EP3790656A1 - Method for producing porous composite bodies with thermally conductive support structure - Google Patents

Method for producing porous composite bodies with thermally conductive support structure

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EP3790656A1
EP3790656A1 EP19724376.9A EP19724376A EP3790656A1 EP 3790656 A1 EP3790656 A1 EP 3790656A1 EP 19724376 A EP19724376 A EP 19724376A EP 3790656 A1 EP3790656 A1 EP 3790656A1
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EP
European Patent Office
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thermally conductive
coating
conductive material
functional material
porous
Prior art date
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Pending
Application number
EP19724376.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Baumeister
Jörg Weise
Olga YEZERSKA
Sebastian-Johannes Ernst
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
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    • B01J20/3293Coatings on a core, the core being particle or fiber shaped, e.g. encapsulated particles, coated fibers

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of porous composite bodies, which have a support structure of a thermally conductive material and at least one functional material, in particular for the production of sorbent bodies or
  • the invention also relates to porous composite bodies which can be produced by the method.
  • porous composite bodies are required which have a good heat-conducting carrier structure and suitable adsorbent materials as functional material.
  • the support structure must have, among other things, good thermal coupling conditions, good internal heat transport and a
  • the support structure should have mechanical stability. Furthermore, the support structure should have a large surface area for the heat transfer processes and the fixation of the functional material, the lowest possible weight, a small installation space and a low thermal mass.
  • DE 101 59 652 A1 describes a method for producing a porous composite body in which a Foam-like matrix of a metal foam
  • the thermal contact between the functional material and the thermally conductive support structure is not optimal.
  • Adsorption heat pump in which the adsorbent as
  • the composite body consists of a thermally conductive carrier, on the surface of microstructures
  • a composite material of a porous polymer matrix, in which zeolite particles are embedded as functional material, as well as a metallic material is known.
  • the metallic material can be embedded, for example, in the form of a perforated metal plate or a metal grid or in particle form.
  • the object of the present invention is to provide a process for the production of porous
  • porous composite bodies which is a support structure made of a preferably good thermal conductivity material, in particular a metallic material, and
  • moldings have at least one functional material, a plurality of moldings is provided from the functional material. These moldings are preferably granules or tubes or rods of the functional material. These moldings are then coated with the highly thermally conductive material and it is made a firm connection between the coated moldings to the
  • the proposed method thus does not involve a carrier structure which is highly thermally conductive Functional materials coated. Rather, shaped bodies made of the functional material are coated with the good heat-conductive material. The (porous) layer of the thermally conductive material is thus between the functional material and the surrounding
  • the atmosphere e.g. Water vapor transport
  • the proposed method allows the setting of very large contact surfaces between the thermally conductive material and the functional material.
  • the proposed approach also allows extended design freedoms for the forest.
  • thermally conductive materials for example, metals, carbon, carbides or thermally conductive polymers
  • the thermally conductive materials preferably have a thermal conductivity (at 0 °) of at least 100 W / (m-K).
  • the solid compound of the coated molded body takes place by a sintering process. Does not the coating of the good thermal conductivity material before the sintering process yet
  • this porous structure can be achieved by the sintering process. If the porous structure already exists, then the remains
  • Porosity of the coating obtained by the sintering process at least partially.
  • the coating can be carried out in such a way that the required open-porous structures already form on the surface of the functional material shaped bodies by the coating process.
  • this layer must be subsequently structured or opened in order to make the functional material accessible.
  • the opening can be by heat treatment, for example, by the preferably performed sintering process, by removing incorporated in the layer Platzhalter, mechanically or chemically, for example, by etching done.
  • the coating of the molded body with the good heat conductive material can be done for example by a deposition process. So can one
  • Molded bodies made of functional material by means of PVD (PVD: Physical Vapor Deposition) or by electrochemical or galvanic deposition, which, if necessary, then a sintering process can be Runaway leads.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • galvanic deposition can also be carried out in such a way that the deposition process already creates a porous but stable network of the metallic material.
  • thermally conductive material mixed to coat the shaped body via the binder with the particles or fibers of good thermal conductivity material.
  • the particles or fibers of the highly thermally conductive material have dimensions that are smaller than the smallest dimensions of the shaped bodies in one, two or all three dimensions by a factor of 10. In such a coating process by mixing the components involved is
  • the layer thickness of the thermally conductive material on the moldings of the functional or active material can assume very different values for typical sizes of the active material granules (50 microns-3mm), which may for example be between 1 and 200 mih.
  • zeolite in the form of granules and be used as a thermally conductive material copper (Cu).
  • Cu thermally conductive material
  • the examples can also be carried out in this form with other functional materials and / or other thermally conductive materials.
  • a sufficiently porous Cu layer can be produced on the zeolite granules.
  • This porous structure becomes one during subsequent sintering of the coated granules
  • Pipes or other heat transfer body can be sintered by the sintering process with equal or afterwards, for example by means of soldering, connected to the composite body. This also applies to the other examples.
  • largely closed Cu layers are deposited on the zeolite granules by means of PVD. During the subsequent sintering together of the coated granules, the layers form around and form a kind of porous network.
  • Powder layer at least partially, so that also in this way the porous composite body can be obtained.
  • the proposed porous shaped body which can be produced by the method, has a corresponding Variety of coated with the good thermal conductivity material moldings of the functional material, which are firmly connected to each other via the good heat conductive material.
  • the coating has a porous structure passing through the coating
  • gaseous medium to the functional material allows.
  • Heat dissipation of functional materials is required. Examples are sorption heat pumps or else
  • Fig. 1 is a schematic representation of according to the proposed method
  • Fig. 2 is a representation of the zeolite content of the overall structure as a function of the diameter of a spherical
  • FIG. 3 is a further representation of the zeolite proportion of the total structure in FIG.
  • Fig. 4 is a photograph of the structure of a with
  • Fig. 5 a representation of one with copper
  • Fig. 6 is a representation of a copper-coated tubular shaped body made of zeolite.
  • a highly thermally conductive thin layer for example made of copper, on the surface of moldings of a
  • a porous structure of this layer is generated.
  • the coated moldings are then bonded together to form an overall structure that forms the porous composite body. This can be done for example by sintering. Also a connection via a possibly during the coating used binder can be used. Preference, the whole structure is subsequently or simultaneously with the connection process with peripheral elements, such as pipes, housings, etc.
  • FIG. 1 shows a highly schematic four
  • the thin Cu layer has a sufficiently porous structure (not visible in the figure) to allow access of liquid or gaseous media to the zeolite.
  • Figure 1 shows with the four moldings only a very small section of the forest in
  • Granule diameter between 50 and 250 mih at
  • Volume fractions of the zeolite are each preferably in the range between 0.5 and 0.75. Volume fractions of the zeolite of about 70 vol.% Are particularly advantageous.
