EP4416101A1 - Verfahren zur speicherung von wasserstoff in einem metallischen basismaterial durch direkte wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges material und dessen verwendung - Google Patents

Verfahren zur speicherung von wasserstoff in einem metallischen basismaterial durch direkte wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges material und dessen verwendung

Info

Publication number
EP4416101A1
EP4416101A1 EP22754780.9A EP22754780A EP4416101A1 EP 4416101 A1 EP4416101 A1 EP 4416101A1 EP 22754780 A EP22754780 A EP 22754780A EP 4416101 A1 EP4416101 A1 EP 4416101A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogen
melt
base material
hydrides
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22754780.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dan Dragulin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Goedecke Heinrich
Seehafer Karsten
Original Assignee
Goedecke Heinrich
Seehafer Karsten
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Goedecke Heinrich, Seehafer Karsten filed Critical Goedecke Heinrich
Publication of EP4416101A1 publication Critical patent/EP4416101A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes
    • C01B3/001—Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes characterised by the uptaking media; Treatment thereof
    • C01B3/0018—Inorganic elements or compounds, e.g. oxides, nitrides, borohydrides or zeolites; Solutions thereof
    • C01B3/0026—Metals or metal hydrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes
    • C01B3/001—Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes characterised by the uptaking media; Treatment thereof
    • C01B3/0018—Inorganic elements or compounds, e.g. oxides, nitrides, borohydrides or zeolites; Solutions thereof
    • C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
    • C01B6/04—Hydrides of alkali metals, alkaline earth metals, beryllium or magnesium; Addition complexes thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
    • C01B6/06—Hydrides of aluminium, gallium, indium, thallium, germanium, tin, lead, arsenic, antimony, bismuth or polonium; Monoborane; Diborane; Addition complexes thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
    • C01B6/24—Hydrides containing at least two metals; Addition complexes thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a method for storing hydrogen in a metallic base material by direct hydrogen enrichment of the base material, which is in the liquid or gaseous state, and subsequent rapid solidification.
  • An Al-Mg alloy or Al or Mg is used as the metallic base material.
  • the invention also relates to the hydrogen-containing material which can be obtained by the process according to the invention and which contains hydrogen in the form of metal hydrides.
  • the invention also relates to the use of the hydrogen-containing material to provide hydrogen by releasing the hydrogen from the material.
  • a well-known energy concept for storing electricity is based on the use of hydrogen as an energy carrier.
  • the electricity supplied by renewable energy sources, especially during temporary electricity surpluses, is used to produce hydrogen (usually by electrolysis of water).
  • the hydrogen produced in this way can be stored in suitable storage facilities for a short or long term and finally converted back into electricity (e.g. using fuel cells) or used in other ways (e.g. methanation, combustion) .
  • Hydrogen can either be stored in gaseous form in pressure accumulators or, after low-temperature liquefaction, in suitable cryogenic containers. Disadvantages are the high weight of the storage tanks, the risk of hydrogen leaks and the energy required for low-temperature cooling. Because of these disadvantages, the hydrogen storage devices mentioned above are uneconomical and, above all, not very suitable or unsuitable for mobile applications, for example in vehicles.
  • metal hydrides are generally produced in such a way that the metal in question is brought into contact with hydrogen in the solid state, so that this can be converted into the Metal can diffuse into it. As a result, a hydride layer forms on the metal surface. However, the growing hydride layer makes it more difficult for the hydrogen to diffuse into the interior of the metal.
  • the object of the present invention was therefore to provide a production method for a hydrogen-containing storage material and a hydrogen-containing storage material which avoids or reduces the aforementioned disadvantages, but in particular enables improved hydrogen enrichment in the form of metal hydrides.
  • the object is achieved by a method according to the main claim and by a hydrogen-containing material according to claim 12, as well as by the embodiments specified in the further patent claims and in the following description.
  • the method according to the invention serves to store hydrogen in a metallic base material with the formation of metal hydrides.
  • the metallic base material used in the process is
  • the method has the following steps: a) supply of H 2 into a melt of the base material in order to enrich the base material with H 2 , the H 2 supply taking place at a temperature which
  • an Al-Mg alloy is at least as high as the solidus temperature of the Al-Mg alloy, or - if an Al or Mg melt is used, is at least as high as the melting temperature of aluminum or magnesium; b) Rapid, preferably ultra-rapid, cooling of the melt in order to solidify the melt.
  • an Al-Mg alloy or aluminum or magnesium is used as the metallic base material.
  • the base material can contain customary or unavoidable admixtures (accompanying elements), with the proportion of such admixtures preferably being limited to a maximum of 5% by weight in total, in particular to a maximum of 2% by weight, in each case based on the base material as a whole.
  • Such additions are Fe, Cu, Zn, Mn.
  • the base material thus consists of Al and Mg or of Al or Mg, each with the usual or unavoidable additions. Al and/or Mg with a purity of at least 99% by weight is preferably used to produce the base material.
  • the Al/Mg ratio can be varied as desired.
  • the Al/Mg ratio (based on the percentages by weight) includes all combinations between 99.99% Al at 0.01% Mg and 0.01% Al at 99.99% Mg, preferably all combinations between 99 %Al at 1% Mg and 1% Al at 99% Mg, more preferably all combinations between 95% Al at 5% Mg and 5% Al at 95% Mg.
  • an alloy which has an Al excess can be used as the Al—Mg alloy.
  • the Al content of such an alloy is preferably at least 55 % by weight, in particular at least 65% by weight, based in each case on the total content of Al and Mg.
  • An alloy which has an excess of Mg can also be used as the Al—Mg alloy.
  • the Mg content of such an alloy is preferably at least 55% by weight, in particular at least 65% by weight, based in each case on the total content of Al and Mg.
  • all systems and methods for melting metals known to those skilled in the art can be used to generate the melt of the base material, for example electric melting furnaces (e.g. induction furnaces, electric arc furnaces) or melting furnaces heated with fuel (e.g. coke, phit, oil or gas heated furnaces) .
  • a plasma reactor plasma melting furnace is preferably used for carrying out the melting process and preferably also for the subsequent hydrogen enrichment. The manner in which the plasma is generated is not important for carrying out the method according to the invention.
  • the enrichment of the melt with hydrogen (supply of H 2 ) in step (a) of the method takes place under the action of plasma, in particular using a plasma reactor.
  • the previous production of the melt of the metallic base material can also be effected by means of plasma or by means of the melting furnaces already mentioned (induction furnaces, furnaces heated with fuels, etc.).
  • exposure to the plasma can lead to the formation of atomic hydrogen.
  • the hydrogen present in the atomic state also takes part in the enrichment process.
  • step a) of the method hydrogen is supplied to the melt—as indicated in step a) of the method. This leads to the formation of Al-Mg hydrides, Al hydrides and/or Mg hydrides.
  • hydrogen-containing gas mixtures can also be used, which contain hydrogen, for example, in combination with argon, nitrogen, neon, xenon, radon or chlorine.
  • the hydrogen used is preferably hydrogen that is obtained by using regenerative energies (e.g. by hydrolysis systems that are operated with wind or solar energy).
  • regenerative energies e.g. by hydrolysis systems that are operated with wind or solar energy.
  • hydrogen can also be used, which occurs or is obtained in chemical processes (e.g. hydrogen from synthesis gas).
  • the hydrogen is supplied at a temperature that is at least as high as the solidus temperature of the Al-Mg alloy.
  • the Al—Mg alloy is essentially in the molten state or is preferably completely molten during the hydrogen supply.
  • the enrichment of the Al-Mg alloy with hydrogen is preferably carried out at a temperature at which the base material (Al-Mg alloy) is completely in the liquid state (ie at or above the liquidus temperature).
  • the hydrogen can also be supplied at a temperature which is between the solidus and liquidus temperatures of the respective Al-Mg alloy. Under these temperature conditions, the base material (Al-Mg alloy) is partly in the dissolved and partly in the solid state.
  • the hydrogen is supplied at a temperature which is at least as high as the melting point of aluminum or magnesium. This ensures that the aluminum or magnesium is essentially in the molten state or is preferably completely molten during the hydrogen supply.
  • the enrichment of Al or Mg with hydrogen is preferably carried out at a temperature at which the base material (Al or Mg) is completely in the liquid state.
  • the H 2 supply in step a) is carried out at a temperature which is above the boiling point of the base material (Al-Mg alloy or Al or Mg).
  • the base material is present at least partially in vapor form (metal vapor) during the hydrogen supply.
  • the temperature can also be selected in such a way that the base material is completely in the form of metal vapor while the hydrogen is being supplied. If the process temperature during the H 2 supply - as stated - is above the boiling point of the respective base material, the reaction of Al and/or Mg with H 2 (with the formation of the respective metal hydrides) in the gas or vapor hase instead.
