SE450952B - Anordning for lagring av vete i form av metallhydrider samt forfarande for dess framstellning - Google Patents

Description

450 952 formning av anordningar för lagring av metallhydrider, som vikt- och volymmässigt gör det möjligt att uppnå nästan samma lagringsdensiteter som enkelt beskickade anordningar för lagring av granulat, men som å andra sidan icke har de ovan beskrivna självförstörande egenskaperna på grund av kornsönderfallet och volymökningen vid hydridbildningen resp hydridens sönderdelning.

Detta syfte löses enligt den kännetecknande delen av krav 1 och krav 3.

Genom pressning av aktivt lagringsmetallpulver tillsam- mans med en liten procentsats enhetligt blandat icke-hydridbil- dande matrismetallpulver deformeras de mjukare kornen plastiskt av det senare mellan lagringsmetallpulvret på sådant sätt, att .de fyller ut hâlrummen mellan lagringsmetallpulvrets korn, varvid matrismetallpulvrets mikroskopiska skålformiga hop- klämda korn inbördes bildar en sammanhängande bärkrafifi stöd- matris för lagringsmetallkornen. För att kunna bilda ett sådant förband, som själv viktmässigt endast utgör en mycket liten an- del av det aktiva lagringsmaterialet, är en mycket Fin pulvnri- sering av såväl det aktiva lagríngsmaterinlet som även matria- materialet nödvändig. Den plastíska deformationen av stödmate- ríalet kan uppnås vid isostatisk pressning av pulverblandningen och vid tryck på nâgra tusen bar.

En på detta sätt bildad presskropp är själv formbeständip och äger även vid ofta upprepade upp- och urladdningsförlopp av anordningen för lagring av metallhydrider ett ökat motstånd mot sönderfall av lagringsmaterialpulvret inuti stödstrukturen. Livs- längden för en sådan lagringsanordning kan ökas ytterligare ne- nom samtidig eller efterföljande sintring av matrismetal1pu]vr~ts plastískt deformerade korn. Härvid skall sintringstemperaturen väljas så att enbart matrismetallpulvrets korn övergår till pla- stiskt tillstånd, men däremot icke så att lagringsmetallpulvrnts korn övergår till Flytande Form.

Tack vare användningen av en sådan formheständig struktur för lagringsmaterialet kan detta inkapslas i en relativt tunn- väggig hehållare, varigenom likaså vikt och byggvolymen kan in- *H _45Û 952 sparas. Beroende på om och vid vilken temperaturnivâ värme måste tillföras utifrån eller avledas utåt, kan ett Fiberarmerat plastmaterial eller en metallisk kapsling användas. Vid metall- kapslar, som kan bestå av stål, aluminium eller koppar, kan er lös Fullständig inskjutning av den formheständiga struktrren i kapseln, en insintrjng eller en omgjutning komma i_frâna.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisninfl till bifomadetrïtninfi, på vilken fin. 1 vinnr en do]vis.nhktio- nerad vy av ett Första utföringsnxempel av en anordning för lagring av metallhydrider enligt förelingande uppfinning, fin. P visar ett tvärsnitt genom ett ytterligare utföringsexempel, fíg. 3 visar ett starkt förstorat parti av en anordning för lagring av metallhydrider i omrâdet för väggen av kapseln av Ciherarmerat plastmaterial, fig. N visar ett liknande parti av en genom om- gjutning av lagringsanordningen tillverkad kapsel, tig. S visar ett tvärsnitt i mycket stark förstoring genom en för tillverknínm av en anordning för lagring av metallhydrider enligt uppfinningen erforderlig pulverbeskickning i ännu löst tillstånd; och fin. 6 visar samma tvärsnitt men pulverblandningen i pressat tillstånd.

Vid det i fig. 1 visade utföringsexemplet av en anordning för lagring av metallhydrider l är en formbeständig lagrinaskropp gastätt och värmeledande införd i en kapsel 5 av icke-hydridbildande material. Kapseln uppvisar en anslutning 7, i vars område är an- ordnat ett dammfilter 8 för kvarhållande av lösa små metallstoffi- partiklar från anordningen. Dess portvärsnitt mäste i enlighet därmed vara anpassat till en storleksordning som är mindre än de minsta kornstorlekarna för de i lagrinßskroppen 5 användn kornen av metallpulver.

Den formbeständiga lagringskroppen 5 kan laddas fullstän- 'dígt innan den införs i en kapsel, dvs dess lagringsaktiva beståndsdelar kan överföras till fullständigt hydridtillstånd. Pâ grund av den volymutvidgning av lagringsmetallpulvrets korn som inställer sig vid hydridbildningen, vilken kan uppgå ända till %, erhålls en motsvarande plastisk utvidgning och deformation av stödstrukturen. Förstagàngsdeformationen av stödstrukturen vid den första laddningen av lagringskroppen kvarstår till följd av dess plastiska karaktär även efter den därefter följande ur- laddningen - de av stödstrukturen fasthållna lagringsreaktiva metallkornen krymper vid hydridsönderdelningen samman var 450 952 för sig, utan att därvid utöva krafter på stödstrukturon.

Stödstrukturen, i vars hålrum lagringsmetallpulvrets de- hydrerade kron uppbäres delvis löst, bibehåller oaktat det lagríngsaktiva materialets volymändrinwar líkafullt sin ursprungliga form och sina ursprungliga dimensioner.

I de fall vid vilka en lagringskropp utan termïsktfl framkallad bindning med kapelns vägg införas i denna,'mâste en sådan initial uppladdning och en motsvarande volymutvidg- ning av stödstrukturen ha utförts tidigare för att kapseln icke skall sprängas. _ Den i fig. l visade kapseln 3 kan vara sammansvetsad av motsvarande formade plåtelement, varvid plåten kan bestå 'av stål, koppar eller aluminium. ïstället för ett metalliskt material kan man enligt förbilden i fíg. 3 för väggen 9 av pen kapsel även använda ett fiberarmerat plastmaterial, varvid armeringsfíbrerna 10 kan bestå av glas-eller kolfiber. Fiber- armerat plastmaterial har fördelen av hög hållfasthet och ringa vikt. Visserligen kan även vid användning av fiber- armerade plastkapslar runt omkring lagringskroppen åstad- kommas en värmeövergâng utifrån resp. utåt genom plastvägfien, därför att värmeövergången allt efter den använda hydridbildande metallen även kan äga rum vid sådana temperaturer, som utan vidare kan uthärdas av plastmaterialet. Emellertid är på grund av det materialbetingade begränsade temperaturfall, som kan tillåtas vid värmeövergången, den värmemängd som per tidsenhet går genom ytterväggen och följaktligen den värmemängd som per tidsenhet frísättes resp. binds relativt liten. Pâ grund av fíberarmeringen av kapselns vägg kan denna emellertid utformas relativt tunn, så att trots den relativt ringa värmeledn1nßs~ förmågan en sådan plastväggs teoretiska motstånd endast är litet, Dessutom finns möjlinheten att höja plastmaterialets-värmelcdnings- förmåga genom inlagring av metallpulver eller dylikt. Vid plast- kapslado anordningar för lagring av hydrider skulle det emellerfíd vara bättre att i press- och sínterkroppen även pressa in ett k;]- rörsystem, via vilket bindningsentalpin - så att säga inifrån - kan tillföras resp. uttagas.

W' 450 952 Vid det i fig. 2 visade utföringsexemplet av en anordning för lagring av metallhydrider 2 är ett flertal stavformiga lagringskroppar 6 omgjutna av en företrädesvis av aluminium be- stående kapsel U. Vid toppen av davæipâ detta sätt bildade an- ordning är för var och en av de enskilda lagringskropparna anord- nad en gasanslutning 7', som via en motsvarande samlingsledníng kan vara sammanförda till en gemensam anslutning. Genom omgjut- ning av den helt uppladdade lagringskroppen 6 kan det på grund av värmetillförseln genom det flytande väggmaterialet en partiell urladdning ske. Detta är emellertid ovidkommande för stödstruk- turens formbeständighet. Genom omgjutning av lagringsformkroppen med ett sådant material, som överensstämmer med materialet för stödmatrisen, ingår väggmaterialet en invändig god värmelodandc förbindning med stödmatrisen. Därigenom kommer ett snabbt värmeflöde från väggen in i det inre av stödstrukturen såväl som i omvänd rikt- ning till stånd. Detta främjar en snabb och likformig ur- resp. uppladdning av anordningar för lagring.

Den mikroskopiska framställningen i fig. U åskådlignör detta.

Det däri visade partiet är taget från övergångsomrâdet mellan me- tallväggen ll och lagringskroppens 6 ytterområde, varvid de enskiJda lagringsaktiva metalkornen 12 kan skönjas. Detta resulterar vid den omgjutna lagringskroppen icke i någon skarp gräns mellan de av en stödstruktur inuti lagringskroppen uppburna lagringskornen 1" å ena sidan och väggen ll å andra sidan. Tvärtom upplöses stödstrukturen i lagringsformkroppens kantområde genom omgjutning med ett likadant material och de i àantområdet liggande lagringskornen 12 vandrar mer eller mindrelånqtin i det inre av det ännu smälta väggmaterialet.

Genom jämförelse av de båda fig. 5 och 6, vilka likaledes visar mikroskopiska förstoringar, låter sig tillkomsten av stödstrukturen enligt föreliggande uppfinning förstås. Fig. 5 visar en ännu lös blandning av metallkorn 13 av lagringsaktivt material och andra korn 14 av icke-hydridbildande metall. Kornen av icke-hydridbildande metallpulver är mindre än de av det lagringsaktiva materialet och omger de senare regelbundet på grund av en nära nog enhetlig blandning.

Genom en isostatisk pressning, som kan äga rum under sam- tidig användning av värme, deformeras matrismetallpulvrets korn 450 952 plastiskt på sådant sätt, att det lagringsaktiva materialets korn allsidigt och långtgående fullständigt är omgivna av ett sammanhängande tunt skikt, som är bildat av mer eller mindre starkt samman- pressade eller sammansintrade små bitar lü' och som tillsammans bildar en bärande och formbeständím stödstruktur för de lagrings- aktíva kornen. De lagringsaktíva kornen bearbetas och avrundas något likaledes genom pressníngen och genom en möjlig samtidig eller efterföljande sintring. Emellertid innesluter en på detta sätt bildad formbeständíg lagringskropp mellan kornen 13' av lagringsaktívt material och kornen lü' hos stödmatrisen ett sammanhängande por- och kanalsystem, som sträcker sig genom hela lagringskroppen och medger ett jämnt och snabbt gasutbyte.

JU Qß

Claims (3)

450 952 P act e n t k r a v

1. Ånordníng för lagring av väte i form av metallhydrider, vilken innefattar ett hydridbildande material i form av en kropp av ett pulver-av hydridbildande metall med en tillsats av"' koppar- eller aluminíumpulver, k ä n n e t e c k n a d a v att kroppen är uppbyggd av'en sammanhängande bärkraftig stödmatris - av sammanpressat koppar- eller aluminiumpulver i en mängd av 2-10% av kroppens vikt med i matrísens hålrum inlagrade korn av den hydrídbildande metallen, varvid kornstorleken för den hydrid- bildande metallen uppgår till 8-20 pm och kornstorleken för koppar- eller aluminiumpulvret uppgår till högst lika stor korn- storlek." _

2. ' Förfarande för framställning av en anordning för lagring av väte genom pressning av en blandning av pulver av en hydrid- bildande metall och koppar- eller aluminiumpulver, klä n n e - t e c k n a t a v att en blandning av pulver av en hydrid- bildande metall med en kornstorlek av 8-20 um pressas med 2-10 viktprocent koppar- eller aluminiumpulver med högst lika stor kornstorlek, så att kornen i koppar- eller aluminiumpulvret deformeras plastiskt mellan kornen av den hydridbildande metallen och bildar en sammanhängande bärkraftig stödmatris för kornen av den hydridbildande metallen. 7 K

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att efter eller vid pressningen av pulverblandningen användes ett tryck och en sådan temperatur, att endast kornen av matris- metallpulvret mjuknar.