DE862660T1 - Wasserstoffspeichermaterial mit hoher dichte von unkonventionellen gebräuchlichen wasserstoffspeicherstellen - Google Patents

Wasserstoffspeichermaterial mit hoher dichte von unkonventionellen gebräuchlichen wasserstoffspeicherstellen

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DE862660T1
DE862660T1 DE0862660T DE96940842T DE862660T1 DE 862660 T1 DE862660 T1 DE 862660T1 DE 0862660 T DE0862660 T DE 0862660T DE 96940842 T DE96940842 T DE 96940842T DE 862660 T1 DE862660 T1 DE 862660T1
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Michael A. Rochester Hills Mi 48307 Fetcenko
Jun Su Sterling Heights Mi 48310 Im
Stanford R. Bloomfield Hills Mi 48013 Ovshinsky
Benjamin West Bloomfield Mi 48323 Reichman
Kwo Troy Mi 48098 Young
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Ovonic Battery Co Inc
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Claims (57)

D E / E P O 8 6 PATENTANSPRÜCHE
1. Wasserstoffspeicherndes Material mit hohem Speichervermögen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichte der wasserstoffspeichernden Stellen größer als 1,2 &khgr; 1023 / cm3 ist.
2. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der wasserstoffspeichernden Stellen größer als 1,5 &khgr; 1023 / cm3 ist.
3. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
&iacgr;&ogr; Material eine elektrochemische Elektrode ist.
4. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Material ein gasphasenspeicherndes Material ist.
5. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Speicherstellen ausgehend von herkömmlichen Speicherstellen und Defekt-Speicherstellen
erhalten wird.
6. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Speicherstellen ausgehend von herkömmlichen Speicherstellen und Speicherstellen mit
Kristallit-Oberfläche erhalten wird.
7. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Speicherstellen ausgehend von herkömmlichen Speicherstellen, Speicherstellen mit
Kristallit-Oberfläche und Defekt-Speicherstellen erhalten wird.
8. Ein verbessertes, aus einer Legierung gebildetes wasserstoffspeicherndes Material mit hohem Speichervermögen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Gruppe ausgewählt wurde, welche besteht aus:
- Legierungen, die durch die Formel ZrMnwVxMyNiz verkörpert werden, worin M gleichbedeutend mit Fe oder Co ist, w, x, y und &zgr; die Molverhältnisse der entsprechenden Elemente darstellen,
wobei gilt:
0,4<w<0,8; 0,1 <x<0,3; 0<y<0,2; 1,0<z< 1,5 und2,0<w + &khgr; + y + z <2,4;
Legierungen, die im wesentlichen der Formel LaNi5 entsprechen, in der eine der Komponenten La oder Ni durch ein Metall M ersetzt ist, das, ohne Berücksichtigung der Lanthanides aus den
- Gruppen la, II, III, IV und Va des Periodischen Systems der Elemente in einem Atomverhältnis, das höher als 0,1 % und niedriger als 25 % gelegen ist, ausgewählt wurde; Legierungen, die der Formel TiV2-51Nix entsprechen, worin &khgr; = 0,2 bis 0,6; Legierungen, die der Formel &Tgr;&igr;&Aacgr;&Ngr;&idigr;^&Mgr;,, entsprechen, worin M gleichbedeutend mit Al, Si, V, Mn, Fe, Co, Cu, Nb, Ag oder Pd ist, wobei gilt: 0,1 <a<1,4;0,1 <b< 1,3; 0,25<c< 1,95; 0,1 < d<1,4;
a + b + c + d = 3undO<x< 0,2;
Legierungen, die der Formel ZrModNie entsprechen, worin d = 0,1 bis 1,2 und e = 1,1 bis 2,5; Legierungen, die der Formel Ti^xZrxMn2.y.2CryVz entsprechen, worin 0,05 < &khgr; < 0,4; 0 < y < 1,0 und 0 < &zgr; < 0,4;
Legierungen, die der Formel LnM5 entsprechen, worin Ln wenigstens ein Metall der Lanthanreihe und M wenigstens ein Metall aus der aus Ni und Co bestehenden Gruppe ist; Legierungen, die wenigstens ein Übergangsmetall enthalten, das 40 - 75 Gew.-% der Legierungen ausmacht und aus den Gruppen II, IV und V des Periodischen Systems ausgewählt wurde, und die wenigstens ein zusätzliches Metall enthalten, das den Rest der elektrochemisch Wasserstoff speichernden Legierung bildet, und das mit dem wenigstens einem Übergangsmetall legiert ist und aus einer Ni, Cu, Ag, Fe und Cr-Ni-Stahl enthaltenden Gruppe ausgewählt wurde; sowie
- Legierungen, die eine Grundstruktur aus einem Mm-Ni-System sowie eine Vielzahl von Mischphasen umfassen, wobei jede Mischphase in der Grundstruktur abgeschieden ist, und worin das Volumen einer jeden der Mischphasen geringer als etwa 10 pm3 ist; und wobei das genannte verbesserte Materialeine Kristallit-Größe kleiner als 200 Ängström aufweist.
9. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallit-Größe kleiner als etwa 100 Ängström ist.
10. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine elektrochemische Elektrode ist.
11. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein in der Gasphase vorliegenden Wasserstoff speicherndes Material ist.
12. Ein wasserstoffspeicherndes Material, gekennzeichnet durch ein Wasserstoffspeichervermögen, das seinen Ursprung sowohl in nicht-konventionellen Wasserstoffspeicherstellen als auch in Wassertoffspeicherstellen konventioneller Art hat, wobei die nicht-konventionellen Wasserstoffspeicherstellen einen wesentlichen Beitrag zu dem Gesamt-Wasserstoffspeichervermögen der Legierung leisten.
13. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-konventionellen wasserstoffspeichernden Stellen bis wenigstens zu 5 % zu dem Gesamt-Wasserstoffspeichervermögen des Materials beitragen.
14. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-konventionellen wasserstoffspeichernden Stellen bis wenigstens zu 10 % zu dem Gesamt-Wasserstoffspeichervermögen des Materials beitragen.
15. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-konventionellen wasserstoffspeichernden Stellen bis wenigstens zu 20 % zu dem Gesamt-Wasserstoffspeichervermögen des Materials beitragen.
16. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-konventionellen wasserstoffspeichernden Stellen bis wenigstens zu 33 % zu dem Gesamt-Wasserstoffspeichervermögen des Materials beitragen.
17. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-konventionellen wasserstoffspeichernden Stellen bis wenigstens zu 50 % zu dem Gesamt-Wasserstoffspeichervermögen des Materials beitragen.
18. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-konventionellen wasserstoffspeichernden Stellen durch rasches Erstarrenlassen eines schmelzflüssigen Materials mit nachfolgendem Zermahlen des verfestigten Materials zu einem Pulver erzeugt werden.
19. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Material ein schmelzflüssiges hydridbildendes Legierungsmaterial ist.
DE/EP O 862680T1
20. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung eine stöchiometrisch zusammengesetzte Legierung vom TiNi-Typ ist.
21. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
hydridbildende Legierung eine nicht-stöchiometrisch zusammengesetzte Legierung vom TiNi-Typ ist.
22. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung eine stöchiometrisch zusammengesetzte Legierung vom LaNi5 -Typ ist.
23. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung eine nicht-stöchiometrisch zusammengesetzte Legierung vom LaNi5-Typ ist.
24. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung sowohl hydridbildende Elemente als auch modifizierende Elemente umfaßt.
25. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung sowohl hydridbildende Elemente als auch modifizierende Elemente umfaßt.
26. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung sowohl hydridbildende Elemente als auch modifizierende Elemente umfaßt.
27. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung sowohl hydridbildende Elemente als auch modifizierende Elemente umfaßt.
28. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung hydridbildende Elemente, die aus einer Gruppe, bestehend aus Ti, V, Zr und Mischungen oder Legierungen hiervon ausgewählt wurden, sowie modifizierende Elemente, die aus einer aus Ni, Cr, Co, Mn, Mo, Nb, Fe, Cu, Sn1 Ag, Zn oder Pd und Mischungen oder Legierungen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt wurden, beinhaltet.
29. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung hydridbildende Elemente, die aus einer Gruppe, bestehend aus Ti, V, Zr, und Mischungen oder Legierungen hiervon, ausgewählt wurden, sowie modifizierende Elemente, die aus einer aus Ni, Cr, Co, Mn, Mo, Nb, Fe, Cu, Sn1 Ag, Zn oder Pd und Mischungen oder Legierungen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt wurden, beinhaltet.
30. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die hydridbildende Legierung hydridbildende Elemente, die aus einer Gruppe, bestehend aus Sc, Y, La1 Ce, Pr1 Nd1 Sm, Mm und Mischungen oder Legierungen hiervon, ausgewählt wurden, sowie modifizierende Elemente, die aus einer aus Ni, Cr1 Co, Mn, Fe, Cu, Sn, Mo, V, Nb, Ta, Zn, Zr, Ti, Hf, W und Mischungen oder Legierungen hiervon ausgewählt wurden, beinhaltet.
31. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die
hydridbildende Legierung hydridbildende Elemente, die aus einer Gruppe, bestehend aus Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Mm und Mischungen oder Legierungen hiervon ausgewählt wurden, sowie modifizierende Elemente, die aus einer aus Ni, Cr1 Co, Mn, Fe, Cu, Sn, Mo, V1 Nb, Ta, Zn, Zr, Ti, Hf, W und Mischungen oder Legierungen hiervon ausgewählt wurden, beinhaltet.
32. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Material weiterhin wenigstens ein glasbildendes Element beinhaltet, welches aus einer aus Al, B, C, Si, P, S1 Bi, In, Sb und Mischungen oder Legierungen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt wurde.
33. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Material weiterhin wenigstens ein glasbildendes Element beinhaltet, welches aus einer aus Al, B, C, Si, P, S, Bi, In, Sb und Mischungen oder Legierungen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt wurde.
34. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Material weiterhin wenigstens ein glasbildendes Element beinhaltet, welches aus einer aus Al, B1 C1 Si1 P, S, Bi1 In, Sb und Mischungen oder Legierungen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt wurde.
35. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Material weiterhin wenigstens ein glasbildendes Element beinhaltet, welches aus einer aus Al1 B, C1 Si, P, S1 Bi, In, Sb und Mischungen oder Legierungen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt wurde.
36. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material seiner Zusammensetzung oder Struktur nach ein ungeordnetes Mehrkomponenten-Material ist.
37. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Kristallite in der Größenordnung von weniger als etwa 200 Ä enthält.
38. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Kristallite in der Größenordnung von weniger als etwa 150 Ä enthält.
39. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Kristallite in der Größenordnung von weniger als etwa 125 Ä enthält.
40. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Kristallite in der Größenordnung von weniger als etwa 100 Ä enthält.
41. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Kristallite in der Größenordnung von weniger als etwa 50 Ä enthält.
42. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Mehrphasen-Material handelt, das sowohl katalytisch wirkende Phasen als auch wasserstoffspeichernde Phasen enthält.
43. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch wirkenden Phasen und die wasserstoffspeichernden Phasen innig miteinander vermischt und in enger Nachbarschaft zueinander vorliegen.
44. Wasserstoffspeichemdes Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material im wesentlichen keine Phasen beinhaltet, die zwar hydridbildende Elemente enthalten, jedoch keine hydridspeichernden Stellen bilden.
45. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material im wesentlichen keine Phasen beinhaltet, die Hydride mit überschüssigen Bindungskräften enthalten.
46. Wasserstoffspeicherndes Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus einer Legierung gebildet wird, die aus einer Gruppe von Legierungen ausgewählt wurde, welche besteht aus:
Legierungen, die durch die Formel ZrMnwVxMyNiz verkörpert werden, worin M = Fe oder Co und w, &khgr; y und &zgr; die Molverhältnisse der entsprechenden Elemente sind, wobei gilt; 0,4 w 0,8; 0,1 &khgr; 0,3;0 y 0,2;1,0 &zgr; 1,5 und 2,0 w + x + y + z 2,4;
Legierungen, die im wesentlichen der Formel LaNi5 entsprechen, in der eine der Komponenten La oder Ni durch ein Metall M ersetzt ist, welches aus den Gruppen la, II, III, IV und Va des Periodischen Systems der Elemente ausgewählt wurde, das aber kein Lanthaniden-Element ist, wobei das Atomverhältnis höher als 0,1 % und niedriger als 25 % ist; Legierungen mit der Formel TiV2.xNix, worin &khgr; = 0,2 bis 0,6;
Legierungen mit der Formel TiaZrbNicCrdMx, worin M gleich Al, Si, V1 Mn, Fe, Co, Cu, Nb, Ag oder Pd ist, wobei gilt: 0,1 a 1,4; 0,1 b 1,3; 0,25 c 1,95; 0,1 d 1,4;a + b + c + d = 3 und 0 &khgr; 0,2;
- Legierungen mit der Formel ZrModNie> worin d = 0,1 bis 1,2 und e = 1,1 bis 2,5;
Legierungen mit der Formel Ti,.xZrxMn2.y.zCryV2, worin 0,05 &khgr; 0,4; 0 < y 1,0 und 0 < &zgr; 0,4;
Legierungen mit der Formel LnM5, worin Ln wenigstens ein Metall der Lanthaniden-Gruppe und M wenigstens ein Metall aus einer aus Ni und Co bestehenden Gruppe ist; - Legierungen, die wenigstens ein Übergangsmetall, das 40 bis 75 Gew.-% der Legierungen ausmacht und aus den Gruppen II, IV und V des Periodensystems ausgewählt wurde, und wenigstens ein zusätzliches Metall enthalten, das den Rest der elektrochemisch Wasserstoff speichernden Legierung bildet und das mit dem wenigstens einem Übergangsmetall legiert ist, wobei dieses zusätzliche Metall aus einer aus Ni, Cu, Ag, Fe und Cr-Ni-Stahl bestehenden Gruppe ausgewählt wurde; und
Legierungen, die eine Grundstruktur aus einem Mm-Ni-System sowie eine Vielzahl von Mischphasen umfassen, worin jede Mischphase in der Grundstruktur abgeschieden ist und worin das Volumen jeder der Mischphasen geringer als etwa 10 pm3 ist.
47. Ein Band aus einer abrupt zum Erstarren gebrachten, wasserstoffspeichernden Legierung, gekennzeichnet durch eine Defektstellendichte von mindestens 5 &khgr; 1021 / cm3.
48. Band aus einer abrupt zum Erstarren gebrachten, wasserstoffspeichernden Legierung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Defektstellendichte wenigstens IxIO22/ cm3 beträgt.
49. Band aus einer abrupt zum Erstarren gebrachten, wasserstoffspeichernden Legierung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Defektstellendichte wenigstens 5 &khgr; 1022 / cm3 beträgt.
50. Band aus einer abrupt zum Erstarren gebrachten, wasserstoffspeichernden Legierung nach Anspruch 47, weiterhin gekennzeichnet durch eine Kristallit-Größe von weniger als 200 Ä.
51. Band aus einer abrupt zum Erstarren gebrachten, wasserstoffspeichernden Legierung nach Anspruch 47, weiterhin gekennzeichnet durch eine sowohl katalytische Phasen als auch wasserstoffspeichernde Phasen enthaltende Mehrphasenstruktur.
52. Eine abrupt zur Erstarrung gebrachte, wasserstoffspeichernde Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie diese die folgende Zusammensetzung hat: (Ovonik-Grundlegierung)aMb, worin
die Ovonik-Grundlegierung eine solche Ovonik-Legierung verkörpert, die 0,1 bis 60 Atom-% Ti, 0,1 bis 50 Atom-% Zr, 0,1 bis 60 Atom-% V, 0,1 bis 60 Atom-% Ni und 0,1 bis 56 Atom-% Cr, wie oben beschrieben, enthält;
a gleich wenigstens 70 Atom-% ist;
M wenigstens eine modifizierende Komponente verkörpert, die aus einer aus Co, Mn, Al, Fe, W, La, Mo, Cu, Mg, Ca, Nb, Si und Hf bestehenden Gruppe ausgewählt wurde; b gleich 0 bis 30 Atom-% ist;
b > 0; und
a + b = 100 Atom-% ergeben;
wobei sich diese Legierung durch ein um 5 % größeres Wasserstoffspeichervermögen gegenüber dem gleichen Material in gegossener Form auszeichnet.
53. Abrupt zur Erstarrung gebrachte, wasserstoffspeichernde Legierung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung gegenüber dem gleichen Material in gegossener Form ein um 10 % gesteigertes Wasserstoffspeichervermögen aufweist.
54. Abrupt zur Erstarrung gebrachte, wasserstoffspeichernde Legierung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung gegenüber dem gleichen Material in gegossener Form ein um 20 % gesteigertes Wasserstoffspeichervermögen aufweist.
55. Abrupt zur Erstarrung gebrachte, wasserstoffspeichernde Legierung nach Anspruch 54,
dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung gegenüber dem gleichen Material in gegossener Form ein um 33 % gesteigertes Wasserstoffspeichervermögen aufweist. -
56. Abrupt zur Erstarrung gebrachte, wasserstoff speichernde Legierung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung gegenüber dem gleichen Material in gegossener Form ein um 50 % gesteigertes Wasserstoffspeichervermögen aufweist.
57. Abrupt zur Erstarrung gebrachte, wasserstoffspeichernde Legierung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung die Zusammensetzung in Atom-% aufweist: 0,5 - 2,0 % V; 7,0 - 8,5 % Cr; 6,0 - 8,0 % Ti; 20 - 35 % Zr; 0,01 - 0,5 % Fe; 15-25 % Mn; 1,5 - 3,0 % Co; 25 - 40 % Ni und 0,01 - 2,0 % Mg.
DE0862660T 1995-11-20 1996-11-19 Wasserstoffspeichermaterial mit hoher dichte von unkonventionellen gebräuchlichen wasserstoffspeicherstellen Pending DE862660T1 (de)

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