  • the hydrogenation of the base material occurs in the same room or vessel in which the base material is melted.
  • the previously produced melt can be conducted or transported to another room or vessel for the purpose of hydrogen enrichment.
  • the generation of the melt can take place independently of the implementation of the hydrogen supply.
  • the space or container in which the melt of the base material is located during the supply of hydrogen (for hydrogen-enrichment of the base material) is referred to below as the "melt container”.
  • the walls of the melting container are expediently made of materials which withstand the temperatures occurring during the implementation of the method and are suitable for the metal melts used in the method according to the invention, and which are essentially impermeable to hydrogen. Materials suitable for this purpose are known to the person skilled in the art.
  • the supply of hydrogen for the purpose of enriching the metallic base material with hydrogen (step a) of the process) can generally be brought about by hydrogen being introduced into the melting container, so that hydrogen flows through the melt in the melting container.
  • the hydrogen can be supplied from all and in all directions, for example in the vertical direction (in the vertical direction) from top to bottom or from bottom to top, or from a side wall or two or more lateral walls of the melting vessel; different combinations of the aforementioned variants are also possible.
  • the hydrogen is generally supplied by means of one, two or preferably more inflow openings which are arranged in a wall of the melting container.
  • the inflow opening(s) can also be arranged in two or more walls of the melting container.
  • the inflow openings can be connected to a hydrogen storage tank or a hydrolyser via supply lines.
  • pumps, valves and other devices known to those skilled in the art can be provided in order to be able to control or regulate the pressure and/or the volumetric flow (flow rate) when the hydrogen is fed into the melting container.
  • one, two or preferably more outlet openings for the hydrogen can be provided on at least one wall of the melting container. These outlet openings are expediently fitted in such a way that the metal melt is prevented from escaping undesirably. It is further preferred that the excess hydrogen (“residual hydrogen”) escaping via the outlet openings is collected and recycled via appropriate pipelines.
  • a melting container ie the space in which the melt is located
  • the H 2 supply takes place at a temperature which is so high that the base material is completely in the liquid state (melt).
  • the hydrogen is introduced into the space (and thus into the melt) under pressure, while the melt container is sealed in a hydrogen-tight manner. Since the hydrogen solubility in the melt increases with increasing temperature and pressure, the hydrogen enrichment of the base material (Al-Mg alloy, or Al or Mg) can be increased by increasing the temperature of the melt and/or the pressure in the melting container becomes.
  • the melt is preferably exposed to an overpressure during the H 2 supply.
  • the excess pressure (based on the ambient pressure) is preferably 100 Pa or higher, in particular 1 kPa or higher; even higher pressures can also be considered.
  • a melting container is used which allows the free escape (e.g. by means of outlet openings as mentioned above) of that hydrogen portion which does not remain bound in the melt.
  • the H 2 - supply (step a) takes place at a temperature that is so high that the base material is completely in the liquid state (melt).
  • a melting container which is equipped with devices (e.g. pipes, pumps, valves) which enable closed circulation of the hydrogen, so that the proportion of hydrogen which is not Melt is added, optionally with the admixture of fresh H 2 is returned to the melting tank.
  • devices e.g. pipes, pumps, valves
  • the melt is supplied with a steady supply of hydrogen exposed (recycled hydrogen share together with admixture of "fresh" hydrogen).
  • the H 2 supply (step a) takes place at a temperature which is so high that the base material is completely in the liquid state (melt).
  • the melting tank can also be filled or flown through with an inert gas or an inert gas mixture.
  • Inert gases such as nitrogen or noble gases (particularly argon) are particularly suitable as protective gases.
  • the melting vessel may be under vacuum (i.e. a pressure lower than atmospheric pressure is established) during the hydrogen feed into the melt, or the pressure in the melting vessel is equal to the atmospheric pressure, or the pressure prevailing in the melting vessel is higher than the atmospheric pressure (overpressure) .
  • a melting furnace or melting reactor can be used as the melting container in which the melt of the base material is located and in which the enrichment of the base material with hydrogen takes place.
  • the production of the melt of the base material and the tempering of the melt during the hydrogen enrichment can be carried out in a manner known per se by thermal conduction, convection or thermal radiation.
  • a plasma furnace plasma melting furnace
  • plasma reactor plasma reactor
  • Excess regenerative energy can be used to generate the melt (using melting furnaces, plasma reactors, etc.) and to heat up the base material when supplying hydrogen, as well as for a previous production of hydrogen by electrolysis.
  • step b) Another essential feature of the method according to claim 1 (step b) is that the melt of the base material is subjected to rapid cooling after enrichment with hydrogen (step a) in order to cause the melt to solidify.
  • the melt is preferably subjected to ultra-rapid cooling, the cooling rate being at least 10,000 K/s, preferably at least 100,000 K/s.
  • the rapid cooling in particular the ultra-rapid cooling, can result in a higher enrichment of the base material with hydrogen compared to the hydrogen content that would result without the cooling measures mentioned as a result of establishing equilibrium with the surrounding atmosphere. Due to the rapid, preferably ultra-rapid cooling, the through the Hydrogen enrichment will fix the hydrogen content of the base material produced and prevent or at least reduce a possible loss of hydrogen to the environment.
  • the rapid, preferably ultra-rapid, cooling has the effect that gaseous hydrogen is also enclosed in cavities (bubbles, pores, etc.) of the solidifying melt.
  • a total hydrogen content in the form of hydrides, pores and dissolved H 2 ) of 0.02 cm 3 /100 g (relative to room temperature, ie 20° C.) can be achieved with the method according to the invention.
  • an ultra-rapid cooling of the melt is effected by applying the hydrogen-enriched melt in step a) to a rotating body, preferably a wheel, a roller or a disc, made of a material with high thermal conductivity, wherein the rotating body is preferably cooled during this process.
  • a cooling fluid (cooling liquid or gases) can be applied to the rotating body from the outside.
  • the melt impinging on the rotating body solidifies as a result of the rapid or ultra-rapid cooling and the solidified melt is generally thrown away in particulate form from the rotating body under the action of centrifugal force.
  • a hydrogen-enriched base material in particulate form can be obtained as a product in this way.
  • High thermal conductivity means, in particular, a thermal conductivity of 100 W/ms or higher, preferably 200 W/irrs or higher understood. Copper, in particular, comes into consideration as a material with high thermal conductivity.
  • the hydrogen-enriched melt can be applied to the rotating body, for example, by the melt flowing out through one, two or more openings in the melting container and the outflowing melt hitting the rotating body, for example via a channel.
  • the melt is removed from the melting container via one, two or more lines and the jet of liquid is applied to the rotating body via one, two or more nozzles, preferably under pressure.
  • each melting container is assigned two or more rotating bodies which are operated simultaneously.
  • the rotating body is preferably operated at high rotational speeds.
  • the rotational speed is set in such a way that the web speed achieved is greater than 10 m/s, preferably greater than 20 m/s.
  • the rotating body referred to is usually in the form of a wheel, roller or drum, each of circular cross-section, with rotation occurring about the respective axis.
  • the outer diameter of these bodies can be, for example, 0.5 to 2 m, the length (in the axial direction tion) can be, for example, 0.1 m to 5 m.
  • the rotating bodies used are preferably hollow on the inside (e.g. drum) or equipped with cavities.
  • the cooling rate can be increased by cooling the rotating body (from the inside or on the surface, for example with water) and/or by cooling the melt coming from the melting container before and during its impact on the rotating body , Preferably by means of a cooling - fluid (z. B. Cooled inert gas).
  • a cooling - fluid z. B. Cooled inert gas
  • the rapid, in particular ultra-rapid, cooling of the melt mentioned is effected by using a cooling fluid.
  • Gases or gas mixtures e.g. inert gases or air
  • liquids e.g. water, liquid gases
  • the hydrogen-enriched melt can be sprayed into a cooling fluid or injected into the cooling fluid by means of a nozzle, with the melt droplets produced thereby solidifying into melt particles.
  • step b) The cooling of the melt mentioned in claim 1 (step b) can be carried out in ordinary air atmosphere. According to a preferred embodiment, however, this process step is carried out in an atmosphere which stabilizes the Al-Mg hydrides (or Al hydrides, Mg Hydrides) brought about, in particular by the formation of an aluminum oxide layer or aluminum hydroxide layer on the surface of the solidified, hydrogen-containing base material. Corresponding magnesium oxide and magnesium hydroxide layers can also be formed in an analogous manner as stabilizing surface layers.
  • the hydrogen-containing material is stabilized by bringing the material into contact with one or more media during the cooling process that are used to form protective layers (e.g. Al-Mg oxides or Al-Mg hydroxides).
  • protective layers e.g. Al-Mg oxides or Al-Mg hydroxides.
