beseitigt ein Absperrventil 49 auch Probleme, die sonst aufgrund der unerwünschten Selbstentladung der Batteriezelle 12 entstehen könnten.
Während des Wiederaufladungsschritts werden die reversiblen Reaktionen, die innerhalb des Systems 10 stattfinden, in die dem Entladungsschritt entgegengesetzte Richtung gelenkt. Für den Wiederaufladungsschritt ist zunächst eine konstante elektrische Energiequelle erforderlich. Eine derartige Quelle kann ein Stromnetz sein, wie es überall verfügbar ist. Eine andere mögliche Quelle sind reguläre Stationen zum Wiederaufladen von Batterien, die in einem Automobil verwendet werden. Es ist vorgesehen, daß ein Automobil, das mit einer großen, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten, Batterie betrieben wird, unterwegs an einer Station, die einen Aufladeservice anbietet, wieder aufgeladen werden kann.
Es ist auch vorgesehen, daß die elektrische Energiequelle eine Solarzellenfläche sein kann, die einer ersten Batterie bei Tageslicht elektrische Energie liefert. Ein photovoltaisches System ist in der Lage, eine primäre Metallhydridbatteriezelle zu laden und das Wasserstoffgas, das bei der reversen elektrolytischen Reaktion entwickelt wird, auf gleiche Weise zu speichern wie bei einem konventionellen Wiederaufladungssystem. Ein Benutzer kann das Automobil an einem Tag mit einer ersten Batterie benutzen und am darauffolgenden Tag kann eine andere Batterie verwendet werden, während die erste Batterie wieder aufgeladen wird.
Es wird nocheinmal auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Wiederaufladen des Systems 10 beginnt durch Einführen von Elektronen in die negative Elektrode 16, wodurch sie tatsächlich zu einer positiven Elektrode gemacht wird und auf diese Weise die zuvor beschriebene elektrolytische Reaktion umgekehrt wird. Die reverse Reaktion führt zu einer Unwandlung des Wassers, das in der Zelle 12 als Nebenprodukt zurückgelassen wird, zu Wasserstoff und Hydroxylionen (OH&supmin;). Die Hydroxylionen bleiben in Lösung und sind die negativ geladene Hälfte des KOH-Salzes, das ursprünglich ein Element der Batteriezelle war.
Der Wasserstoff bildet H&sub2;-Moleküle, die sich in der Zelle 12 als ein Gas sammeln. Eine fortgesetzte Ansammlung des Wasserstoffs erhöht den Wasserstoffgasdruck und treibt den Wasserstoff in das erste Segment der Leitungsvorrichtung 20. Das Wasserstoffgas wird durch den Wärmeaustauscher 22 nicht beeinflußt, wenn es in einem Strom durch den Wärmeaustauscher 22 strömt, da der Wärmeaustauscher 22 während des Wiederaufladungszyklus nicht in Betrieb ist.
Der Wasserstoffstrom fließt weiter durch das System 10, in den Fig. 1 und 2 von rechts nach links , und erreicht den katalytischen Konverter 24. Der Wasserstoffstrom kann an diesem Punkt Sauerstoffmoleküle enthalten, die in dem System als Spurenverunreinigungen aus der elektrolytischen Reaktion auftreten. Beispielsweise können sich zwei OH&supmin;-Ionen vereinigen, wobei man O&sub2; erhält. Die Spurenmengen von O&sub2; verursachen nach wiederholten Zyklen eine Zerstörung des Metallhydridbetts 52, wenn der Sauerstoff das Hydridmaterial erreichen kann. Eine fortgesetzte Anwendung des Systems ohne Entfernen des Sauerstoffs führt zu einer übermäßigen Zerstörung des Metallhydridmaterials in dem Bett 52 durch Sauerstoff.
Der katalytische Konverter 24 konvertiert sämtliche O&sub2;-Moleküle durch Vereinigen mit Wasserstoff aus dem vorbeiströmenden Wasserstoffstrom unter Bildung von Wassermolekülen, H&sub2;O. Das Wasser verdampft in den H&sub2;-Strom und wird als Wasserdampf in dem Strom getragen.
Der Wasserstoff in der In-line-Leitungsvorrichtung 20 ist naß, bevor er der Trockner 30 erreicht, wie zuvor bereits beschrieben wurde. Der Molekularsiebtrockner 30, der in einem kalten Zustand ist, da der Wiederstandsdraht 44 nicht in Betrieb ist, trocknet den Wasserstoffstrom aus, indem er den Wasserdampf durch Adsorbieren der Wassermoleküle in dem Zeolithnaterial entfernt, wie zuvor beschrieben wurde.
Der trockene Wasserstoffstrom strömt dann weiter durch die Leitungsvorrichtung 20 und in das Wasserstoffspeichergefäß 50. Wenn der Wasserstoff in dem Speichergefäß 50 Druck aufbaut, wird das Gleichgewicht des Hydrierungsprozesses in dem Hydridbett 52 verändert. D. h., wenn sich der Druck aufbaut, absorbiert das Metallhydridbett mehr Wasserstoff, da der Wasserstoffdruck in dem Gefäß 50 den Gleichgewichtsdruck des Hydrierungsprozesses übersteigt. Wenn das Hydridbett 52 den Wasserstoff absorbiert, wird der Wasserstoffdruck in dem Gefäß 50 niedriger als der Wasserstoffdruck in der Zelle 12, die weiterhin H&sub2;-Moleküle als Folge der reversen elektrolytischen Reaktion erzeugt. Diese Differenz in dem Wasserstoffdruck entwickelt ein Druckdifferential und führt zu dem Strom von Wasserstoffgas, das von der Zelle 12 durch die Leitungsvorrichtung 20 durch den katalytischen Konverter 24 und den Trockner 30 in das Gefäß 50 transportiert wird.