  • Y zeolite granules are stirred with a 63-125 mg fraction with water and an organic binder (e.g., ExOne®). Then Cu-UFIO powder ( ⁇ 10mih) is added. The mass is stirred, placed in a mold, for example a cylindrical mold, and
  • FIG. 4 shows by way of example a photograph of a structure of FIG.
  • Granules carried out (granule diameter about 2 to 3 mm), so there are coarser structures, the porous copper layer on the zeolite particles also after the sintering is still porous and in addition
  • the fabric serves both to mechanically stabilize the overall structure and as a directional, heat-conducting structure (strong
  • Such coated textiles can be very well connected with cooling tubes.
  • the coated fabric may be bonded to a copper flat tube during sintering. The fabric is aligned with the flat tube and accordingly dissipates the heat there well.
  • Y zeolite granules fraction 63-125 mih
  • silicone-based binder eg P80X
  • Cu-UFIO powder is added.
  • the mass is stirred again and then dried.
  • an oxidation treatment is carried out at 420 ° C for 1 hour in air and sintering at 600 ° C for 2 hours in a hydrogen atmosphere.
  • the temperature-resistant binder even after sintering still has a good strength, which is based
  • coated granules can later be filled in
  • Hollow structures are filled.
  • Envelope structure Another way of producing the porous composite utilizes material rearrangements in sintering processes. It is known that by means of fluidized bed PVD method homogeneous copper layers on
  • ceramic granules such as cenospheres (aluminum silicates) can be deposited. With the help of such layers, the granules can be sintered together to form solid structures.
  • cenospheres aluminum silicates
  • FIG. 5 shows an example of a spherical shaped body of zeolite coated with copper particles
  • FIG. 6 shows an example of

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Abstract

In a method for producing porous composite bodies which have a support structure made of a material having good thermal conductivity and which have at least one functional material, a multiplicity of shaped bodies (1) made of the functional material are coated with the material having good thermal conductivity and a solid connection between the coated shaped bodies (1) is established in order to form the support structure made of the material having good thermal conductivity. The coating (2) is generated with a porous structure or is provided with a porous structure which, after the solid connection has been established, permits access for a liquid or gaseous medium through the coating to the functional material. The method permits cost-effective production of porous composite bodies with very good heat transfer properties.

Description

Verfahren zur Herstellung von porösen Verbundkörpern mit wärmeleitfähiger Trägerstruktur  Process for the preparation of porous composite bodies having a heat-conductive carrier structure
Technisches Anwendungsgebiet Technical application
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen Verbundkörpern, die eine Trägerstruktur aus einem wärmeleitfähigen Material und wenigstens ein Funktionsmaterial aufweisen, insbeson dere zur Herstellung von Sorptionskörpern oder  The present invention relates to a process for the preparation of porous composite bodies, which have a support structure of a thermally conductive material and at least one functional material, in particular for the production of sorbent bodies or
Katalysatoren. Die Erfindung betrifft auch poröse Verbundkörper, die mit dem Verfahren herstellbar sind. Catalysts. The invention also relates to porous composite bodies which can be produced by the method.
Vor allem im Bereich Adsorptionstechnologie, beispielsweise bei Adsorptionskältemaschinen oder Adsorptionswärmepumpen, sind poröse Verbundkörper erforderlich, die eine gut wärmeleitfähige Träger struktur sowie geeignete Adsorbensmaterialien als Funktionsmaterial aufweisen. Die Trägerstruktur muss unter anderem gute thermische Ankopplungsbedingungen, einen guten internen Wärmetransport sowie eine Especially in the field of adsorption technology, for example adsorption refrigeration machines or adsorption heat pumps, porous composite bodies are required which have a good heat-conducting carrier structure and suitable adsorbent materials as functional material. The support structure must have, among other things, good thermal coupling conditions, good internal heat transport and a
mechanische Stabilität aufweisen. Weiterhin sollte die Trägerstruktur eine große Oberfläche für die Wärmeüber tragungsvorgänge und die Fixierung des Funktions materials, ein möglichst geringes Gewicht, einen geringen Bauraum und eine geringe thermische Masse aufweisen. have mechanical stability. Furthermore, the support structure should have a large surface area for the heat transfer processes and the fixation of the functional material, the lowest possible weight, a small installation space and a low thermal mass.
Stand der Technik State of the art
Die DE 101 59 652 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Verbundkörpers, bei dem eine schaumstoffartige Matrix aus einem Metallschaum DE 101 59 652 A1 describes a method for producing a porous composite body in which a Foam-like matrix of a metal foam
bereitgestellt wird, in die das Sorptionsmaterial als Schüttung infiltriert wird. Allerdings ist bei einer derartigen Ausgestaltung der Wärmekontakt zwischen dem Funktionsmaterial und der wärmeleitfähigen Träger struktur nicht optimal. is provided, in which the sorbent material is infiltrated as a bed. However, in such an embodiment, the thermal contact between the functional material and the thermally conductive support structure is not optimal.
Die DE 197 30 697 Al beschreibt eine DE 197 30 697 A1 describes a
Adsorptionswärmepumpe, bei der das Adsorbens als Adsorption heat pump, in which the adsorbent as
Granulat auf die Oberfläche einer Wärmeaustauscher fläche aufgebracht und über einen Kleber mit dieser Wärmeaustauscherfläche verbunden wird. Die Nutzung eines Klebers zwischen dem Funktionsmaterial und der wärmeleitfähigen Trägerstruktur ist jedoch nachteilig, da derartige Kleber häufig eine schlechte Wärmeleit fähigkeit aufweisen. Die thermische Anbindung des Granules applied to the surface of a heat exchanger surface and connected via an adhesive to this heat exchanger surface. However, the use of an adhesive between the functional material and the heat-conductive support structure is disadvantageous since such adhesives often have a poor heat conductivity ability. The thermal connection of the
Funktionsmaterials an die wärmeleitfähige Oberfläche ist daher gering. Die DE 10 2008 023 481 B4 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung wärmeleitfähiger Komposit-Adsorbentien, bei dem das Funktionsmaterial nicht nachträglich, sondern bereits bei der Herstellung einer hochporösen Metallstruktur in diese integriert wird. Hierbei wird in einer Ausgestaltung eine adsorbenshaltige Schmelze des wärmeleitfähigen Materials aufgeschäumt, um den Verbundkörper zu bilden. In einer anderen Ausgestaltung wird eine Mischung des Adsorbens und des wärmeleit fähigen Materials in eine vorgelegte poröse Vorform eingebracht, so dass nach dem Entfernen der Vorform eine schwammartige adsorbenshaltige Struktur erhalten wird . Aus der DE 10 2005 001 056 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Verbundstruktur mit Funktionsmaterialien bekannt, bei dem eine Schüttung des Sorbensmaterials in granulärer Form bereitgestellt und dann mit einer Aluminiumschmelze als wärmeleit fähigem Material infiltriert wird. Functional material on the thermally conductive surface is therefore low. DE 10 2008 023 481 B4 describes a process for the production of thermally conductive composite adsorbents, in which the functional material is not subsequently incorporated, but is already integrated into it in the production of a highly porous metal structure. In one embodiment, an adsorbent-containing melt of the thermally conductive material is foamed in order to form the composite body. In another embodiment, a mixture of the adsorbent and the thermally conductive material is introduced into a pre-formed porous preform, so that after removal of the preform a sponge-like adsorbent structure is obtained. From DE 10 2005 001 056 B4 a method for producing a porous composite structure with functional materials is known in which a bed of sorbent material is provided in granular form and then infiltrated with an aluminum melt as a heat-conductive material capable.