  • the process according to the invention can be carried out both in batch mode (discontinuously) and continuously.
  • the inventive method - as specified in the claims and as described above - provides a hydrogen-containing material which contains hydrogen in the form of metallic hydrides, in particular in the form of Al hydrides, Mg hydrides and Al -Mg hydrides.
  • the method is therefore not only used to store hydrogen in the metallic base material mentioned, but can also be used generally to produce Al hydrides, Mg hydrides and Al -Mg hydrides.
  • the invention thus also extends to a hydrogen-containing material which is obtained when carrying out the method according to the invention or which can be obtained by such a method, the hydrogen-containing material containing hydrogen in the form of Al hydrides, Mg hydrides and Al-Mg-Hybrid contains the.
  • the hydrides mentioned could have a stoichiometric or non-stoichiometric composition.
  • the hydrides include ternary hydrides with the formula Al x MgyH z and binary hydrides with the formula A1 X H Z or MgyH z , where the indices can be integers, rational numbers (particularly fractional numbers) or else real or complex numbers.
  • the types of metal hydrides formed in the process depend on the composition of the base material. When using an Al-Mg alloy as the base material, Al x MgyH z , A1 X H Z and Mg y H z are formed in the Al, when using Al or Mg as the base material the corresponding binary hydrides (A1 X H Z or
  • the hydrogen-containing material produced in this way contains hydrogen not only in chemically bound form (as hydrides), but also as gaseous hydrogen, which remains enclosed in the solidified base material due to the aforementioned rapid or ultra-rapid cooling of the melt, in particular in the form of cavities (such as e.g. bubbles or pores) that are embedded in the material.
  • the hydrogen-containing material also contains a proportion of dissolved hydrogen, which is dissolved in the base material, due to the aforementioned rapid or ultra-rapid cooling of the hydrogen-enriched melt.
  • the term “containing hydrogen” therefore does not refer to chemically bound hydrogen in the form of the metal hydrides mentioned, but also includes the case that hydrogen is contained in the hydrogen-containing material as gaseous hydrogen and/or in dissolved form .
  • the hydrogen-containing material according to the invention is advantageously suitable for a wide range of applications.
  • the invention therefore also extends to the use of a hydrogen-containing material, which is produced or obtainable by the method according to the invention, for providing hydrogen by releasing hydrogen (e.g. through the action of heat) from the hydrogen-containing material.
  • a hydrogen-containing material which is produced or obtainable by the method according to the invention, for providing hydrogen by releasing hydrogen (e.g. through the action of heat) from the hydrogen-containing material.
  • This can be done either in stationary systems or in mobile systems (e.g. vehicles), especially in combination with fuel cells.
  • the release of hydrogen from the hydrogen-containing material can be caused in particular by the effect of temperature (100° C. or higher), or under the influence of an electromagnetic field or by the effect of certain media which are suitable for the release of hydrogen from metal hydrides are to be effected.
  • the aforementioned methods for releasing the hydrogen can also be used in any combination.
  • the release of hydrogen can be described by the generic formula A1H 3 ⁇ Al+1.5H 2 .
  • H 2 O ZU As an example of media which are suitable for the release of hydrogen from metal hydrides, H 2 O ZU in particular should be mentioned.
  • the release of H 2 can be described by the following reaction equation: A1H 3 +3H 2 O ⁇ Al(OH) 3 +3H 2 .
  • the metallic base material can preferably be used again in a method for storing hydrogen—as described above.
  • the hydrogen-containing material in particular the metal hydrides produced by the method according to the invention, can be used for a wide range of applications, for example for batteries or accumulators (lithium-free), for fuel cells (with Al-Mg hydrides), and as fuel, fuel or fuel (e .g . for rockets, torpedoes, heaters, heating systems) .
  • FIG. 1 illustrates a possible method for direct hydrogen enrichment of the base material (corresponding to step (a) of the method according to claim 1) in a schematic representation that is not true to scale.
  • the arrows (a) indicate the supply of hydrogen through supply openings (not shown) in the wall (2) of a melting vessel (1). As shown, the hydrogen can be supplied from below, from the side and/or from above.
  • the supplied hydrogen flows through the melt (4) of the base material in the interior of the melting vessel (1), which is thereby enriched with hydrogen.
  • the excess hydrogen which does not remain in the base material, can escape upwards from the melting vessel (1) via a number of openings (3), as indicated by the arrows (b).
  • Fig. 2 illustrates in a schematic representation, which is not true to scale, a possible (and preferred) method to bring about an ultra-rapid cooling of the melt in order to solidify the melt (corresponding to step (b) of the method according to claim 1).
  • the hydrogen-enriched melt (7) coming from a melting container is applied by means of a nozzle (6) or another application device to a rapidly rotating wheel or a drum (5) made of a material with a high Thermal conductivity (here: copper) applied in a continuous beam.
  • the direction of rotation of the wheel or drum (5) can be seen from the arrows (c).
  • the melt (7) hits the surface (mantle surface) of the rotating wheel or the drum (5) approximately at the point indicated by the arrow (8)
  • the melt solidifies extremely quickly and the solidified hydrogen-containing material (9) is flung off the rotating wheel or drum (5) by centrifugal force.
  • the solidified hydrogen-containing material can then be collected in suitable containers and, if necessary, sent for storage or further treatment.
  • Solidified melt H 2 -containing metallic material
  • a) supply of hydrogen into the melting vessel b) hydrogen escaping from the melting vessel c) direction of rotation of the wheel (5) or the drum (5).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff in einem metallischen Basismaterial. Die Erfindung bezieht sich ferner auf das nach dem Verfahren erhältliche Material, sowie auf die Verwendung dieses Materials zur Bereitstellung von Wasserstoff durch Freisetzung des Wasserstoffs aus dem Material. Die Aufgabe bestand darin, die Nachteile der herkömmlichen Methoden zur H2 - Speicherung zu vermeiden. Zur Lösung der Aufgäbe wird Wasserstoff durch direkte Wasserstoff -Anreicherung eines in flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegenden metallischen Basismaterials und nachfolgender rascher Erstarrung gespeichert. Als metallisches Basismaterial wird eine Al -Mg- Legierung oder Al oder Mg verwendet. Das mit Wasserstoff angereicherte Material enthält Wasserstoff in Form von Metallhydriden, sowie in gelöster Form und als Poren.

Description

Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff in einem metallischen Basismaterial durch direkte Wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges Material und dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff in einem metallischen Basismaterial durch direkte Wasserstoff -Anreicherung des in flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegenden Basismaterials und nachfolgender rascher Erstarrung. Als metallisches Basismaterial wird eine Al-Mg- Legierung oder Al oder Mg verwendet.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche wasserstoffhaltige Material, welches Wasserstoff in Form von Metallhydriden enthält. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des wasserstoffhaltigen Materials zur Bereitstellung von Wasserstoff durch Freisetzung des Wasserstoffs aus dem Material.
Die Nutzung sogenannter erneuerbarer Energien wie Wind- und Sonnenenergie zur Stromerzeugung ist bekanntlich mit dem Nachteil behaftet, dass diese Energien nicht kontinuierlich zur Verfügung stehen, was zu Schwankungen bei der Stromerzeugung führt. Daraus resultiert ein wachsender Bedarf für Speichermöglichkeiten, damit Energie in Zeiten mit hohem Energieaufkommen gespeichert werden und in Zeiten mit niedrigem Energieaufkommen oder erhöhtem Stromverbrauch wieder in das Stromnetz eingespeist werden kann.
Da eine direkte Speicherung von elektrischer Energie technisch kaum möglich ist, ist es erforderlich, diese Energie in eine andere Energieform umzuwandeln, welche zur späteren Ver- stromung oder zur anderweitigen Verwertung zwischengespeichert werden kann. Ein bekanntes energiewirtschaftliches Konzept für die Stromspeicherung beruht auf der Verwendung von Wasserstoff als Energieträger . Dabei wird die von erneuerbaren Energiequellen gelieferte Elektrizität, insbesondere bei temporären Stromüberschüssen, zur Herstellung von Wasserstoff (üblicherweise durch Elektrolyse von Wasser) verwendet . Der so erzeugte Wasserstoff kann in geeigneten Speichern kurz- oder längerfristig gespeichert werden und schließlich wieder verstromt werden (z . B . mittels Brennstoffzellen) oder auf andere Weise genutzt werden (z . B . Methanisierung, Verbrennung) .
Wasserstoff kann entweder in Druckspeichern gasförmig gespeichert werden oder nach Tieftemperatur-Verflüssigung in entsprechend geeigneten Kryobehältern. Nachteilig ist dabei das hohe Gewicht der Speicherbehälter, das Risiko von Wasserstoff -Lecks und der Energieaufwand für die Tieftemperatur- Kühlung . Aufgrund dieser Nachteile sind die vorstehend genannten Wasserstoff Speicher unwirtschaftlich und vor allem für mobile Anwendungen, beispielsweise in Fahrzeugen, wenig geeignet oder ungeeignet .