Der Strom von gasförmigem Wasserstoff stromt weiter, bis die Batteriezelle 12 vollständig wiederaufgeladen ist. Die Beendigung des Wiederaufladungszyklus kann erkannt und durch einen bekannten Mechanismus angezeigt werden, beispielsweise wenn das Potential oder die in der Zelle 12 verfügbare Energie eine bestimmte Höhe erreicht. Wenn die Wiederaufladung beendet ist, wird die elektrische Energiequelle (nicht gezeigt) von der Batteriezelle 12 entfernt, und man läßt sämtliche Elemente des Systems 10 zum Gleichgewicht zurückkehren. Als ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal kann das Ventil 49 auch geschlossen werden, sodaß der in dem Bett 52 gespeicherte Wasserstoff von dem restlichen System 10 isoliert ist.
Wenn das Ventil 49 geschlossen ist, erreicht der Wasserstoffdruck in dem Gefäß 50 mit dem Hydrierungsprozeß in dem Bett 52 einen Gleichgewichtsdruck. Unter normalen Bedingungen sollte dieser Gleichgewichtsdruck bei oder nahe bei dem Wasserstoffenddruck des Systems 10, gerade bevor das Ventil 49 geschlossen wird, liegen. Ein Schließen des Ventils 49 speichert die Energie in dem Metallhydrid innerhalb des Systems 10.
Der Wasserstoffdruck in dem restlichen System 10 erreicht dann ein Gleichgewicht in der Batteriezelle 12 gemäß der zuvor dargelegten elektrolytischen Reaktion. Es sollte jedoch beachtet werden, daß das Potential über die Elektroden 14 und 16 aufrechterhalten wird, auch wenn die Batteriezelle 12 keinen Teil eines elektrischen Stromkreises umfaßt. Wenn die Batteriezelle 12 nicht sofort verwendet wird, wird ein Aufrechterhalten des Potentials über die Elektroden 14, 16 schließlich die elektrolytische Reaktion verbrauchen, bis sämtlicher Wasserstoff, der in der Zelle 12 und der Leitungsvorrichtung 20 verfügbar ist, entwichen ist. Eine richtige Konstruktion des Systems 10 wird das in diesem Raum verfügbare Wasserstoffvolumen auf ein Minimum beschränken. Wenn der gasförmige Wasserstoff in der elektrolytischen Reaktion vollständig aufgelöst ist, fällt der Wasserstoffdruck in der Zelle 12 auf eine Höhe bei oder nahe bei Atmosphärendruck, in jedem Fall jedoch unter den Wasserstoffdruck in dem Wasserstoffspeichergefäß 50. Das Svstem 10 ist nun anwendungsbereit.
Es ist zu beachten, daß während der Zeitspanne, wenn der Wasserstoff in dem Gefäß 50 gespeichert ist, die Batteriezelle nicht in Betrieb ist und daher kein Potential über den Elektroden 14, 16 vorliegt. Die einzigartige Konstruktion dieses Batteriesystems 10 erhöht daher die Lebensdauer der Batteriezelle 12 für eine unbestimmte Zeit und das System 10 bleibt Monate oder Jahre, nachdem es geladen worden ist, gebrauchsfertig, so wie es dies unmittelbar nachdem es geladen worden ist, ist. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße System eine sehr viel größere Anzahl von Zyklen durchlaufen, da das Hydridbett 52 vor Sauerstoff geschützt ist, der die Fähigkeit des Metallhydridmaterials zerstört, große Mengen Wasserstoff zurückzuhalten und zu speichern.
Ein Fachmann entnimmt der Erfindung auch Modifikationen oder Adaptionen, die dem allgemeinen Prinzip eines segmentierten In-line-Hydridbatterie/Wasserstoffspeichergefäßes folgen, in dem der Wasserstoffstrom von Sauerstoffatomen gereinigt ist. Eine mögliche Modifikation wäre beispielsweise, den katalytischen Konverter 24 und den Molekularsiebtrockner 30 innerhalb einer Kammer anzuordnen, die auch die Nickel-Wasserstoffzelle 12 enthält. Ein solches integriertes System kann für die Massenproduktion des Systems 10 in einer Ausgestaltung geeignet sein, die es erlaubt, das System 10 auf einfache Weise in einem elektrischen Automobil anzubringen. Beispielsweise kann das Wasserstoffspeichergefäß 50 entfernbar mit der Leitungsvorrichtung 20 verbunden sein. Wenn das Hydridbett 52 in einen nichtbetriebsfähigen Zustand zerfällt, kann das alte durch ein neues Gefäß ausgetauscht werden.
Alternativ können der katalytische Konverter 24 und das Molekularsieb 30 in einer Kammer (nicht gezeigt) innerhalb des Gefäßes 50, das von dem Hydridbett 52 isoliert ist, angebracht sein. Dieser Typ des integrierten Speichergefäßes 50 kann entfernt und durch einen neuen ersetzt werden, während das Hydridbett 52, der Molekularsiebtrockner 30 und der katalytische Konverter 24 sämtlich für eine recycelte Anwendung wieder aufbereitet werden.
Die Erfindung ist in Verbindung mit einer bevorzugten Form der Erfindung beschrieben worden. Es ist offensichtlich, daß unter Beibehaltung des allgemeinen Umfangs der Erfindung, die lediglich durch die folgenden Patentansprüche beschränkt ist, jede beliebige Modifikation durchgeführt werden kann.