Die DE 10 2006 048 445 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers zur Speicherung und Entspeicherung thermischer Energie. Der Verbund körper besteht hierbei aus einem wärmeleitfähigen Träger, auf dessen Oberfläche Mikrostrukturen DE 10 2006 048 445 A1 describes a method for producing a composite body for storing and releasing thermal energy. The composite body consists of a thermally conductive carrier, on the surface of microstructures
aufgebracht oder ausgebildet sind, die mit einem are applied or formed with a
Funktionsmaterial überdeckt werden. Functional material are covered.
Aus der EP 2 532 421 Al ist ein Verbundmaterial aus einer porösen Polymermatrix, in die Zeolith- Partikel als Funktionsmaterial eingebettet sind, sowie einem metallischen Material bekannt. Das metallische Material kann beispielsweise in Form einer gelochten Metallplatte oder eines Metallgitters oder auch in Partikelform eingebettet sein. From EP 2 532 421 A1, a composite material of a porous polymer matrix, in which zeolite particles are embedded as functional material, as well as a metallic material is known. The metallic material can be embedded, for example, in the form of a perforated metal plate or a metal grid or in particle form.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von porösen The object of the present invention is to provide a process for the production of porous
Verbundkörpern mit einer Trägerstruktur aus einem gut wärmeleitfähigen Material und wenigstens einem  Composite bodies with a support structure made of a good thermal conductivity material and at least one
Funktionsmaterial bereitzustellen, welche mit geringem Materialeinsatz besonders gute Wärmeübertragungseigen schaften erreichen und preiswert zu fertigen sind. Darstellung der Erfindung Provide functional material, which achieves particularly good heat transfer properties with low material usage and are inexpensive to manufacture. Presentation of the invention
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und dem porösen Verbundkörper gemäß den Patentansprüchen 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie des vorgeschlagenen Verbundkörpers sind  The object is achieved with the method and the porous composite body according to claims 1 and 13. Advantageous embodiments of the method and of the proposed composite body are
Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den  Subject of the dependent claims or can be the following description and the
Ausführungsbeispielen entnehmen. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von porösen Verbundkörpern, die eine Trägerstruktur aus einem vorzugsweise gut wärmeleitfähigen Material, insbesondere einem metallischen Material, und Refer to exemplary embodiments. In the proposed method for producing porous composite bodies, which is a support structure made of a preferably good thermal conductivity material, in particular a metallic material, and
wenigstens ein Funktionsmaterial aufweisen, wird eine Vielzahl an Formkörpern aus dem Funktionsmaterial bereitgestellt. Bei diesen Formkörpern handelt es sich vorzugsweise um ein Granulat oder um Röhrchen oder Stäbchen aus dem Funktionsmaterial. Diese Formkörper werden dann mit dem gut wärmeleitfähigen Material beschichtet und es wird eine feste Verbindung zwischen den beschichteten Formkörpern hergestellt, um die have at least one functional material, a plurality of moldings is provided from the functional material. These moldings are preferably granules or tubes or rods of the functional material. These moldings are then coated with the highly thermally conductive material and it is made a firm connection between the coated moldings to the
Trägerstruktur aus dem gut wärmeleitfähigen Material zu bilden. Bei dem Verfahren wird die Beschichtung Carrier structure of the good thermal conductivity material to form. In the process, the coating becomes
entweder bereits mit einer porösen Struktur erzeugt oder nach Durchführung des Beschichtungsprozesses mit einer porösen Struktur versehen, die nach Herstellung der festen Verbindung einen Zugang für ein flüssiges oder gasförmiges Medium durch die Beschichtung hindurch zum Funktionsmaterial ermöglicht. either already produced with a porous structure or provided after the coating process with a porous structure, which allows for the preparation of the solid compound access for a liquid or gaseous medium through the coating to the functional material.
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren des Standes der Technik wird beim vorgeschlagenen Verfahren somit nicht eine gut wärmeleitfähige Trägerstruktur mit Funktionsmaterialien beschichtet. Es werden vielmehr Formkörper aus dem Funktionsmaterial mit dem gut wärmeleitfähigen Material beschichtet. Die (poröse) Schicht aus dem wärmeleitfähigen Material liegt damit zwischen dem Funktionsmaterial und der umgebenden In contrast to known methods of the prior art, the proposed method thus does not involve a carrier structure which is highly thermally conductive Functional materials coated. Rather, shaped bodies made of the functional material are coated with the good heat-conductive material. The (porous) layer of the thermally conductive material is thus between the functional material and the surrounding
Atmosphäre. Der Stoffaustausch mit der Atmosphäre, z.B. Wasserdampftransport, erfolgt durch die wärmeleitfähige Trägerschicht hindurch. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Einstellung sehr großer Kontaktober- flächen zwischen dem wärmeleitfähigen Material und dem Funktionsmaterial. Durch die vorgeschlagene Vorgehens weise werden auch erweiterte Designfreiheiten für die Gesamtstruktur ermöglicht. Durch die Beschichtung der Formkörper aus dem Funktionsmaterial mit dem gut wärmeleitfähigen Material erfolgt der thermische  The atmosphere. The mass transfer with the atmosphere, e.g. Water vapor transport, through the thermally conductive support layer therethrough. The proposed method allows the setting of very large contact surfaces between the thermally conductive material and the functional material. The proposed approach also allows extended design freedoms for the forest. By coating the moldings of the functional material with the good thermal conductivity material is carried out the thermal
Kontakt an der gesamten äußeren Oberfläche der Form körper, an der auch die meiste Wärme bei den ent sprechenden Prozessen, insbesondere Adsorptions- oder katalytischen Prozessen, entsteht. Die Wärmeableitung kann somit sehr effizient erfolgen. Als wärmeleitfähige Materialien können beispielsweise Metalle, Kohlen stoffe, Carbide oder wärmeleitfähige Polymere  Contact on the entire outer surface of the mold body, where most of the heat in the ent speaking processes, in particular adsorption or catalytic processes, arises. The heat dissipation can thus be very efficient. As thermally conductive materials, for example, metals, carbon, carbides or thermally conductive polymers
eingesetzt werden. Die wärmeleitfähigen Materialien weisen vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit (bei 0°) von mindestens 100 W/ (m-K) auf. be used. The thermally conductive materials preferably have a thermal conductivity (at 0 °) of at least 100 W / (m-K).
Im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem die Compared to a process in which the
Zwischenräume einer Schüttung aus einem Granulat des Funktionsmaterials mit dem gut leitfähigen Material aufgefüllt werden, erfordert das vorgeschlagene Interstices of a bed of a granulate of the functional material to be filled with the highly conductive material, requires the proposed
Verfahren bei vergleichbarer Wärmeableitung eine geringere Menge an wärmeleitfähigem Material. So trägt das meiste wärmeleitfähige Material in den Zwischen räumen einer Schüttung nicht zur thermischen Anbindung des Granulats bei und auch sein Beitrag zum Gesamt wärmetransport ist - bezogen auf die Masse - geringer als bei Schichten, die nahe an der Grenzfläche zum Granulat liegen. Damit lassen sich mit den vorge schlagenen Verfahren mit geringem Materialeinsatz besonders gute Wärmeübertragungseigenschaften des Method with comparable heat dissipation a smaller amount of thermally conductive material. So wear most of the thermally conductive material in the interstices of a bed not contribute to the thermal bonding of the granules and also its contribution to the total heat transport is - based on the mass - less than in layers that are close to the interface with the granules. This can be with the pre-proposed method with low material use particularly good heat transfer properties of
Verbundkörpers erreichen und der Verbundkörper lässt sich daher auch preiswert fertigen. Achieve composite body and the composite can therefore be manufactured inexpensively.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorge schlagenen Verfahrens erfolgt die feste Verbindung der beschichteten Formkörper durch einen Sinterprozess. Weist die Beschichtung aus dem gut wärmeleitfähigen Material vor dem Sinterprozess noch nicht die In an advantageous embodiment of the pre-proposed method, the solid compound of the coated molded body takes place by a sintering process. Does not the coating of the good thermal conductivity material before the sintering process yet
erforderliche poröse Struktur auf, so kann diese poröse Struktur durch den Sinterprozess erreicht werden. Liegt die poröse Struktur bereits vor, so bleibt die required porous structure, so this porous structure can be achieved by the sintering process. If the porous structure already exists, then the remains
Porosität der Beschichtung durch den Sinterprozess zumindest teilweise erhalten. Porosity of the coating obtained by the sintering process at least partially.
Die Beschichtung kann so erfolgen, dass sich durch den Beschichtungsprozess bereits die geforderten offen- porösen Strukturen auf der Oberfläche der Funktions material-Formkörper ausbilden. Wird alternativ eine zusammenhängende geschlossene und nichtporöse Schicht aufgebracht bzw. abgeschieden, so muss diese Schicht nachträglich entsprechend strukturiert bzw. geöffnet werden, damit das Funktionsmaterial zugänglich wird.The coating can be carried out in such a way that the required open-porous structures already form on the surface of the functional material shaped bodies by the coating process. Alternatively, if a coherent closed and non-porous layer is applied or deposited, then this layer must be subsequently structured or opened in order to make the functional material accessible.
Das Öffnen kann durch Wärmebehandlung, beispielsweise auch durch den vorzugsweise durchgeführten Sinter prozess, durch Entfernen von in die Schicht eingebauten Platzhaltern, mechanisch oder auch chemisch, beispiels weise durch Ätzen, erfolgen. The opening can be by heat treatment, for example, by the preferably performed sintering process, by removing incorporated in the layer Platzhalter, mechanically or chemically, for example, by etching done.
Die Beschichtung der Formkörper mit dem gut wärmeleitfähigen Material kann beispielsweise durch einen Abscheideprozess erfolgen. So kann eine The coating of the molded body with the good heat conductive material can be done for example by a deposition process. So can one
Abscheidung eines metallischen Materials auf den Deposition of a metallic material on the
Formkörpern aus Funktionsmaterial mittels PVD (PVD: Physical Vapour Deposition) oder durch elektrochemische bzw. galvanische Abscheidung erfolgen, wobei falls erforderlich anschließend ein Sinterprozess durchge führt werden kann. Die galvanische Abscheidung kann auch so erfolgen, dass durch den Abscheideprozess bereits ein poröses aber tragfähiges Netzwerk aus dem metallischen Material entsteht. Molded bodies made of functional material by means of PVD (PVD: Physical Vapor Deposition) or by electrochemical or galvanic deposition, which, if necessary, then a sintering process can be Runaway leads. The galvanic deposition can also be carried out in such a way that the deposition process already creates a porous but stable network of the metallic material.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Another possibility is in the
Beschichtung der Formkörper unter Einsatz eines Coating the moldings using a
geeigneten Binders. Hierzu werden die Formkörper mit dem Binder und Partikeln oder Fasern des gut suitable binder. For this purpose, the moldings with the binder and particles or fibers of the well
wärmeleitfähigen Materials vermischt, um die Formkörper über den Binder mit den Partikeln oder Fasern des gut wärmeleitfähigen Materials zu beschichten. Sowohl thermally conductive material mixed to coat the shaped body via the binder with the particles or fibers of good thermal conductivity material. Either
Partikel als auch Fasern des gut wärmeleitfähigen Particles as well as fibers of good thermal conductivity
Materials sollten hierbei Abmessungen aufweisen, die deutlich geringer als die Abmessungen der Formkörper sind, um eine Beschichtung der Formkörper zu erreichen. Vorzugsweise weisen die Partikel oder Fasern des gut wärmeleitfähigen Materials daher Abmessungen auf, die in einer, zwei oder allen drei Dimensionen um einen Faktor 10 kleiner als die kleinsten Abmessungen der Formkörper sind. Bei einem derartigen Beschichtungsprozess durch Vermischung der beteiligten Komponenten wird Materials should have dimensions that are significantly smaller than the dimensions of the moldings in order to achieve a coating of the moldings. Preferably, therefore, the particles or fibers of the highly thermally conductive material have dimensions that are smaller than the smallest dimensions of the shaped bodies in one, two or all three dimensions by a factor of 10. In such a coating process by mixing the components involved is
vorzugsweise ein Mischungsverhältnis zwischen dem preferably a mixing ratio between the
Funktionsmaterial und dem wärmeleitfähigen Material gewählt, bei dem - bei einer Porosität der Functional material and the thermally conductive material selected in which - at a porosity of
Beschichtung zwischen 5 und 25vol% - der Volumenanteil des Funktions- bzw. Aktivmaterials zwischen 40 und 70vol% und der Volumenanteil des wärmeleitfähigen  Coating between 5 and 25vol% - the volume fraction of the functional or active material between 40 and 70vol% and the volume fraction of the thermally conductive
Materials zwischen 10 und 30vol% beträgt. Die Summe der Volumenanteile und der Porosität beträgt dabei immer 100%. Die Schichtdicke des wärmeleitfähigen Materials auf den Formkörpern aus dem Funktions- bzw. Aktiv material kann bei typischen Größen des Aktivmaterial- Granulats (50 Mikrometer-3mm) sehr unterschiedliche Werte annehmen, die beispielsweise zwischen 1 und 200 mih betragen können. Material is between 10 and 30vol%. The sum of the volume fractions and the porosity is always 100%. The layer thickness of the thermally conductive material on the moldings of the functional or active material can assume very different values for typical sizes of the active material granules (50 microns-3mm), which may for example be between 1 and 200 mih.
Die Beschichtung und die Ausbildung einer The coating and the training of a
tragfähigen Gesamtstruktur können in einem Schritt gleichzeitig erfolgen oder auch nacheinander. Weiterhin kann bei einem der Schritte des vorgeschlagenen Sustainable forest structure can take place simultaneously or in succession in one step. Furthermore, in one of the steps of the proposed
Verfahrens, insbesondere bei Herstellung der festen Verbindung zwischen den beschichteten Formkörpern, bereits eine Verbindung zu Körpern oder Geweben aus einem Wärmeübertragungsmaterial wie beispielsweise einem metallischen Rohr oder einem metallbeschichteten Textilgewebe hergestellt werden. Process, in particular in the preparation of the solid compound between the coated moldings, already a connection to bodies or fabrics made of a heat transfer material such as a metallic tube or a metal-coated textile fabric.
Prinzipiell können bei dem vorgeschlagenen In principle, in the proposed
Verfahren unterschiedliche Schritte miteinander Process different steps with each other
verbunden werden bzw. zeitgleich erfolgen. Im Folgenden werden hierzu einige Beispiele angeführt, bei denen als Funktionsmaterial Zeolith in Form eines Granulats und als wärmeleitfähiges Material Kupfer (Cu) eingesetzt werden. Die Beispiele lassen sich in dieser Form auch mit anderen Funktionsmaterialien und/oder anderen wärmeleitfähigen Materialien durchführen. be connected or take place at the same time. In the following, some examples are given in which as a functional material zeolite in the form of granules and be used as a thermally conductive material copper (Cu). The examples can also be carried out in this form with other functional materials and / or other thermally conductive materials.
So kann beispielsweise durch elektrochemische Abscheidung von Cu direkt eine ausreichend poröse Cu- Schicht auf dem Zeolith-Granulat erzeugt werden. Diese poröse Struktur wird beim anschließenden Zusammen- sintern der beschichteten Granulate zu einer Thus, for example, by electrochemical deposition of Cu directly a sufficiently porous Cu layer can be produced on the zeolite granules. This porous structure becomes one during subsequent sintering of the coated granules
Gesamtstruktur beibehalten, die den Verbundkörper bildet. Rohre oder andere Wärmeübertragungskörper können durch den Sinterprozess gleich mit angesintert werden oder auch anschließend, beispielsweise mittels Löten, mit dem Verbundkörper verbunden werden. Dies gilt auch für die anderen Beispiele.  Maintain forest that makes up the composite. Pipes or other heat transfer body can be sintered by the sintering process with equal or afterwards, for example by means of soldering, connected to the composite body. This also applies to the other examples.
In einem weiteren Beispiel werden weitgehend geschlossene Cu-Schichten mittels PVD auf dem Zeolith- Granulat abgeschieden. Beim anschließenden Zusammen sintern der beschichteten Granulate formen sich die Schichten um und bilden eine Art poröses Netzwerk. In another example, largely closed Cu layers are deposited on the zeolite granules by means of PVD. During the subsequent sintering together of the coated granules, the layers form around and form a kind of porous network.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, eine poröse Schicht aus Cu-Pulver mit Hilfe eines Binders auf dasIt is also possible, a porous layer of Cu powder with the help of a binder on the
Zeolith-Granulat aufzubringen. Beim Zusammensintern der beschichteten Granulate bleibt die Porosität der Apply zeolite granules. When the coated granules sinter together, the porosity remains
Pulverschicht zumindest teilweise erhalten, so dass auch auf diese Weise der poröse Verbundkörper erhalten werden kann. Powder layer at least partially, so that also in this way the porous composite body can be obtained.
Der vorgeschlagene poröse Formkörper, der mit dem Verfahren herstellbar ist, weist entsprechend eine Vielzahl von mit dem gut wärmeleitfähigen Material beschichteten Formkörpern aus dem Funktionsmaterial auf, die über das gut wärmeleitfähige Material fest miteinander verbunden sind. Die Beschichtung weist eine poröse Struktur auf, die durch die Beschichtung The proposed porous shaped body, which can be produced by the method, has a corresponding Variety of coated with the good thermal conductivity material moldings of the functional material, which are firmly connected to each other via the good heat conductive material. The coating has a porous structure passing through the coating
hindurch einen Zugang für ein flüssiges oder through an access for a liquid or
gasförmiges Medium zum Funktionsmaterial ermöglicht. gaseous medium to the functional material allows.
Das vorgeschlagene Verfahren sowie die damit hergestellten porösen Verbundkörper lassen sich in vielen Bereichen einsetzen, in denen eine gute The proposed method and the porous composite bodies produced therewith can be used in many fields in which a good
Wärmeabfuhr von Funktionsmaterialien erforderlich ist. Beispiele sind Sorptionswärmepumpen oder auch Heat dissipation of functional materials is required. Examples are sorption heat pumps or else
Anwendungen bei Gasspeichersystemen, Gastrennung oder Katalyse. Applications in gas storage systems, gas separation or catalysis.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:  The proposed method will be explained in more detail using exemplary embodiments in conjunction with the drawings. Hereby show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren Fig. 1 is a schematic representation of according to the proposed method
beschichteten und fest miteinander verbundenen Formkörpern;  coated and firmly bonded moldings;
Fig. 2 eine Darstellung des Zeolithanteils an der Gesamtstruktur in Abhängigkeit des Durchmessers eines kugelförmigen Fig. 2 is a representation of the zeolite content of the overall structure as a function of the diameter of a spherical
Zeolith-Granulats und der Beschichtungs dicke bei einer Porosität von 20vol%; Fig . 3 eine weitere Darstellung des Zeolith anteils an der Gesamtstruktur in Zeolite granules and the coating thickness at a porosity of 20vol%; Fig. 3 is a further representation of the zeolite proportion of the total structure in FIG
Abhängigkeit des Durchmessers des kugelförmigen Zeolith-Granulats und der Beschichtungsdicke bei einer Porosität von 20%;  Dependence of the diameter of the spherical zeolite granules and the coating thickness at a porosity of 20%;
Fig. 4 ein Foto der Struktur eines mit dem Fig. 4 is a photograph of the structure of a with
Verfahren hergestellten Verbundkörpers;  Method of produced composite body;
Fig . 5 eine Darstellung eines mit Kupfer Fig. 5 a representation of one with copper
beschichteten kugelförmigen Formkörpers aus Zeolith; und  coated spherical shaped body of zeolite; and
Fig. 6 eine Darstellung eines mit Kupferfasern beschichteten röhrchenförmigen Form körpers aus Zeolith. Fig. 6 is a representation of a copper-coated tubular shaped body made of zeolite.
Wege zur Ausführung der Erfindung Ways to carry out the invention
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine hoch wärmeleitfähige dünne Schicht, beispielsweise aus Kupfer, auf die Oberfläche von Formkörpern eines  In the proposed method, a highly thermally conductive thin layer, for example made of copper, on the surface of moldings of a
Funktionsmaterials wie beispielsweise Zeolith Functional material such as zeolite
abgeschieden bzw. aufgebracht. Entweder bereits während der Beschichtung oder in einem nachfolgenden deposited or applied. Either already during the coating or in a subsequent one
Verfahrensschritt wird eine poröse Struktur dieser Schicht erzeugt. Die beschichteten Formkörper werden anschließend zu einer Gesamtstruktur fest miteinander verbunden, die den porösen Verbundkörper bildet. Dies kann beispielsweise durch Sintern erfolgen. Auch eine Verbindung über ein eventuell bei der Beschichtung verwendetes Bindemittel kann genutzt werden. Vorzugs weise wird die Gesamtstruktur anschließend oder auch gleichzeitig mit dem Verbindungsprozess mit peripheren Elementen, beispielsweise Rohren, Gehäusen usw. Process step, a porous structure of this layer is generated. The coated moldings are then bonded together to form an overall structure that forms the porous composite body. This can be done for example by sintering. Also a connection via a possibly during the coating used binder can be used. Preference, the whole structure is subsequently or simultaneously with the connection process with peripheral elements, such as pipes, housings, etc.
verbunden. connected.
Figur 1 zeigt stark schematisiert vier FIG. 1 shows a highly schematic four
beschichtete kugelförmige Formkörper 1 aus Zeolith, die mit einer dünnen Cu-Schicht 2 beschichtet und über diese dünne Schicht durch einen Sinterprozess coated spherical shaped bodies 1 of zeolite coated with a thin Cu layer 2 and over this thin layer by a sintering process
miteinander verbunden sind. Die dünne Cu-Schicht weist dabei eine ausreichend poröse Struktur auf (in der Figur nicht erkennbar) , um einen Zugang flüssiger oder gasförmiger Medien zum Zeolith zu ermöglichen. Figur 1 zeigt mit den vier Formkörpern lediglich einen sehr kleinen Ausschnitt aus der Gesamtstruktur in connected to each other. The thin Cu layer has a sufficiently porous structure (not visible in the figure) to allow access of liquid or gaseous media to the zeolite. Figure 1 shows with the four moldings only a very small section of the forest in
schematischer Darstellung. schematic representation.
Beispielhafte Volumenverhältnisse für das Exemplary volume ratios for the
Funktionsmaterial in der Gesamtstruktur, d.h. dem Functional material in the forest, i. the
Verbundkörper, können den Figuren 2 und 3 entnommen werden, die jeweils am Beispiel des Zeoliths als  Composite bodies can be seen in Figures 2 and 3, each using the example of the zeolite as
Funktionsmaterial den Zeolith-Anteil an der Gesamt struktur in Abhängigkeit des Durchmessers des in diesem Beispiel eingesetzten Zeolith-Granulats und der Functional material, the zeolite content of the total structure depending on the diameter of the zeolite granules used in this example and the
Beschichtungsdicke zeigen. Figur 2 zeigt hierbei Show coating thickness. Figure 2 shows this
Granulat-Durchmesser zwischen 50 und 250 mih bei Granule diameter between 50 and 250 mih at
Beschichtungsdicken von 1, 3 und 5 mih mit Cu, Figur 3 Granulat-Durchmesser zwischen 1000 und 3000 mih bei Beschichtungsdicken von 50, 100 und 150 mih. Die Coating thicknesses of 1, 3 and 5 mih with Cu, Figure 3 Granule diameter between 1000 and 3000 mih at coating thicknesses of 50, 100 and 150 mih. The
Volumenanteile des Zeoliths liegen jeweils vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 0,75. Besonders vorteilhaft sind Volumenanteile des Zeoliths von ca. 70 Vol.%. Im Folgenden werden verschiedene Beispiele für die Herstellung poröser Verbundkörper mit dem vorge Volume fractions of the zeolite are each preferably in the range between 0.5 and 0.75. Volume fractions of the zeolite of about 70 vol.% Are particularly advantageous. In the following, various examples of the preparation of porous composite bodies with the pre
schlagenen Verfahren beschrieben. Bei einem ersten Beispiel wird Y-Zeolith-Granulat mit einer Fraktion von 63-125 mih mit Wasser und einem organischen Binder (z.B. ExOne®) verrührt. Anschließend wird Cu-UFIO-Pulver (< IOmih) zugegeben. Die Masse wird verrührt, in eine Form gegeben, beispielsweise eine Zylinderform, und described methods. In a first example, Y zeolite granules are stirred with a 63-125 mg fraction with water and an organic binder (e.g., ExOne®). Then Cu-UFIO powder (<10mih) is added. The mass is stirred, placed in a mold, for example a cylindrical mold, and
getrocknet. Anschließend erfolgt eine Temperaturbehand lung von 420°C für lh an Luft, um den Binder auszu brennen, und eine Sinterung unter Wasserstoffatmosphäre bei 600°C für 3h. Das Ergebnis ist ein Zylinder, der für eine einfache Handhabung stabil genug ist. Das Zeolith weist auch nach dem Sintern noch eine gutedried. Subsequently, a temperature treatment of 420 ° C. for 1 hour in air is performed to burn out the binder and sintering under a hydrogen atmosphere at 600 ° C. for 3 hours. The result is a cylinder that is sturdy enough for easy handling. The zeolite still has a good after sintering
Wasseraufnahme auf. Die Sinterbedingungen haben nicht zu einer Degradation des Zeoliths geführt. Figur 4 zeigt beispielhaft ein Foto einer Struktur des Water intake on. The sintering conditions have not led to a degradation of the zeolite. FIG. 4 shows by way of example a photograph of a structure of FIG
Zylinders. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass das Zeolith-Granulat nur oberflächlich mit einer porösen Schicht aus Cu-Partikeln bedeckt ist. Die Stabilität des gesamten Körpers wird durch die Sinterkontakte der Cu-Schichten untereinander hergestellt. Es ist bei diesem Beispiel auch möglich, die Cylinder. From this figure it can be seen that the zeolite granules are only superficially covered with a porous layer of Cu particles. The stability of the entire body is produced by the sintered contacts of the Cu layers with each other. It is also possible in this example, the
Temperaturbehandlung von 420°C/lh an Luft einzusparen und das Ausbrennen des Binders durch Einhaltung einer Temperaturrampe bei der Sinterbehandlung zu bewirken. Wird das erste Beispiel mit rundem Y-Zeolith- To save temperature treatment of 420 ° C / lh in air and to cause the burning out of the binder by observing a temperature ramp in the sintering treatment. If the first example with round Y zeolite
Granulat durchgeführt (Granulatdurchmesser ca. 2 bis 3mm) , so ergeben sich gröbere Strukturen, wobei die poröse Kupferschicht auf den Zeolithpartikeln auch nach dem Sintern noch porös ist und zusätzlich Granules carried out (granule diameter about 2 to 3 mm), so there are coarser structures, the porous copper layer on the zeolite particles also after the sintering is still porous and in addition
Schwindungsrisse aufweist, die das Zeolith gut Shrinkage cracks, which makes the zeolite good
zugänglich machen. In einem zweiten Beispiel wird Y-Zeolith-Granulatmake available. In a second example, Y zeolite granules
(Fraktion 63-125 mih) mit Wasser und einem geeigneten Binder gemischt. Cu-UFIO-Pulver wird zugegeben und die Masse verrührt. Ein verkupfertes Polyamid-Gewebe wird flach ausgelegt und die Masse auf das Textil (Fraction 63-125 mih) mixed with water and a suitable binder. Cu-UFIO powder is added and the mass is stirred. A copper-plated polyamide fabric is laid flat and the mass on the textile
aufgestrichen . Anschließend erfolgt Trocknen an Luft,painted on. This is followed by drying in air,
Ausbrennen von Binder und Polyamid und oxidieren bei 420°C für lh. Zuletzt wird die Struktur für 3h bei 600°C in H2 gesintert. Die dünnen Schichten aus Burn out of binder and polyamide and oxidize at 420 ° C for lh. Finally, the structure is sintered for 3h at 600 ° C in H2. The thin layers out
Kupferpulver sorgen beim Sintern für einen guten Copper powder ensure a good sintering
Zusammenhalt des Y-Zeoliths miteinander und zu einerCohesion of the Y zeolite with each other and to a
Anbindung an das Gewebe. Das Gewebe dient sowohl einer mechanischen Stabilisierung der Gesamtstruktur als auch als gerichtete, wärmeleitende Struktur (stark Connection to the tissue. The fabric serves both to mechanically stabilize the overall structure and as a directional, heat-conducting structure (strong
gerichtete Wärmeleitfähigkeit) . Derart beschichtete Textilien können sehr gut mit Kühlrohren verbunden werden. Das beschichtete Gewebe kann beispielsweise beim Sintern mit einem Kupfer-Flachrohr verbunden werden. Das Gewebe ist zum Flachrohr hin ausgerichtet und leitet dementsprechend die Wärme gut dorthin ab. directed thermal conductivity). Such coated textiles can be very well connected with cooling tubes. For example, the coated fabric may be bonded to a copper flat tube during sintering. The fabric is aligned with the flat tube and accordingly dissipates the heat there well.
In einem dritten Beispiel wird Y-Zeolith-Granulat (Fraktion 63-125 mih) mit Wasser und silikonbasiertem Binder (z.B. P80X) verrührt. Anschließend wird Cu-UFIO- Pulver zugegeben. Die Masse wird nochmals gerührt und anschließend getrocknet. Dann erfolgt eine Oxidations behandlung bei 420°C für lh an Luft sowie das Sintern bei 600°C für 2h in Wasserstoffatmosphäre . Da der temperaturbeständige Binder auch nach der Sinterung noch eine gute Festigkeit aufweist, beruht die In a third example, Y zeolite granules (fraction 63-125 mih) are mixed with water and silicone-based binder (eg P80X). Subsequently, Cu-UFIO powder is added. The mass is stirred again and then dried. Then, an oxidation treatment is carried out at 420 ° C for 1 hour in air and sintering at 600 ° C for 2 hours in a hydrogen atmosphere. As the temperature-resistant binder even after sintering still has a good strength, which is based
mechanische Festigkeit der Gesamtstruktur nicht mechanical strength of the forest is not
ausschließlich auf der Festigkeit der Sinterkontakte in den bzw. zwischen den Kupferschichten. Der Kupferanteil kann daher auf ein Maß reduziert werden, welches für die thermischen Anforderungen (Wärmeleitfähigkeit) gerade ausreichend ist. Hierdurch können zusätzlich Kosten eingespart werden. In einem vierten Beispiel wird Y-Zeolith-Granulatsolely on the strength of the sintered contacts in or between the copper layers. The proportion of copper can therefore be reduced to a level which is just sufficient for the thermal requirements (thermal conductivity). As a result, additional costs can be saved. In a fourth example, Y zeolite granules
(Fraktion > 400mih) mit Wasser und einem geeigneten Binder verrührt. Hierbei werden nur so viel Wasser und Binder zugegeben, dass sich kein zusammenhängender Schlicker ausbildet, sondern die Granulat-Kugeln einzeln beschichtet werden und damit rieselfähig bleiben. Die beschichteten Kugeln werden dann (Fraction> 400mih) with water and a suitable binder stirred. Here, only so much water and binder are added that no coherent slip forms, but the granules spheres are coated individually and thus remain free-flowing. The coated balls are then
getrocknet und können länger gelagert werden. Das beschichtete Granulat kann später in zu füllende dried and can be stored longer. The coated granules can later be filled in
Hohlstrukturen eingefüllt werden. Eine Sinterbehand- lung, wie beispielsweise im ersten Beispiel Hollow structures are filled. A sintering treatment, as in the first example
beschrieben, führt dann zu einem Verbinden der described, then leads to a connection of the
Granulate miteinander und mit der umgebenden Granules with each other and with the surrounding
Hüllstruktur . Eine weitere Möglichkeit der Herstellung des porösen Verbundkörpers nutzt Materialumlagerungen bei Sinterprozessen. Es ist bekannt, dass mittels Wirbel- bett-PVD-Verfahren homogene Kupferschichten auf Envelope structure. Another way of producing the porous composite utilizes material rearrangements in sintering processes. It is known that by means of fluidized bed PVD method homogeneous copper layers on
keramischen Granulaten, z.B. Cenosphären (Aluminium- Silikaten), abgeschieden werden können. Mit Hilfe derartiger Schichten können die Granulate zu festen Strukturen zusammengesintert werden. Ein bekannter aber bisher nicht genutzter Effekt ist, dass sich bei bestimmten Sinterbedingungen die kompakten Kupfer schichten zu porösen flächigen Netzwerken umordnen.ceramic granules, such as cenospheres (aluminum silicates) can be deposited. With the help of such layers, the granules can be sintered together to form solid structures. A well-known but so far unused effect is that at certain sintering conditions the compact copper layers rearrange to porous flat networks.
Dies wird in dem vorliegenden Beispiel genutzt, um die poröse Struktur zu erzeugen. This is used in the present example to create the porous structure.
Figur 5 zeigt schließlich noch ein Beispiel für einen mit Kupferpartikeln beschichteten kugelförmigen Formkörper aus Zeolith, Figur 6 ein Beispiel für Finally, FIG. 5 shows an example of a spherical shaped body of zeolite coated with copper particles, FIG. 6 shows an example of
Zeolith-Röhrchen, die mit Fasern aus Kupfer beschichtet sind. Beim vorgeschlagenen Verfahren werden jeweils viele derartiger beschichteter Formkörper hergestellt und miteinander verbunden, um den porösen Verbundkörper zu bilden. Bei Nutzung von metallischem Material als gut wärmeleitfähigem Material wird bei dem Verfahren durch einen Sinterprozess jeweils eine Stoffschlüssige, metallische und elektrisch leitfähige Verbindung zu einer Metallstruktur als wärmeleitfähiger Träger struktur erreicht. Zeolite tubes coated with copper fibers. In the proposed method, each of many such coated moldings are produced and bonded together to form the porous composite body. When using metallic material as a good thermally conductive material in the process by a sintering process each a cohesive, metallic and electrically conductive connection to a metal structure as a thermally conductive carrier structure is achieved.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von porösen Verbund 1. Process for producing porous composite
körpern, die eine Trägerstruktur aus einem  bodies that make up a support structure
wärmeleitfähigen Material und wenigstens ein  thermally conductive material and at least one
Funktionsmaterial aufweisen, insbesondere zur Herstellung von Sorptionskörpern oder  Have functional material, in particular for the production of sorbent bodies or
Katalysatoren, bei dem  Catalysts in which
- eine Vielzahl an Formkörpern (1) aus dem  - A variety of moldings (1) from the
Funktionsmaterial bereitgestellt wird,  Functional material is provided,
- die Formkörper (1) mit dem wärmeleitfähigen Material beschichtet werden, und  - The moldings (1) are coated with the thermally conductive material, and
- eine feste Verbindung zwischen den beschichteten Formkörpern hergestellt wird, um die  - A firm connection between the coated moldings is made to the
die Trägerstruktur aus dem wärmeleitfähigen  the support structure of the thermally conductive
Material zu bilden,  To form material
- wobei die Beschichtung (2) der Formkörper (1) mit einer porösen Struktur erzeugt oder mit einer porösen Struktur versehen wird, die nach  - Wherein the coating (2) of the shaped body (1) is produced with a porous structure or provided with a porous structure according to
Herstellung der festen Verbindung einen Zugang für ein flüssiges oder gasförmiges Medium durch die Beschichtung (2) hindurch zum Funktionsmaterial ermöglicht .  Preparation of the solid compound allows access for a liquid or gaseous medium through the coating (2) to the functional material.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die feste Verbindung der beschichteten  that the solid compound of the coated
Formkörper durch einen Sinterprozess hergestellt wird . Molded body is produced by a sintering process.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die poröse Struktur der Beschichtung (2) durch den Sinterprozess erzeugt wird.  the porous structure of the coating (2) is produced by the sintering process.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Beschichtung (2) der Formkörper (1) durch einen Abscheideprozess aufgebracht wird.  the coating (2) of the shaped bodies (1) is applied by a deposition process.
5. Verfahren nach Anspruch 4, 5. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Beschichtung (2) der Formkörper (1) durch PVD aufgebracht wird.  the coating (2) of the shaped bodies (1) is applied by PVD.
6. Verfahren nach Anspruch 4, 6. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Beschichtung (2) der Formkörper (1) durch elektrochemische Abscheidung einer porösen Schicht des wärmeleitfähigen Materials aufgebracht wird.  the coating (2) of the shaped bodies (1) is applied by electrochemical deposition of a porous layer of the thermally conductive material.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7. The method according to any one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Beschichtung der Formkörper (1) mit dem wärmeleitfähigen Material die Formkörper (1) mit einem Binder und Partikeln oder Fasern des wärmeleitfähigen Materials vermischt werden.  in that, to coat the shaped bodies (1) with the thermally conductive material, the shaped bodies (1) are mixed with a binder and particles or fibers of the thermally conductive material.
8. Verfahren nach Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Partikel oder Fasern des wärmeleitfähigen Materials Abmessungen aufweisen, die wenigstens in einer Dimension um einen Faktor 10 kleiner als Abmessungen der Formkörper (1) sind. the particles or fibers of the thermally conductive material have dimensions which are smaller by at least one factor than 10 in at least one dimension Dimensions of the molded body (1) are.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, 9. The method according to claim 7 or 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Formkörper (1) und die Partikel oder Fasern des wärmeleitfähigen Materials in einem Mischungsverhältnis miteinander vermischt werden, bei dem - bei einer Porosität der Beschichtung (2) zwischen 5 und 25vol% - der Volumenanteil des Funktionsmaterials zwischen 40 und 70vol% und der Volumenanteil des wärmeleitfähigen Materials zwischen 10 und 30vol% beträgt.  in that the shaped bodies (1) and the particles or fibers of the thermally conductive material are mixed in a mixing ratio in which - with a porosity of the coating (2) between 5 and 25% by volume - the volume fraction of the functional material is between 40 and 70% by volume and the volume fraction of the thermally conductive material is between 10 and 30vol%.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. The method according to any one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Funktionsmaterial als Granulat, in Form von Stäbchen oder in Form von Röhrchen bereitge stellt wird.  that the functional material as granules, in the form of sticks or in the form of tubes is bereitge provides.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. The method according to any one of claims 1 to 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Formkörper (1) aus einem Adsorbens material oder einem Katalysatormaterial als  in that the shaped bodies (1) consist of an adsorbent material or a catalyst material as
Funktionsmaterial bereitgestellt werden.  Functional material are provided.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. The method according to any one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die beschichteten Formkörper bei Herstellung der festen Verbindung auch mit einem  that the coated moldings in the preparation of the solid compound with a
wärmeleitfähigen Körper, insbesondere einem Rohr, einem Gehäuse oder einer Platte, verbunden werden. thermally conductive body, in particular a pipe, a housing or a plate, are connected.
13. Poröser Verbundkörper, der eine Trägerstruktur aus einem wärmeleitfähigen Material und eine Vielzahl von Formkörpern (1) aus wenigstens einem 13. Porous composite body comprising a support structure of a thermally conductive material and a plurality of moldings (1) of at least one
Funktionsmaterial aufweist, die eine Beschichtung (2) aus dem wärmeleitfähigen Material tragen und über die Beschichtung (2) fest miteinander  Functional material having a coating (2) of the thermally conductive material and on the coating (2) firmly together
verbunden sind, wobei die Beschichtung (2) eine poröse Struktur aufweist, die durch die  are connected, wherein the coating (2) has a porous structure, which by the
Beschichtung (2) hindurch einen Zugang für ein flüssiges oder gasförmiges Medium zum Funktions material ermöglicht.  Coating (2) through an access for a liquid or gaseous medium to the functional material allows.
EP19724376.9A 2018-05-08 2019-05-07 Method for producing porous composite bodies with thermally conductive support structure Pending EP3790656A1 (en)

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