Darüber hinaus ist bekannt, Wasserstoff in Form von Metall - hydriden zu speichern, welche in fester Form vor liegen. Unter Wärmeeinwirkung kann der chemisch gebundene Wasserstoff später wieder aus den Metallhydriden freigesetzt werden.
Die Herstellung dieser Metallhydride erfolgt im Allgemeinen in der Weise, dass das jeweilige Metall im festen Zustand mit Wasserstoff in Kontakt gebracht wird, so dass dieser in das Metall hinein diffundieren kann. Infolgedessen bildet sich auf der Metalloberfläche eine Hydridschicht aus . Durch die wachsende Hydridschicht wird jedoch die Diffusion des Wasserstoffs in das Innere des Metalls erschwert .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, ein Herstellungsverfahren für ein wasserstoffhaltiges Speichermaterial und ein wasserstoffhaltiges Speichermaterial bereitzustellen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet oder verringert , insbesondere aber eine verbesserte Wasserstoff - Anreicherung in Form von Metallhydriden ermöglicht .
Gemäß vorliegender Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Hauptanspruch sowie durch ein Wasserstoff haltiges Material gemäß Anspruch 12 gelöst , sowie durch die in den weiteren Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegebenen Aus führungs formen.
Demnach dient das erfindungsgemäße Verfahren der Speicherung von Wasserstoff in einem metallischen Basismaterial unter Bildung von Metallhydriden. Das bei dem Verfahren verwendete metallische Basismaterial ist
(i) eine Al -Mg-Legierung, oder
(ii) Aluminium, oder
(iii) Magnesium.
Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf : a) Zufuhr von H2 in eine Schmelze des Basismaterials , um das Basismaterial mit H2 anzureichern, wobei die H2 - Zufuhr bei einer Temperatur erfolgt, welche
- im Falle der Verwendung einer Al-Mg-Legierung mindestens so hoch ist wie die Solidustemperatur der Al-Mg-Legierung, oder - im Falle der Verwendung einer Al- oder Mg- Schmelze mindestens so hoch ist wie die Schmelztemperatur von Aluminium oder von Magnesium; b) Rasche, bevorzugt ultraschnelle Abkühlung der Schmelze zwecks Erstarren der Schmelze .
Wie angegeben, wird als metallisches Basismaterial eine Al- Mg-Legierung oder Aluminium oder Magnesium verwendet . Das Basismaterial kann neben den genannten Elementen (Al , Mg) übliche oder unvermeidliche Beimengungen (Begleitelemente) enthalten, wobei der Anteil solcher Beimengungen vorzugsweise auf insgesamt maximal 5 Gew. -% beschränkt ist, insbesondere auf maximal 2 Gew. -%, jeweils bezogen auf das Basismaterial insgesamt . Beispiele für solche Beimengungen sind Fe, Cu, Zn, Mn. Das Basismaterial besteht somit aus Al und Mg bzw. aus Al oder Mg, jeweils mit üblichen oder unvermeidlichen Beimengungen. Vorzugsweise wird zur Herstellung des Basismaterials Al und/oder Mg mit einer Reinheit von mindestens 99 Gew. -% verwendet .
Im Falle der Verwendung einer Al -Mg- Legierung kann das Verhältnis Al/Mg beliebig variiert werden. Insbesondere umfasst das Verhältnis Al/Mg (bezogen auf die Anteile in Gew. -%) alle Kombinationen zwischen 99 , 99 % Al bei 0 , 01 % Mg und 0 , 01 % Al bei 99 , 99 % Mg, bevorzugt alle Kombinationen zwischen 99 % Al bei 1 % Mg und 1 % Al bei 99 % Mg, stärker bevorzugt alle Kombinationen zwischen 95 % Al bei 5 % Mg und 5 % Al bei 95 % Mg .
Als Al-Mg-Legierung kann demnach eine Legierung verwendet werden, welche einen Al-Überschuss aufweist . Vorzugsweise beträgt der Al -Gehalt einer solchen Legierung mindestens 55 Gew. -%, insbesondere mindestens 65 Gew. -%, jeweils bezogen auf den Gesamtgehalt an Al und Mg .
Als Al -Mg- Legierung kann auch eine Legierung verwendet werden, welche einen Mg-Überschuss aufweist . Vorzugsweise beträgt der Mg-Gehalt einer solchen Legierung mindestens 55 Gew. -%, insbesondere mindestens 65 Gew. -%, jeweils bezogen auf den Gesamtgehalt an Al und Mg .
Zur Erzeugung der Schmelze des Basismaterials können grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Anlagen und Verfahren zum Schmelzen von Metallen verwendet werden, beispielsweise Elektro- Schmelzöfen (z . B . Induktionsöfen, Lichtbogenöfen) oder mit Brennstoffen beheizte Schmelzöfen (z . B . koks - , gra- phit- , öl - oder gasbeheizte Öfen) . Bevorzugt wird für die Durchführung des Schmelzprozesses und vorzugsweise auch für die anschließende Wasserstof fanreicherung ein Plasma-Reaktor (Plasma- Schmelzofen) verwendet . Die Art und Weise, wie das Plasma erzeugt wird, ist für die Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens nicht von Bedeutung .
Bei der am meisten bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens findet die Anreicherung der Schmelze mit Wasserstoff (Zufuhr von H2 ) in Schritt (a) des Verfahrens unter Plasmaeinwirkung statt, insbesondere unter Verwendung eines Plasma-Reaktors . Die gegebenenfalls vorangehende Erzeugung der Schmelze des metallischen Basismaterials kann ebenfalls mittels Plasma bewirkt werden, oder mittels der bereits erwähnten Schmelzöfen (Induktionsöfen, mit Brennstoffen beheizte Öfen etc . ) . Bei der Durchführung der Wasserstoff -Anreicherung der Metallschmelze unter Verwendung eines Plasmas kann die Einwirkung des Plasmas zur Bildung von atomarem Wasserstoff führen. Der im atomaren Zustand vorliegende Wasserstoff nimmt ebenfalls am Prozess der Anreicherung teil .
Um das Basismaterial nach dem Prinzip der direkten Wasserstoff -Anreicherung mit Wasserstoff anzureichern, wird der Schmelze - wie in Schritt a) des Verfahrens angegeben - Wasserstoff zugeführt . Dabei kommt es zur Bildung von Al-Mg- Hydriden, Al -Hydriden und/oder Mg-Hydriden.
Zur Anreicherung der Schmelze mit Wasserstoff können neben Wasserstoff auch wasserstoffhaltige Gasmischungen verwendet werden, welche Wasserstoff beispielsweise in Kombination mit Argon, Stickstoff , Neon, Xenon, Radon oder Chlor enthalten. Der verwendete Wasserstoff ist vorzugsweise Wasserstoff , der durch Nutzung regenerativer Energien gewonnen wird (z . B . durch Hydrolyse-Anlagen, die mit Wind- oder Solarenergie betrieben werden) . Jedoch besteht keine Einschränkung hinsichtlich der Herkunft des beim Verfahren verwendeten Wasserstoffs ; beispielsweise kann auch Wasserstoff verwendet werden, der bei chemischen Prozessen anfällt oder gewonnen wird (z . B . Wasserstoff aus Synthesegas) .
Bei Verwendung einer Al -Mg- Legierung als Basismaterial erfolgt die Wasserstoff zufuhr bei einer Temperatur, die mindestens so hoch ist wie die Solidus temperatur der Al -Mg-Legie- rung . Dadurch wird erreicht, dass die Al -Mg- Legierung während der Wasserstoff zufuhr im Wesentlichen im geschmolzenen Zustand vorliegt oder vorzugweise vollständig geschmolzen ist . Die Anreicherung der Al -Mg- Legierung mit Wasserstoff wird vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, bei der sich das Basismaterial (Al-Mg-Legierung) vollständig im flüssigen Zustand befindet (d. h. bei oder oberhalb der Liquidustempe- ratur) . Die Wasserstoff zufuhr kann auch bei einer Temperatur erfolgen, die zwischen Solidus- und Liquidustemperatur der jeweiligen Al -Mg-Legierung liegt . Das Basismaterial (Al-Mg- Legierung) befindet sich unter diesen Temperaturbedingungen teils im gelösten, teils im festen Zustand.