Claims

1. Batteriesystem, bei dem ein Wasserstoffstrom zur Erzeugung von elektrischer Energie bei Bedarf verwendet wird, umfassend:

ein Wasserstoffspeichergefäß, das mindestens eine Öffnung und ein darin angebrachtes Metallhydridbett aufweist, wobei das Metallhydridbett in der Lage ist, Wasserstoff unter bestimmten Bedingungen zu absorbieren und Wasserstoff unter anderen Bedingungen freizusetzen;

mindestens eine Batteriezelle, die in einem Gefäß eingeschlossen ist, wobei jede der Batteriezellen einen Elektrolyten und ein Oxydans umfaßt, und wobei das Gehäuse der Batteriezelle mindestens eine Öffnung aufweist;

eine In-line-Leitungsvorrichtung, die mindestens zwei Enden aufweist, wobei ein Ende siegeldicht mit der Öffnung des Wasserstoffspeichergefäßes verbunden ist und das andere Ende siegeldicht mit der Öffnung der Batteriezelle verbunden ist;

eine vorbestimmte Menge Wasserstoff, die innerhalb des Systems vorliegt, wobei während des Entladens der Batteriezelle der Wasserstoff veranlaßt wird, in einem Strom von dem Wasserstoffspeichergefäß zu der Batteriezelle zu fließen und während der Wiederaufladung der Batteriezelle der Wasserstoffstrom veranlaßt wird, von der Batteriezelle zu dem Wasserstoffspeichergefäß zu strömen;

einen katalytischen Konverter, der in Reihe zwischen der Batteriezelle und dem Hydridbett angebracht ist;

einen Molekularsiebtrockner, der ein wasseradsorbierendes Material aufweist, um Wasserdampf aus dem Wasserstoffstrom während des Wiederaufladens der Batterie zu adsorbieren und um Wasser als einen Dampf in den Wasserstoffstrom während der Batterieentladung abzugeben, wobei der Molekularsiebtrockner in Reihe zwischen dem katalytischen Konverter und dem Metallhydrid angeordnet ist.

2. Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei der Molekularsiebtrockner darüber hinaus Zeolithkügelchen als ein wasseradsorbierendes Material umfaßt.

3. Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei der Molekularsiebtrockner darüber hinaus einen Widerstandsheizdraht umfaßt, der innerhalb des wasseradsorbierenden Materials angeordnet ist, wobei der Draht zum Erwärmen des wasseradsorbierenden Materials dient, wenn ein elektrischer Strom durch den Draht fließt, um Wasser zu verdampfen, das in dem wasseradsorbierenden Material adsorbiert ist, wodurch das Wasser während der Entladung der Batterie in den Wasserstoffstrom abgegeben wird.

4. Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei ein Ventil in Reihe mit der Leitungsvorrichtung angeordnet ist, um den Wasserstoffstrom abzusperren.

5. Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei der Molekularsiebtrockner darüber hinaus ein versiegeltes Sichtfenster umfaßt, das die Sicht auf das adsorbierende Material gestattet, wobei das adsorbierende Material mit einem chemischen Indikator imprägniert ist, der bewirkt, daß das adsorbierende Material einen Zustand der Wassersättigung anzeigt.

6. Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei das Wasserstoffspeichergefäß eine Vorrichtung zum Erwärmen des Metallhydridbetts und zum selektiven Erhöhen der Temperatur des Bettes enthält, wodurch die Freisetzung einer Reservemenge Wasserstoff erreicht wird.

7. Verfahren zum wiederholten Benutzen eines Wasserstoffstroms zur Erzeugung von elektrischer Energie nach Bedarf, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) Bereitstellen eines versiegelten Wasserstoffsystems, das eine seginentierte Metall-Wasserstoff-Batteriezelle, einen katalytischen Konverter, einen Molekularsiebtrockner, ein Metallhydridspeichergefäß und eine In-line-Leitungsvorrichtung zwischen mindestens dem Metallhydridspeichergefäß und einem Behälter für die Metall-Wasserstoff-Zelle enthält, wobei sowohl der katalytische Konverter als auch der Molekularsiebtrockner zwischen dem Metallhydridbett, das in dem Speichergefäß enthalten ist und der Batteriezelle in dem Behälter angeordnet sind;

b) Selektive Freisetzung von Wasserstoffgas aus dem Hydridbett und Leiten des Wasserstoffgases durch die In-line-Leitungsvorrichtung, den katalytischen Konverter und den Molekularsiebtrockner zu der Batteriezelle;

c) Verwendung von elektrischer Energie, die von der Batteriezelle erhalten wird, wobei die Batteriezelle elektrische Energie durch den Verbrauch des Wasserstoffgases erzeugt;

d) Wiederaufladen der Batteriezelle durch Bereitstellen einer externen elektrischen Energiequelle für die Batteriezelle, wobei durch das Aufladen der Batteriezelle Wasserstoffgas gebildet wird;

e) Leiten des Wasserstoffgases durch den katalytischen Konverter und dadurch katalytische Umwandlung jeglicher Sauerstoffverunreinigungen zu Wasser;

f) Leiten des Wasserstoffgases durch den Molekularsiebtrockner, wodurch jeglicher Wasserdampf aus dem Wasserstoffgas entfernt wird;

g) Leiten des Wasserstoffgases zu dem Metallhydridbett und Speichern des Wasserstoffgases in dem Metallhydridbett;

h) Wiederholen der Schritte a) bis g) nach Wunsch.

8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 7, wobei Schritt b) darüber hinaus das Erwärmen eines adsorbierenden Materials in dem Molekularsiebtrockner umfaßt, wodurch Wasserdampf in das Wasserstoffgas, das hindurchgeleitet wird, abgegeben wird.