Bei Verwendung von Aluminium oder Magnesium als Basismaterial erfolgt die Wasserstoff zufuhr bei einer Temperatur, die mindestens so hoch ist wie die Schmelztemperatur von Aluminium oder von Magnesium. Dadurch wird erreicht , dass das Aluminium oder Magnesium während der Wasserstoff zufuhr im Wesentlichen im geschmolzenen Zustand vorliegt oder vorzugweise vollständig geschmolzen ist . Die Anreicherung von Al oder Mg mit Wasserstoff wird vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, bei der sich das Basismaterial (Al oder Mg) vollständig im flüssigen Zustand befindet .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die die H2 - Zufuhr in Schritt a) bei einer Temperatur durchgeführt, welche oberhalb der Siedetemperatur des Basismaterials (Al-Mg-Legierung oder Al oder Mg) liegt . Dabei liegt das Basismaterial während der Wasserstoff zufuhr zumindest teilweise dampfförmig vor (Metalldampf) . Die Temperatur kann auch so gewählt werden, dass das Basismaterial während der Wasserstoff zufuhr vollständig als Metalldampf vorliegt . Wenn die Prozesstemperatur während der H2 - Zufuhr - wie angegeben - oberhalb der Siedetemperatur des jeweiligen Basismaterials liegt, findet die Reaktion von Al und/oder Mg mit H2 (unter Bildung der jeweiligen Metallhydride) in der Gas- oder Dampf hase statt .
Im Allgemeinen erfolgt die Anreicherung des Basismaterials mit Wasserstoff in demselben Raum oder Behälter, in welchem das Basismaterial geschmolzen wird. Alternativ kann die zuvor hergestellte Schmelze zum Zwecke der Wasserstoff -Anreicherung in einen anderen Raum oder Behälter geleitet oder transportiert werden. Die Erzeugung der Schmelze kann unabhängig von der Durchführung der Wasserstoff zufuhr erfolgen. In jedem Fall wird derjenige Raum oder Behälter, in welchem sich die Schmelze des Basismaterials während der Wasserstoff zufuhr (zur Wasserstoff -Anreicherung des Basismaterials) befindet , nachfolgend als "Schmelzbehälter" bezeichnet .
Die Wände des Schmelzbehälters sind zweckmäßigerweise aus Materialien hergestellt, die den bei der Durchführung des Verfahrens auftretenden Temperaturen standhalten und für die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Metallschmelzen geeignet sind, und die im wesentlichen wasserstof fdicht sind. Hierfür geeignete Materialien sind dem Fachmann bekannt .
Die Zufuhr von Wasserstoff zwecks Anreicherung des metallischen Basismaterials mit Wasserstoff (Schritt a) des Verfahrens) kann im Allgemeinen dadurch bewirkt werden, dass Wasserstoff in den Schmelzbehälter eingeleitet wird, so dass die im Schmelzbehälter befindliche Schmelze von Wasserstoff durchströmt wird. Die Wasserstof f zufuhr kann dabei grundsätz lich von allen und in alle Richtungen erfolgen, beispielsweise in vertikaler Richtung (in Lotrichtung) oben nach unten oder von unten nach oben, oder von einer seitlichen Wand oder zwei oder mehreren seitlichen Wänden des Schmelzbehälters ; auch unterschiedliche Kombinationen der vorgenannten Varianten sind möglich.
Die Zufuhr des Wasserstoffs erfolgt im Allgemeinen mittels einer, zweier oder vorzugsweise mehrerer Einströmöffnungen, die in einer Wand des Schmelzbehälters angeordnet sind. Die Einströmöffnung (en) kann/können auch in zwei oder mehreren Wänden des Schmelzbehälters angeordnet sein. Die Einströmöff nungen können über Zuleitungen mit einem Wasserstoff -Vorrats - tank oder einem Hydrolyseur verbunden sein. Ferner können Pumpen, Ventile und andere dem Fachmann bekannte Einrichtungen vorgesehen sein, um den Druck oder/und den Volumenstrom (Durchflussrate) bei der Zufuhr des Wasserstoffs in den Schmelzbehälter steuern oder regeln zu können.
Um eine Durchströmung der Schmelze mit Wasserstoff zu unterstützen oder um die Strömungsrichtung zu beeinflussen, können an zumindest einer Wand des Schmelzbehälters eine, zwei oder vorzugsweise mehrere Austrittsöffnungen für den Wasserstoff vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise sind diese Austrittsöff nungen so angebracht , dass ein unerwünschtes Austreten der Metallschmelze vermieden wird. Weiter wird bevorzugt , dass der über die Austrittsöffnungen entweichende, überschüssige Wasserstoff ( "Restwasserstoff " ) über entsprechende Rohrleitungen gesammelt und rezykliert wird.
Gemäß einer Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Schmelzbehälter (d. h. der Raum, in welchem sich die Schmelze befindet) verwendet, der dicht (d. h. wasserstoff dicht) abschließbar ist . Die H2 -Zufuhr (Schritt a) erfolgt bei einer Temperatur, die so hoch ist, dass das Basismaterial sich vollständig im flüssigen Zustand (Schmelze) befindet . Der Wasserstoff wird unter Druck in den Raum (und damit in die Schmelze) eingebracht , während der Schmelzbehälter wasserstoffdicht verschlossen ist . Da die Wasserstoff löslichkeit in der Schmelze mit höherer Temperatur und steigendem Druck zunimmt, kann die Wasserstoff -Anreicherung des Basismaterials (Al -Mg- Legierung, oder Al oder Mg) gesteigert werden, indem die Temperatur der Schmelze oder/und der Druck im Schmelzbehälter erhöht wird. Vorzugsweise wird die Schmelze während der H2 -Zufuhr einem Überdruck ausgesetzt . Der Überdruck (bezogen auf den Umgebungsdruck) liegt vorzugsweise bei 100 Pa oder höher, insbesondere 1 kPa oder höher; auch noch höhere Drücke können in Betracht kommen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Schmelzbehälter verwendet , der das freie Entweichen (z . B . mittels Austrittsöffnungen wie oben erwähnt) desjenigen Wasserstoff anteils ermöglicht , der nicht in der Schmelze gebunden bleibt . Die H2 - Zufuhr (Schritt a) erfolgt bei einer Temperatur, die so hoch ist , dass das Basismaterial sich vollständig im flüssigen Zustand (Schmelze) befindet .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Schmelzbehälter verwendet , der mit Einrichtungen (z . B . Rohre, Pumpen, Ventile) ausgestattet ist , die einen geschlossenen Umlauf des Wasserstoffs ermöglichen, so dass derjenige Anteil des Wasserstoffs , der nicht von der Schmelze aufgenommen wird, wahlweise unter Zumischung von frischem H2 wieder in Schmelzbehälter zurückgeführt wird. Dadurch wird die Schmelze einer stetigen Wasserstoff zufuhr ausgesetzt (rezyklierter Wasserstoff -Anteil zusammen mit Beimischung von " frischem" Wasserstoff ) . Auch bei dieser Verfahrensvariante erfolgt die H2 -Zufuhr (Schritt a) bei einer Temperatur, die so hoch ist, dass das Basismaterial sich vollständig im flüssigen Zustand (Schmelze) befindet .
Bei dem oben in allgemeiner Form beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wie auch bei den oben beschriebenen Ausführungsformen oder Verfahrensvarianten sind u. a. folgende Modifikationen möglich:
- Der Schmelzbehälter kann während der Wasserstoff -Zufuhr in die Schmelze zusätzlich mit einem Schutzgas oder einer Schutzgasmischung befüllt oder durchströmt werden. Als Schutzgase kommen vor allem Inertgase wie Stickstoff oder Edelgase (insbesondere Argon) in Betracht .
- Im Schmelzbehälter kann während der Wasserstoff -Zufuhr in die Schmelze ein Vakuum herrschen (d. h. es wird ein Druck eingestellt , der niedriger ist als der atmosphärische Druck) , oder der Druck im Schmelzbehälter entspricht dem Atmosphärendruck, oder der im Schmelzbehälter herrschende Druck ist höher als der Atmosphärendruck (Überdruck) .
- Als Schmelzbehälter, in welchem sich die Schmelze des Basismaterials befindet und in welchem die Anreicherung des Basismaterials mit Wasserstoff erfolgt, kann ein Schmelz ofen oder Schmelzreaktor verwendet werden.
- Die Erzeugung der Schmelze des Basismaterials und die Temperierung der Schmelze während der Wasserstoff -Anreicherung können auf an sich bekannte Weise durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung erfolgen. - Für den Schmelzprozess (Schmelzen des metallischen Basismaterials) wie auch für die nachfolgende Wasserstoff -Anreicherung wird vorzugsweise ein Plasmaofen (Plasmaschmelz ofen) oder Plasmareaktor verwendet .
- Zum Erzeugen der Schmelze (mittels Schmelzöfen, Plasmareaktoren usw. ) und für das Aufheizen des Basismaterials bei der Wasserstoff zufuhr kann "überschüssige" regenerative Energie (Überschuss -Strom) genutzt werden, ebenso wie für eine vorangehende Gewinnung des Wasserstoffs durch Elektrolyse .
Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nach Anspruch 1 (Schritt b) darin, dass die Schmelze des Basismaterials nach der Anreicherung mit Wasserstoff (Schritt a) einer raschen Abkühlung unterzogen wird, um die Erstarrung der Schmelze zu bewirken.
Unter einer "raschen Abkühlung" wird eine Abkühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 500 K/s (= 500 °C/s) , insbesondere von mindestens 1. 000 K/s verstanden. Vorzugsweise wird die Schmelze einer ultraschnellen Abkühlung unterzogen, wobei die Abkühlgeschwindigkeit mindestens 10 .000 K/s beträgt , bevorzugt mindestens 100.000 K/s .
Durch die rasche Abkühlung, insbesondere durch die ultraschnelle Abkühlung, kann eine höhere Anreicherung des Basis - materials mit Wasserstoff erreicht werden, im Vergleich zu dem Wasserstoffgehalt, der sich ohne die genannten Abkühlung smaßnahmen infolge von Gleichgewichtseinstellung mit der umgebenden Atmosphäre ergeben würde . Durch die rasche, vorzugsweise ultraschnelle Abkühlung lässt sich der durch die Wasserstoff -Anreicherung erzeugte Wasserstof fgehalt des Basismaterials fixieren und ein möglicher Verlust von Wasserstoff an die Umgebung verhindern oder jedenfalls verringern. Insbesondere wird durch die rasche, vorzugsweise ultraschnelle Abkühlung bewirkt, dass zusätzlich auch gasförmiger Wasserstoff in Hohlräume (Blasen, Poren etc . ) der erstarrenden Schmelze eingeschlossen wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich ein Gesamt-Wasserstoffgehalt (in Form von Hydriden, Poren und gelöstem H2 ) von 0 , 02 cm3/100 g erzielen (bezogen auf Raumtemperatur, d. h. 20 °C) .
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine ultraschnelle Abkühlung der Schmelze bewirkt, indem die in Schritt a) mit Wasserstoff angereicherte Schmelze auf einen rotierenden Körper, vorzugsweise ein Rad, eine Walze oder eine Scheibe, aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufgebracht wird, wobei der rotierende Körper während dieses Vorgangs vorzugsweise gekühlt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der rotierende Körper von außen mit einem Kühlfluid (Kühlflüssigkeit oder Gase) beaufschlagt werden .
Die auf den rotierenden Körper auftreffende Schmelze erstarrt infolge der raschen oder ultraschnellen Abkühlung und die erstarrte Schmelze wird im Allgemeinen in partikulärer Form von dem rotierenden Körper unter Fliehkrafteinwirkung wegschleudert . Als Produkt kann auf diese Weise ein mit Wasserstoff angereichtes Basismaterial in partikulärer Form erhalten werden.
Unter "hoher Wärmeleitfähigkeit" wird insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von 100 W/m-s oder höher, bevorzugt von 200 W/irrs oder höher verstanden. Als Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit kommt insbesondere Kupfer in Betracht .
Das Aufbringen der mit Wasserstoff angereicherten Schmelze auf den rotierenden Körper kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass die Schmelze durch eine, zwei oder mehrere Öffnungen des Schmelzbehälters ausströmt und die ausströmende Schmelze auf den rotierenden Körper auftrifft, beispielsweise über eine Rinne . Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Schmelze über eine, zwei oder mehrere Leitungen aus dem Schmelzbehälter entnommen wird und der Flüssigkeitsstrahl über eine, zwei oder mehrere Düsen, vorzugsweise unter Druck, auf den rotierenden Körper aufgebracht wird.
Um eine effizientere Durchführung des Verfahrens zu ermögli chen, kann es vorteilhaft sein, wenn jedem Schmelzbehälter zwei oder mehrere rotierende Körper zugeordnet sind, welche gleichzeitig betrieben werden.
Um eine möglichst geringe Partikelgröße des erstarrten Materials zu erhalten, wird der rotierende Körper bevorzugt mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten betrieben. Vorzugsweise wird die Rotationsgeschwindigkeit so eingestellt, dass damit erreichte Bahngeschwindigkeit größer als 10 m/s ist, vorzugsweise größer als 20 m/s .
Der erwähnte rotierende Körper hat üblicherweise die Form eines Rades , einer Walze oder einer Trommel , jeweils mit kreisförmigem Querschnitt , wobei die Rotation um die jeweilige Achse erfolgt . Der Außendurchmesser dieser Körper kann beispielsweise 0 , 5 bis 2 m betragen, die Länge (in axialer Rich- tung) kann beispielsweise 0 , 1 m bis 5 m betragen. Zwecks Ge- wichtsreduzierung und um eine Kühlung von innen zu ermöglichen, sind die verwendeten rotierenden Körper vorzugsweise innen hohl (z . B . Trommel) oder mit Hohlräumen ausgestattet .
Die Abkühlgeschwindigkeit kann alternativ oder zusätzlich dadurch gesteigert werden, indem der rotierende Körper gekühlt wird (von innen oder auf der Oberfläche, beispielsweise mit Wasser) , oder/und indem die aus dem Schmelzbehälter kommende Schmelze vor und während des Auftreffens auf den rotierenden Körper gekühlt wird, vorzugsweise mittels eines Kühl - fluids (z . B . gekühltes Inertgas) . Hierzu ist es von Vorteil , wenn die Umfeldtemperatur in der Umgebung des rotierenden Körpers möglichst niedrig gehalten wird, beispielsweise durch Umströmung des rotierenden Körpers mit einem Kühlfluid (z . B . Inertgas, Luft , Wasser) .
Gemäß einer weiteren Methode wird die erwähnte rasche, insbesondere ultraschnelle Abkühlung der Schmelze durch Verwendung eines Kühlfluids bewirkt . Als Kühlfluide können Gase oder Gasgemische (z . B . Inertgase oder Luft) oder Flüssigkeiten (z . B . Wasser, Flüssiggase) verwendet werden. Beispielsweise kann die mit Wasserstoff angereicherte Schmelze in ein Kühl - fluid gesprüht oder mittels einer Düse in das Kühlfluid eingedüst werden, wobei die dabei erzeugen Schmelztröpfchen zu Schmelzpartikeln erstarren.
Die in Anspruch 1 (Schritt b) erwähnte Abkühlung der Schmelze kann in gewöhnlicher Luf tatmosphäre durchgeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form wird dieser Verfahrensschritt jedoch in einer Atmosphäre durchgeführt, welche eine Stabilisierung der Al-Mg-Hydride (bzw. Al -Hydride, Mg- Hydride) bewirkt , insbesondere durch Ausbildung einer Alumi - niumoxidschicht oder Aluminiumhydroxidschicht auf der Oberfläche des erstarrten, wasserstof fhaltigen Basismaterials . Auf analoge Weise können auch entsprechende Magnesiumoxid- und Magnesiumhydroxidschichten als stabilisierende Oberflächenschichten ausgebildet werden.
Allgemein wird eine Stabilisierung des wasserstoffhaltigen Materials bewirkt, indem das Material während des Abkühlvorgangs mit einem oder mehreren Medien in Kontakt gebracht wird, das bzw. die zur Bildung von Protektionsschichten (z . B . Al-Mg-Oxide oder Al -Mg- Hydroxide) geeignet ist/sind. Als Medien, welche zur Bildung von Protektionsschichten geeignet sind, kommen insbesondere beispielsweise Luft, Wasser, Toluol (= Toluen) , Benzol (= Benzen) , Diphenylacetylen (=Diphenyl- ethin) oder Nitrocellulose in Betracht . Auch Kombinationen von zwei oder mehrerer solcher Medien können verwendet werden, z . B . feuchte Luft (Luft-Wasser-Gemisch) .
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl im Batch-Betrieb (diskontinuierlich) als auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren - wie in den Patentansprüchen angegeben und wie oben beschrieben - liefert ein wasserstoff haltiges Material , welches Wasserstoff in Form metallischer Hydride, insbesondere in Form von Al -Hydriden, Mg-Hydriden und Al -Mg-Hydriden enthält .
Das Verfahren dient somit nicht nur der Speicherung von Wasserstoff in dem genannten metallischen Basismaterial , sondern kann auch allgemein zur Herstellung von Al -Hydriden, Mg- Hydriden und Al -Mg -Hydriden verwendet werden.
Die Erfindung erstreckt sich somit auch auf ein Wasserstoff - haltiges Material , welches erhalten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird oder welches durch ein solches Verfahren erhältlich ist , wobei das Wasserstoff - haltige Material Wasserstoff in Form von Al-Hydriden, Mg- Hydriden und Al -Mg- Hydri den enthält .
Die erwähnten Hydride könnten stöchiometrisch oder nichtstöchiometrisch zusammengesetzt sein. Die Hydride umfassen ternäre Hydride mit der Formel AlxMgyHz sowie binäre Hydride mit der Formel A1XHZ oder MgyHz , wobei die Indizes ganze Zahlen, rationale Zahlen (insbesondere Bruchzahlen) oder auch reelle oder komplexe Zahlen sein können. Welche Arten von Metallhydriden bei dem Verfahren gebildet werden, hängt von der Zusammensetzung des Basismaterials ab . Bei der Verwendung einer Al -Mg- Legierung als Basismaterial werden im AlxMgyHz , A1XHZ und MgyHz gebildet, bei Verwendung von Al oder Mg als Basis - material die entsprechenden binären Hydride (A1XHZ bzw.
MgyHz) .
Bedingt durch das erfindungsgemäße Verfahren enthält das so hergestellte wasserstoffhaltige Material Wasserstoff nicht nur in chemisch gebundener Form (als Hydride) , sondern auch als gasförmigen Wasserstoff , der durch die erwähnte rasche oder ultraschnelle Abkühlung der Schmelze im erstarrten Basismaterial eingeschlossen bleibt , insbesondere in Form von Hohlräumen (wie z . B . Blasen oder Poren) , die in dem Material eingebettet sind. Darüber hinaus enthält das Wasserstoff haltige Material , bedingt durch die erwähnte rasche oder ultraschnelle Abkühlung der mit Wasserstoff angereicherten Schmelze, auch einen Anteil an gelöstem Wasserstoff , der im Basismaterial gelöst ist . Die Angabe "wasserstof fhaltig" bezieht sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung somit nicht zur auf chemisch gebundenen Wasserstoff in Form der erwähnten Metallhydride, sondern beinhaltet auch den Fall , dass Wasserstoff als gasförmiger Wasserstoff und/oder in gelöster Form im wasserstof fhaltigen Material enthalten ist .
Aufgrund der Speicherung von Wasserstoff in mindestens drei unterschiedlichen Formen (als Hydride; gasförmig; im Metall gelöst) eignet sich das erfindungsgemäße wasserstoffhaltige Material in vorteilhafter Weise für vielfältige Anwendungsbereiche .
Die Erfindung erstreckt sich deshalb ferner auf die Verwendung eines wasserstof fhaltigen Materials , welches durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird oder erhältlich ist, zur Bereitstellung von Wasserstoff durch Freisetzung von Wasserstoff (z . B . durch Wärmeeinwirkung) aus dem wasserstof fhaltigen Material . Dies kann entweder in stationären Anlagen oder in mobilen Anlagen (z . B . Fahrzeugen) erfolgen, insbesondere in Kombination mit Brennstoffzellen.
Die Freisetzung von Wasserstoff aus dem wasserstoffhaltigen Materials kann insbesondere durch Temperature inwirkung ( 100 °C oder höher) , oder unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes oder durch Einwirkung bestimmter Medien, welche zur Freisetzung von Wasserstoff aus Metallhydriden geeignet sind, bewirkt werden. Die vorgenannten Methoden zur Freisetzung des Wasserstoffs können auch in beliebigen Kombinationen angewendet werden.
Die Freisetzung von Wasserstoff lässt sich im Falle von A1H3 durch die generische Formel A1H3 -♦ Al + 1 , 5 H2 beschreiben. Als ein Beispiel für Medien, welche zur Freisetzung von Wasserstoff aus Metallhydriden geeignet sind, ist insbesondere H2O ZU nennen. Die Freisetzung von H2 lässt sich in diesem Fall durch folgende Reaktionsgleichung beschreiben: A1H3 + 3 H2O -» Al (OH) 3 + 3 H2 .
Das metallische Basismaterial kann nach der Freisetzung des Wasserstoffs vorzugweise erneut in einem Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff - wie oben beschrieben - verwendet werden.
Das Wasserstoff haltige Material , insbesondere die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Metallhydride, ist für vielfältige Anwendungs zwecke einsetzbar, beispielsweise für Batterien oder Akkumulatoren (Lithium- frei) , für Brennstoffzellen (mit Al -Mg- Hydriden) , sowie als Treibstoff , Kraftstoff oder Brennstoff (z . B . für Raketen, Torpedos , Heizgeräte, Heizanlagen) .
Beschreibung der Zeichnungen
Einige Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der Zeichnungen Fig . 1 und Fig . 2 näher erläutert . Hierbei handelt es sich lediglich um beispielhafte Aus führungs formen. Fig . 1 veranschaulicht in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung eine mögliche Methode zur direkten Wasser stof fanreicherung des Basismaterials (entsprechend Schritt (a) des Verfahrens gemäß Anspruch 1) .
Die Pfeile (a) deuten die Wasserstoff zufuhr durch Zufuhröff nungen (nicht dargestellt) in der Wand (2 ) eines Schmelzbehälters ( 1) an. Die Wasserstoff zufuhr kann, wie dargestellt , von unten, von der Seite, und/oder von oben erfolgen.
Der zugeführte Wasserstoff durchströmt die im Innern des Schmelzbehälters (1) vorhandene Schmelze (4 ) des Basismateri als, welches dadurch mit Wasserstoff angereichert wird. Der überschüssige Wasserstoff , welcher nicht im Basismaterial verbleibt , kann über mehrere Öffnungen (3 ) nach oben aus dem Schmelzbehälter ( 1) entweichen, wie durch die Pfeile (b) angegeben.
Fig . 2 veranschaulicht in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung eine mögliche (und bevorzugte) Methode, um eine ultraschnelle Abkühlung der Schmelze zwecks Erstarren der Schmelze zu bewirken (entsprechend Schritt (b) des Verfahrens gemäß Anspruch 1) .
Hierbei wird die aus einem (in Fig . 2 nicht dargestellten) Schmelzbehälter kommende, mit Wasserstoff angereicherte Schmelze (7 ) mittels einer Düse ( 6) oder einer anderen Auf tragvorrichtung auf ein schnell rotierendes Rad oder eine Trommel (5) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (hier : Kupfer) in einem kontinuierlichen Strahl aufgebracht . Die Drehrichtung des Rades oder der Trommel (5) ist aus den Pfeilen (c) ersichtlich. Sobald die Schmelze (7 ) auf die Oberfläche (Mantelfläche) des rotierenden Rades oder der Trommel (5) auftrifft (etwa an der mit Pfeil ( 8) bezeichneten Stelle) , kommt es zu einer ultraschnellen Erstarrung der Schmelze, und das erstarrte Wasserstoff haltige Material (9) wird vom rotierenden Rad oder von der Trommel (5) durch die Zentrifugalkraft weggeschleudert .
Das erstarrte wasserstoffhaltige Material kann sodann in geeigneten Behältnissen aufgesammelt und gegebenenfalls der Lagerung oder einer weiteren Behandlung zugeführt werden.
Liste der Bezugszeichen
1) Schmelzbehälter
2 ) Wand des Schmelzbehälters
3 ) Öffnungen (in der Wand des Schmelzbehälters)
4 ) Schmelze im Schmelzbehälter
5) Rotierendes Rad oder rotierende Trommel
6) Düse
7 ) Schmelze (aus der Düse kommend)
8) Stelle des Rades (5) oder der Trommel (5) , an welcher die Schmelze auftrifft
9) Erstarrte Schmelze (H2 -haltiges metallisches Material) a) Wasserstoff zufuhr in den Schmelzbehälter b) aus dem Schmelzbehälter entweichender Wasserstoff c) Drehrichtung des Rades (5) oder der Trommel (5) .

Claims

22 Ansprüche
1. Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff in einem metallischen Basismaterial unter Bildung von Metallhydriden, wobei das metallische Basismaterial
(i) eine Al -Mg- Legierung, oder
(ii) Aluminium, oder
(iii) Magnesium ist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist : a) Zufuhr von H2 in eine Schmelze des Basismaterials , um das Basismaterial mit H2 anzureichern, wobei die H2 - Zufuhr bei einer Temperatur erfolgt , welche
- im Falle der Verwendung einer Al -Mg- Legierung mindestens so hoch ist wie die Solidustemperatur der Al -Mg- Legierung, oder
- im Falle der Verwendung einer Al - oder Mg- Schmelze mindestens so hoch ist wie die Schmelztemperatur von Aluminium oder von Magnesium; b) Rasche, bevorzugt ultraschnelle Abkühlung der Schmelze zwecks Erstarren der Schmelze .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Al -Mg- Legierung als Basismaterial das Verhältnis Al/Mg, bezogen auf die Anteile von Al und Mg in Gew. -%, alle Kombinationen zwischen 99 , 99 % Al bei 0 , 01 % Mg und 0 , 01 % Al bei 99 , 99 % Mg umfasst , bevorzugt alle Kombinationen zwischen 99 % Al bei 1 % Mg und 1 % Al bei 99 % Mg .
3 . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) eine ultraschnelle Abküh- lung der Schmelze bewirkt wird, wobei die Abkühlgeschwindigkeit mindestens 10 . 000 K/s beträgt , bevorzugt mindestens 100.000 K/s .
4 . Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die ultraschnelle Abkühlung der Schmelze bewirkt wird, indem die in Schritt a) mit Wasserstoff angereicherte Schmelze auf einen rotierenden Körper, vorzugsweise ein Rad, eine Walze oder eine Scheibe, aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufgebracht wird, wobei der rotierende Körper während dieses Vorgangs vorzugsweise gekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die ultraschnelle Abkühlung der Schmelze mittels eines Kühl- fluids bewirkt wird, vorzugsweise durch Sprühen oder Eindüsen der H2 - angereicherten Schmelze in das Kühlfluid.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die H2 - Zufuhr bei einer Temperatur erfolgt, welche oberhalb der Siedetemperatur des Basismaterials liegt .
7 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Temperatur während der H2 - Zufuhr (Schritt a) so hoch ist, dass das Basismaterial vollständig im flüssigen Zustand (Schmelze) vorliegt , und dass der Raum, in welchem sich die Schmelze befindet (= Schmelzbehälter) , dicht verschließbar ist , und wobei Wasserstoff unter Druck in den Raum eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Temperatur während der H2 - Zufuhr (Schritt a) so hoch ist , dass das Basismaterial vollständig im flüssigen Zustand (Schmelze) vorliegt , und dass der Schmelzbehälter das Entweichen desjenigen Anteils des Wasserstoffs , der nicht von der Schmelze auf genommen wird, ermöglicht .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Temperatur während der H2 - Zufuhr (Schritt a) so hoch ist , dass das Basismaterial vollständig im flüssigen Zustand (Schmelze) vorliegt, und dass der Schmelzbehälter mit Einrichtungen ausgestattet ist , die einen geschlossenen Umlauf des Wasserstoffs ermöglichen, so dass derjenige Anteil des Wasserstoffs, der nicht von der Schmelze aufgenommen wird, wahlweise unter Zumischung von frischem H2 wieder in Schmelzbehälter zurückgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass in Schritt a) Wasserstoff in Form einer wasserstoffhaltigen Gasmischung zugeführt wird, wobei die Gasmischung vorzugsweise eines oder mehrere Gase aus der Stickstoff , Argon, Neon, Xenon, Radon und Chlor enthaltenden Gruppe enthält .
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anreicherung der Schmelze mit Wasserstoff unter Einwirkung eines Plasmas erfolgt .
12 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Schmelze des Basismaterials mittels eines Plasmareaktors erzeugt wird, wobei bevorzugt wird, dass auch die Anreicherung der Schmelze mit Wasserstoff in einem Plasmareaktor durchgeführt wird. 25
13 . Wasserstof fhaltiges Material , erhalten durch oder erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , welches Wasserstoff in Form von Al -Hydriden, Mg-Hydriden und Al -Mg-Hydriden enthält .
14 . Wasserstoffhaltiges Material nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass es eine Vielzahl von Hohlräumen auf - weist, welche in das Material eingebettet sind und gasförmi gen Wasserstoff enthalten.
15. Wasserstoffhaltiges Material nach Anspruch 13 oder 14 , dadurch gekennzeichnet , dass es zusätzlich Wasserstoff in gelöster Form enthält .
16. Verwendung eines wasserstoffhaltigen Materials nach einem der Ansprüche 13 bis 15 zur Bereitstellung von Wasserstoff durch Freisetzung von Wasserstoffs aus dem Material , wobei das metallische Basismaterial nach der Freisetzung des Wasserstoffs vorzugweise erneut in einem Verfahren zur Spei cherung von Wasserstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eingesetzt wird.
EP22754780.9A 2021-10-16 2022-08-03 Verfahren zur speicherung von wasserstoff in einem metallischen basismaterial durch direkte wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges material und dessen verwendung Pending EP4416101A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021005181.5A DE102021005181B3 (de) 2021-10-16 2021-10-16 Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff in einem metallischen Basismaterial durch direkte Wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges Material und dessen Verwendung
PCT/EP2022/000072 WO2023061619A1 (de) 2021-10-16 2022-08-03 Verfahren zur speicherung von wasserstoff in einem metallischen basismaterial durch direkte wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges material und dessen verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4416101A1 true EP4416101A1 (de) 2024-08-21

Family

ID=82932544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22754780.9A Pending EP4416101A1 (de) 2021-10-16 2022-08-03 Verfahren zur speicherung von wasserstoff in einem metallischen basismaterial durch direkte wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges material und dessen verwendung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20250019231A1 (de)
EP (1) EP4416101A1 (de)
KR (1) KR20240089664A (de)
CN (1) CN118201870A (de)
DE (1) DE102021005181B3 (de)
WO (1) WO2023061619A1 (de)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3147839C2 (de) 1981-12-03 1983-12-22 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Magnesiumhaltiges Metallgranulat zur Speicherung von Wasserstoff
RU2162258C2 (ru) 1995-05-08 2001-01-20 Овоник Бэттери Компани, Инк. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ВОДОРОДПОГЛОЩАЮЩИЕ СПЛАВЫ И АККУМУЛЯТОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Mg
US20040065171A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-08 Hearley Andrew K. Soild-state hydrogen storage systems
WO2009109962A2 (en) * 2008-03-03 2009-09-11 Fredy Ornath A hydrogen storage tank
CN103317128B (zh) 2013-05-27 2016-08-10 西北工业大学 一种Mg-Ni-La基复合储氢合金粉及其制备方法
CN103526141B (zh) 2013-09-05 2015-03-11 华南理工大学 一种镁基储氢材料及其制备方法
US20180016139A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 The Regents Of The University Of California Hydrogen storage in nanoporous and nanostructured hydride forming metals

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240089664A (ko) 2024-06-20
CN118201870A (zh) 2024-06-14
DE102021005181B3 (de) 2022-10-06
US20250019231A1 (en) 2025-01-16
WO2023061619A1 (de) 2023-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69908998T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff
DE69612972T2 (de) Nanokristallines material auf mg-basis und dessen verwendung zum transport und zum speichern von wasserstoff
DE202015009856U1 (de) Vorrichtung zur Herstellung der dreidimensionalen Objekte
DE112016005509T5 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von hochreinem Nano-Molybdäntrioxid
DE1294024B (de) Verfahren zur Herstellung von Schaummetallen
DE1567853A1 (de) Verfahren und Behaelter zum Spalten kohlenstoffhaltiger Brennstoffe
DE3938656A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von sauerstofffreiem kupfer
EP2009132A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer funktionalen Schicht, Beschichtungsmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung sowie funktionale Schicht
EP1248744A1 (de) Katalyse der wasserstoffsorptionskinetik von hydriden durch nitride und carbide
DE102007041775B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers mit schaumartiger Struktur
DE102021005181B3 (de) Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff in einem metallischen Basismaterial durch direkte Wasserstoffanreicherung, sowie dadurch erhältliches wasserstoffhaltiges Material und dessen Verwendung
DE69607735T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffabsorbierenden Legierung
EP3708923A1 (de) Energiespeicher zum speichern von elektrischer energie als wärme und verfahren hierzu
DE10313037B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherlegierung
EP1481436A2 (de) Verfahren zur inertisierung der anoden von brennstoffzellen
DE102022129816A1 (de) Verfahren zur Umwandlung von Energie in Form von Prozesswärme und Wasserstoff
WO2023067168A1 (de) Stabilisierung von salzen in hochtemperatur-nitratsalzsystemen
EP3049543B1 (de) Herstellung von hochwertigem mangan aus ferromangan mittels verdampfung in einer vakuuminduktionsanlage
EP0464396A1 (de) Karbonitridhartstoffe der Übergangsmetalle (M, M*, M**) der 4. (M), 5. (M*) und 6. (M**) Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der Karbonitridhartstoffe
AT230031B (de) Vakuum-Schmelz- und -Gießverfahren und Vorrichtung zur Durchführung derselben
AT205760B (de) Vorrichtung und Verfahren zum Schmelzen bzw. Erhitzen von elektrisch leitenden Materialien im Vakuum
CH514687A (de) Vakuumaufdampfanlage mit Schmelztiegel und Verfahren zu ihrem Betrieb
DE2259693A1 (de) Verfahren zur herstellung einer ternaeren legierung in teilchenform
DE1521429C (de) Verfahren zur Herstellung von Diffusionsuberzugen
WO2016016379A1 (de) Herstellung von nanopulvern

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240513

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED