WO2008095515A1 - Container for the storage of compositions comprising hydrogen - Google Patents

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WO2008095515A1
WO2008095515A1 PCT/EP2007/002375 EP2007002375W WO2008095515A1 WO 2008095515 A1 WO2008095515 A1 WO 2008095515A1 EP 2007002375 W EP2007002375 W EP 2007002375W WO 2008095515 A1 WO2008095515 A1 WO 2008095515A1
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hydride
metal
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Klaus Nohl
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Hydrodivide Ag
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    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention relates to a container for storing hydrogen-containing compositions, in particular hydrogen.
  • Hydrogen-containing compositions in particular hydrogen-containing gases, are usually stored in so-called pressure gas containers of unalloyed steel or aluminum. These usually consist of a cylindrical part which is closed by two outwardly curved bottoms or flat bottoms, wherein on one side usually a screwed valve is provided.
  • Pressure vessels typically have one or more safety-related accessories to protect the vessel from inadmissible operating conditions (exceeding the design pressure or temperature).
  • Equipment with safety function are u. a .: o safety valve (pressure relief in the environment or in a
  • the following causes can lead to bursting of the pressure vessel: o manufacturing errors, such. B. defective execution of welded joints; o Material defects or use of unsuitable or incorrect materials; o poor execution of repairs; o extensive rusting of the container with the result of tearing the
  • Container wall under operating pressure o special forms of corrosion that significantly affect the material properties, such.
  • the present invention is therefore based on the object of demonstrating possibilities for better storage of hydrogen-containing compositions, especially of hydrogen.
  • the loss to the environment should be prevented or at least minimized and the safety during storage should be further increased.
  • the cost-effective Solutions are sought and particularly suitable application areas are shown.
  • the solution of the present invention allows a comparatively simple and cost-effective storage of hydrogen-containing compositions, in particular of hydrogen-containing gases and of hydrogen.
  • the present invention relates to a container, d. H. an object having in its interior a cavity which serves in particular the purpose of separating its contents from its environment.
  • the container may in principle be closed to receive a hydrogen-containing composition, in particular a compressed hydrogen-containing gas.
  • Hydrogen-containing compositions in the context of the present invention designate all compositions which are capable of releasing molecular hydrogen into the environment, in particular molecular hydrogen (H 2 ), physical gas mixtures containing molecular hydrogen, and compositions containing hydrogen in physically bound form Hydrogen, based on the total weight of the composition to be stored, is preferably at least 50%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 90%, in particular at least 95%.
  • the structurally ideal shape for the container is the ball and it is particularly preferred for very high internal pressures or very large volume (gas tank) as a design. Most, however, the cylindrical shape is used.
  • the jacket is preferably closed on both sides by flat or curved bottoms (dished bottoms or basket bottom plates), wherein on one side preferably an inlet and outlet valve is screwed.
  • the construction and dimensioning of the container suitably meets the legal requirements, in particular the EC Directive 97/23 / EC, Article 1, paragraph 2.1.1 (Pressure Equipment Directive) and the 14th GPSGV, ⁇ 2, paragraph 1a (Pressure Equipment Ordinance).
  • the container is preferably made of a gas-tight material as possible.
  • the use of unalloyed steel and / or aluminum, in particular unalloyed steel has proven particularly useful in this context.
  • Very particular preference is given to iron-carbon alloys which, based on their total weight, contain less than 2.06% by weight of carbon and preferably less than 1.0% by weight, particularly preferably less than 0.5% by weight. , In particular, contain less than 0.1 wt .-% of other alloying constituents other than iron.
  • the inside of the container is coated with at least one hydride-forming metal, the coating covering as much as possible the entire surface which may come into contact with the composition to be stored.
  • Another advantage is the most complete possible coating of the valve parts that can come into contact with the stored composition. Conveniently, at least 99% of the total surface area to be stored with the Composition can come into contact, coated with the hydride-forming metal,
  • Hydride-forming metals are known per se and refer to metals capable of forming metal hydrides, i. H. Compounds of metals with hydrogen, to form.
  • metal hydrides resemble solutions of hydrogen in metals or alloys in which hydrogen molecules are first adsorbed on the surface of the metal and then incorporated into the metal grid as elemental hydrogen.
  • the incorporation of hydrogen into the metal grid is in principle reversible.
  • metals take up the hydrogen below a certain temperature and / or above a certain pressure and a metal hydride is formed, whereby the incorporation (absorption) of the hydrogen into the metal lattice is usually accompanied by a sharp change of the original metal lattice.
  • the metal hydride releases hydrogen (desorption) again as the temperature is raised and / or the pressure is reduced, with the release of hydrogen in turn associated with a change in the metal lattice. Due to the desorption of hydrogen, especially in repeated absorption-desorption processes (a-ß phase transitions), a fairly brittle metal hydride is formed in most metals, but it is insensitive to air and water. This effect is commonly known as "hydrogen embrittlement" and occurs with all prior art hydrogen storage devices.
  • the hydride-forming metal coating of the invention is characterized by a hydrogen desorption temperature of greater than 6O 0 C, preferably greater than 12O 0 C, in particular of greater than 200 ° C from.
  • the hydrogen desorption temperature denotes the temperature at which a metal laden with hydrogen begins to release the hydrogen back to the environment.
  • the measurement of the desorption temperature is preferably carried out under atmospheric pressure (1033 mbar) under a nitrogen atmosphere.
  • a pressure vessel according to the prior art is internally coated with, for example, a LaMg 2 Ni alloy.
  • the LaMg 2 Ni alloy has a strictly ordered crystal structure, which is retained even after hydrogen uptake.
  • the hydrogen atoms penetrate into the metal lattice via the regular interstices and in each case acquire one of the electrons which are freely mobile in the alloy. In this way, the hydrogen atoms combine chemically with the nickel atoms: This results in insulating NiH 4 molecules. This process is reversible only at temperatures above 200 0 C. As a result, the LaMg 2 Ni- hydride does not embrittle and protects the underlying container material as a hydrogen barrier. It should be noted that not every metal is suitable for forming such a hydrogen barrier. Rather, it is important that the desorption of the metal meets the criterion of the invention.
  • hydride-forming metals include hydride-forming metallic elements, such as. As palladium or magnesium, hydride-forming intermetallic compounds, such as ZrMn 2 , LaNi 5 or Mg 2 Ni, and hydride-forming alloys, such as. B. LaMg 2 Ni, TiNi-Ti 2 Ni or Mg-Mg 2 Ni. Furthermore, hydride-forming alkali aluminum compounds which can form so-called. Alanates are particularly advantageous.
  • the thickness of the hydride-forming metal layer is preferably less than 1 mm, preferably less than 50 .mu.m, very particularly preferably less than 1 .mu.m, in particular less than 50 nm.
  • the thickness of 10 nm should preferably not be undershot.
  • layer thicknesses greater than 1 mm there may be problematic stresses due to different thermal expansion coefficients.
  • the metal is first applied to the inside of the container, preferably by vapor deposition, coating from the liquid phase, in particular by chemical deposition or physical Deposition (hot dip of metal), electrochemical coating (deposition of metals from solutions of their salts at the cathode), vapor deposition, in particular by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) Film formation by solids or gases), sputtering, plating, thermal spraying (melting of powdered metals in a burner into droplets that strike and form a layer at high speed on the material to be coated) or electron beam evaporation.
  • vapor deposition coating from the liquid phase
  • electrochemical coating deposition of metals from solutions of their salts at the cathode
  • vapor deposition in particular by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) Film formation by solids or gases
  • sputtering plating
  • thermal spraying melting of powdered metals in a burner into droplets that strike and form
  • the layer thus applied settles in the first filling of the container with a hydrogen-containing composition in metal hydride.
  • the so-called ⁇ -phase catalytically split hydrogen molecules, that is to say hydrogen atoms, are dissolved into the metal lattice as interstitial or interstitial atoms on the metal surface. If the pressure in the pressure vessel now increases, the hydrogen concentration in the metal grid or in the intermetallic bond also increases. When saturation of the ⁇ phase is reached, the metal hydride forms. This is called the beta phase. Since this reaction is exothermic, the heat of reaction should be dissipated with thicker layers in order to avoid a standstill of the reaction.
  • This yff phase is in the case of the metal hydride coating according to the invention with a desorption temperature greater than 6O 0 C, z. B. a LaMg2Ni alloy, stable up to this desorption temperature. Pressure and temperature fluctuations below the desorption temperature do not harm the hydrogen barrier.
  • a leveling layer may be provided below the hydride-forming metal layer to compensate for any differences in thermal expansion coefficient between the vessel and the hydride-forming metal layer and / or the metal hydride to be formed.
  • the thermal expansion coefficient of the compensation layer preferably between that of the metal hydride to be formed and that of the container material.
  • the hydride-forming metal layer can be coated with a polymer or metal layer.
  • the application of the polymer or metal layer is carried out by methods of the prior art.
  • the container of the present invention preferably includes one or more safety-related accessories to protect the container from improper operating conditions (exceeding the design pressure or temperature).
  • suitable safety accessories are known per se and include in particular the aforementioned parts.
  • the filling of the container can be done in a known per se.
  • the container according to the invention is particularly suitable as a pressure vessel for the storage of compressed hydrogen-containing gases. Furthermore, it can also be used as a so-called "metal hydride reservoir.” A metal or a metal alloy is introduced into the container according to the invention and the hydrogen is dissolved in this metal or metal alloy Metal hydride: The metal or metal alloy is loaded with hydrogen by pressure, which can be expelled again by reducing the pressure and applying light heat.
  • the desorption temperature of the hydrogen storage material is suitably smaller than the desorption temperature of the hydride-forming coating according to the invention and is preferably less than 12O 0 C, more preferably less than 100 0 C, in particular smaller 8O 0 C. It is conveniently also determined at atmospheric pressure (1033 mbar) under a nitrogen atmosphere.
  • the storage of the container according to the invention provided with a metal hydride layer is not particularly limited. Conveniently, however, during the useful life of the container, the intended or unintentional heating of the metal hydride, which has formed from the hydride-forming metal coating, to a temperature above the hydrogen desorption temperature of the metal hydride avoided as possible.
  • the hydrogen containers according to the invention are so dense that they could be sent by post and the storage of hydrogen-powered vehicles in garages could be allowed.

Abstract

The invention relates to a container for the storage of compositions comprising hydrogen, the interior of which is coated with at least one hydride-forming metal having a hydrogen desorption temperature of more than 60°C. The container may be labeled as hydrogen-proof, and is particularly suitable for the storage of gases comprising hydrogen, metal hydrides, nanotubes charged with hydrogen, porous nanocubes charged with hydrogen, and metal-doped polymers charged with hydrogen.

Description

Behälter zur Lagerung von wasserstoffhaltigen Zusammensetzungen Container for storage of hydrogen-containing compositions
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter zur Lagerung von wasserstoffhaltigen Zusammensetzungen, insbesondere von Wasserstoff.The present invention relates to a container for storing hydrogen-containing compositions, in particular hydrogen.
Wasserstoffhaltige Zusammensetzungen, insbesondere wasserstoffhaltige Gase werden meist in sogenannten Druckgasbehältern aus unlegiertem Stahl oder Aluminium gelagert. Diese bestehen üblicherweise aus einem zylindrischen Teil, das von zwei nach Außen gewölbten Böden oder flachen Böden verschlossen wird, wobei auf einer Seite in der Regel ein eingeschraubtes Ventil vorgesehen ist.Hydrogen-containing compositions, in particular hydrogen-containing gases, are usually stored in so-called pressure gas containers of unalloyed steel or aluminum. These usually consist of a cylindrical part which is closed by two outwardly curved bottoms or flat bottoms, wherein on one side usually a screwed valve is provided.
Druckbehälter weisen in der Regel ein oder mehrere Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion auf, um den Behälter vor unzulässigen Betriebsbedingungen (Überschreitung des Auslegungsdrucks oder -temperatur) zu schützen. Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion sind u. a.: o Sicherheitsventil (Druckentlastung in die Umgebung oder in einPressure vessels typically have one or more safety-related accessories to protect the vessel from inadmissible operating conditions (exceeding the design pressure or temperature). Equipment with safety function are u. a .: o safety valve (pressure relief in the environment or in a
Auffangsystem), o Berstscheibe (Druckentlastung meist bei großen abzuführendenCollecting system), o rupture disc (pressure relief usually at large dissipated
Massenströmen oder Einsatz bei geringen Ansprechdrücken), o Druckbegrenzer (Abschalten des Druckerzeugers, z.B. Verdichter,Mass flow or use at low response pressures), o Pressure limiter (switching off the pressure generator, for example compressor,
Beheizung), o Temperaturbegrenzer (Abschalten der Heizquelle), o Vakuumbrecher (Schutz vor äußerem Überdruck), o Wasserberieselungseinrichtungen (äußere Wärmezufuhr zur Kühlung z.B. im Brandfall).Heating), o Temperature limiter (switching off the heating source), o Vacuum breaker (protection against external overpressure), o Water sprinklers (external heat supply for cooling, for example in case of fire).
Aufgrund ihres Sicherheitsrisikos unterliegen Druckbehälter vielfältigen gesetzlichen Bestimmungen.Due to their safety risk, pressure vessels are subject to various legal regulations.
Ist ein Druckbehälter erheblich in seiner Festigkeit geschädigt und führt dies im Betrieb zu einem wanddurchgreifenden Riss, dann treten an diesen Rissstellen erhebliche Spannungsspitzen auf, die zu einem weiteren Aufreißen des Behälters führen. Dieses Aufreißen kann dazu führen, dass der Behälter durch den austretenden Gasimpuls raketenartig mehrere -zig- bis hundert Meter fortgeschleudert wird. Ferner treten erheblich Gefährdungen durch weggeschleuderte Trümmerteile auf. Beim Bersten größerer Behälter kommt es bei einer Aufstellung in Räumen zu Druckspitzen, die zu einer erheblichen Gebäudebeschädigung führen können.If a pressure vessel is severely damaged in its strength and this leads to a wall-penetrating crack during operation, then significant stress spikes occur at these fractures, leading to further tearing of the container to lead. This tearing may cause the container to be ejected rocket-like by the escaping gas pulse several tens to hundreds of meters. Furthermore, there are considerable hazards due to thrown-out debris. When large containers burst, pressure peaks occur when installed in rooms, which can lead to considerable building damage.
Weitere Gefahren, die ggf. zu berücksichtigen sind: o Wegschleudern von ungesicherten Schnellschlüssen, die unter Druck geöffnet werden können, o Freisetzung giftiger Gase, o Austreten heißer Gase, o Bersten durch äußeren Überdruck, falls dieser Betriebsfall in der Auslegung nicht berücksichtigt wurde (Implosion), o Bildung einer explosionsionsfähigen Atmosphäre, o schneller Druckanstieg bei exothermer Reaktionen, o Tieftemperaturversprödung bei unzulässig tiefen Temperaturen sowie o Quetschungen durch bewegte Teile.Other hazards that may need to be considered: o throwing away unsecured quick-release couplings that can be opened under pressure, o releasing toxic gases, o escaping hot gases, o bursting due to external overpressure, if this operating case was not taken into account in the design (implosion o) formation of an explosive atmosphere, o rapid pressure increase in exothermic reactions, o low-temperature embrittlement at impermissibly low temperatures and o crushing by moving parts.
Aufgrund dieser Gefahren müssen Beschädigungen an den Druckbehältern, wie Außenkorrosion, möglichst vermieden werden. Die Korrosionen der äußeren Wandung kann durch eine aggressive Atmosphäre ausgelöst werden, wie z. B. Seewasser, halogenhaltige Reinigungsmittel oder durch säurebildende Gase. Behälter, deren Wandungen kälter sind als die Umgebungstemperatur, sind durch Außenkorrosion besonders gefährdet. Insbesondere bei schwarzen Behältern muss auf einen ausreichenden Korrosionsschutz und mängelfreie Ausführung der Dampfbremse geachtet werden.Due to these dangers, damage to the pressure vessels, such as external corrosion, must be avoided as far as possible. The corrosion of the outer wall can be triggered by an aggressive atmosphere, such. As seawater, halogenated detergents or by acid-forming gases. Containers whose walls are colder than the ambient temperature are particularly vulnerable to external corrosion. Especially with black containers, care must be taken to ensure adequate corrosion protection and trouble-free execution of the vapor barrier.
Weiterhin können auch folgende Ursachen zu einem Bersten des Druckbehälters führen: o Herstellungsfehler, wie z. B. mangelhafte Ausführung von Schweißverbindungen; o Werkstoffmängel oder Einsatz ungeeigneter oder falscher Werkstoffe; o mangelhafte Durchführung von Reparaturen; o großflächige Durchrostung des Behälters mit der Folge des Aufreißens derFurthermore, the following causes can lead to bursting of the pressure vessel: o manufacturing errors, such. B. defective execution of welded joints; o Material defects or use of unsuitable or incorrect materials; o poor execution of repairs; o extensive rusting of the container with the result of tearing the
Behälterwandung unter Betriebsdruck; o besondere Korrosionsformen, die die Werkstoffeigenschaften erheblich beeinflussen, wie z. B. Spannungsrisskorrosion, Alterung des Werkstoffes bei hohen Temperaturen, Tieftemperaturversprödung; o äußere mechanische Gewalteinwirkung, denen der Druckbehälter nicht standhält, z. B. Anfahren eines Behälters durch ein Fahrzeug, o thermische Einflüsse, wie z. B. eine unzulässige Erwärmung (Feuer,Container wall under operating pressure; o special forms of corrosion that significantly affect the material properties, such. B. stress corrosion cracking, aging of the material at high temperatures, low temperature embrittlement; o external mechanical trauma, which the pressure vessel does not withstand, z. B. starting a container by a vehicle, o thermal influences such. B. an inadmissible heating (fire,
Brandschaden) des Behälters, die die Festigkeit des Werkstoffes reduziert; o Fehler in der Druckregelung und Nichtansprechen des Sicherheitsventils oder Überdruckventils; o Unterdruckschaden.Fire damage) of the container, which reduces the strength of the material; o errors in pressure control and failure to respond to the safety valve or pressure relief valve; o Vacuum damage.
Aufgrund seines geringen Moleküldurchmessers stellt die Lagerung von Wasserstoff (H2) eine ganz besonders große Herausforderung dar. Die Wasserstoffmoleküle dringen in der Regel in das Gefüge des metallischen Werkstoffs ein, wo sie sich an Störstellen des Gitters festsetzen. Die damit verbundene Änderung im Metallgefüge führt zu inneren Spannungen und zur Versprödung des Metalls. Bei mechanischer Beanspruchung bilden sich Fehlstellen und Versetzungen, die bekanntermaßen "Fallen" für den Wasserstoff sind. Dadurch entstehen schließlich Risse, die sich von innen nach außen ausbreiten. Infolge dessen verspröden Wasserstoffstoffspeicher und andere metallische oder nichtmetallische Gegenstände, die über längere Zeit Wasserstoff ausgesetzt sind, und geben diffundierten Wasserstoff an die Umgebung ab.Due to its small molecular diameter, the storage of hydrogen (H 2 ) presents a particularly great challenge. The hydrogen molecules usually penetrate into the structure of the metallic material, where they attach themselves to defects of the lattice. The associated change in the metal structure leads to internal stresses and embrittlement of the metal. In mechanical stress, defects and dislocations are formed, which are known to be "traps" for the hydrogen. This eventually causes cracks that spread from the inside to the outside. As a result, hydrogen storage and other metallic or non-metallic articles that are exposed to hydrogen for a long time become brittle and release diffused hydrogen to the environment.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten zur besseren Lagerung von wasserstoffhaltigen Zusammensetzungen, v. a. von Wasserstoff, aufzuzeigen. Insbesondere sollte der Verlust an die Umgebung verhindert oder zumindest bestmöglich verringert und die Sicherheit während der Lagerung weiter erhöht werden. Gleichzeitig sollten möglichst kostengünstige Lösungen angestrebt und ganz besonders geeignete Anwendungsgebiete aufgezeigt werden.The present invention is therefore based on the object of demonstrating possibilities for better storage of hydrogen-containing compositions, especially of hydrogen. In particular, the loss to the environment should be prevented or at least minimized and the safety during storage should be further increased. At the same time should be as cost-effective Solutions are sought and particularly suitable application areas are shown.
Gelöst werden diese sowie weitere Aufgaben, die sich aus der vorstehenden Beschreibung unmittelbar ableiten lassen, durch die Bereitstellung eines Behälters mit allen Merkmalen des geltenden Patentanspruchs 1. Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des Behälters werden in den rückbezogenen Unteransprüchen unter Schutz gestellt. Die weiteren Ansprüche beschreiben besonders zweckmäßige Verfahren zur Herstellung des Behälters sowie besonders günstige Anwendungsgebiete.These and other objects, which can be derived directly from the above description, are achieved by the provision of a container having all the features of the present patent claim 1. Particularly expedient embodiments of the container are provided in the dependent claims. The further claims describe particularly expedient methods for producing the container and particularly favorable fields of application.
Die Lösung der vorliegenden Erfindung erlaubt eine vergleichsweise einfache und kosteneffektive Lagerung von wasserstoffhaltigen Zusammensetzungen, insbesondere von wasserstoffhaltigen Gasen und von Wasserstoff. Durch die Verhinderung der Versprödung der Behälter wird die Gefahr von Rissbildungen und der Verlust von gelagertem wasserstoffhaltigem Gas, insbesondere von Wasserstoff, durch die Wandung verhindert oder zumindest deutlich verringert, so dass eine vergleichsweise lange Lagerung unter vergleichsweise geringer Gefährdung der Umwelt erreicht werden kann.The solution of the present invention allows a comparatively simple and cost-effective storage of hydrogen-containing compositions, in particular of hydrogen-containing gases and of hydrogen. By preventing the embrittlement of the container, the risk of cracking and the loss of stored hydrogen-containing gas, in particular hydrogen, prevented by the wall or at least significantly reduced, so that a comparatively long storage can be achieved with relatively little environmental hazard.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter, d. h. einen Gegenstand, der in seinem Inneren einen Hohlraum aufweist, der insbesondere dem Zweck dient, seinen Inhalt von seiner Umwelt zu trennen. Der Behälter kann prinzipiell geschlossen werden, um eine wasserstoffhaltige Zusammensetzung, insbesondere ein komprimiertes wasserstoffhaltiges Gas aufzunehmen.The present invention relates to a container, d. H. an object having in its interior a cavity which serves in particular the purpose of separating its contents from its environment. The container may in principle be closed to receive a hydrogen-containing composition, in particular a compressed hydrogen-containing gas.
„Wasserstoffhaltige Zusammensetzungen" bezeichnen im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Zusammensetzungen, die in der Lage sind, molekularen Wasserstoff an die Umgebung abzugeben. Hierzu gehören insbesondere molekularer Wasserstoff (H2), physikalische Gasmischungen, die molekularen Wasserstoff enthalten, sowie Zusammensetzungen, die Wasserstoff in physikalisch gebundener Form enthalten. Der Gewichtsanteil des molekularen Wasserstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der zu lagernden Zusammensetzung, beträgt vorzugsweise mindestens 50%, bevorzugt mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%."Hydrogen-containing compositions" in the context of the present invention designate all compositions which are capable of releasing molecular hydrogen into the environment, in particular molecular hydrogen (H 2 ), physical gas mixtures containing molecular hydrogen, and compositions containing hydrogen in physically bound form Hydrogen, based on the total weight of the composition to be stored, is preferably at least 50%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 90%, in particular at least 95%.
Die konstruktiv ideale Form für den Behälter ist die Kugel und sie wird insbesondere bei sehr hohen Innendrücken oder sehr großem Volumen (Gasbehälter) als Bauform gerne gewählt. Am meisten wird jedoch die zylindrische Form verwendet. Der Mantel wird vorzugsweise durch flache oder gewölbte Böden (Klöpperböden oder Korbbogenböden) beidseitig verschlossen, wobei auf einer Seite vorzugsweise ein Ein- und Auslassventil verschraubt ist.The structurally ideal shape for the container is the ball and it is particularly preferred for very high internal pressures or very large volume (gas tank) as a design. Most, however, the cylindrical shape is used. The jacket is preferably closed on both sides by flat or curved bottoms (dished bottoms or basket bottom plates), wherein on one side preferably an inlet and outlet valve is screwed.
Die Konstruktion und Dimensionierung der Behälter genügt zweckmäßigerweise den gesetzlichen Vorschriften, insbesondere der EG-Richtlinie 97/23/EG, Artikel 1 , Abs. 2.1.1 (Druckgeräterichtlinie) und der 14. GPSGV, § 2, Abs. 1a (Druckgeräteverordnung).The construction and dimensioning of the container suitably meets the legal requirements, in particular the EC Directive 97/23 / EC, Article 1, paragraph 2.1.1 (Pressure Equipment Directive) and the 14th GPSGV, § 2, paragraph 1a (Pressure Equipment Ordinance).
Der Behälter ist vorzugsweise aus einem möglichst gasdichten Material gefertigt. Der Einsatz von unlegiertem Stahl und/oder Aluminium, insbesondere von unlegiertem Stahl hat sich in diesem Zusammenhang besonders bewährt. Ganz besonders bevorzugt werden Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, die, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, weniger als 2,06 Gew.-% Kohlenstoff und vorzugsweise weniger als 1 ,0 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,1 Gew.-% weitere von Eisen verschiedene Legierungsbestandteile enthalten.The container is preferably made of a gas-tight material as possible. The use of unalloyed steel and / or aluminum, in particular unalloyed steel has proven particularly useful in this context. Very particular preference is given to iron-carbon alloys which, based on their total weight, contain less than 2.06% by weight of carbon and preferably less than 1.0% by weight, particularly preferably less than 0.5% by weight. , In particular, contain less than 0.1 wt .-% of other alloying constituents other than iron.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Innenseite des Behälters mit mindestens einem hydridbildenden Metall beschichtet, wobei die Beschichtung möglichst die gesamte Oberfläche bedeckt, die mit der zu lagernden Zusammensetzung in Kontakt kommen kann. Von Vorteil ist auch die möglichst vollständige Beschichtung der Ventilteile, die mit der gelagerten Zusammensetzung in Kontakt treten können. Zweckmäßigerweise sind mindestens 99 % der gesamten Oberfläche, die mit der zu lagernden Zusammensetzung in Kontakt kommen kann, mit dem hydridbildenden Metall beschichtet,In the context of the present invention, the inside of the container is coated with at least one hydride-forming metal, the coating covering as much as possible the entire surface which may come into contact with the composition to be stored. Another advantage is the most complete possible coating of the valve parts that can come into contact with the stored composition. Conveniently, at least 99% of the total surface area to be stored with the Composition can come into contact, coated with the hydride-forming metal,
Hydridbildende Metalle sind an sich bekannt und bezeichnen Metalle, die in der Lage sind, Metallhydride, d. h. Verbindungen von Metallen mit Wasserstoff, zu bilden. Grundsätzlich ähneln Metallhydride Lösungen von Wasserstoff in Metallen oder Legierungen, bei welchen Wasserstoff-Moleküle auf der Oberfläche des Metalls zunächst adsorbiert und dann als elementarer Wasserstoff in das Metallgitter eingebaut werden. Dabei ist der Einbau des Wasserstoffs in das Metallgitter prinzipiell umkehrbar. Im Allgemeinen nehmen Metalle den Wasserstoff unterhalb einer bestimmten Temperatur und/oder oberhalb eines bestimmten Drucks auf und es entsteht ein Metallhydrid, wobei der Einbau (Absorption) des Wasserstoffs in das Metallgitter in der Regel mit einer starken Änderung des ursprünglichen Metallgitters einher geht. Umgekehrt setzt das Metallhydrid wieder Wasserstoff frei (Desorption), wenn die Temperatur erhöht und/oder der Druck verringert wird, wobei die Freisetzung des Wasserstoffs wiederum mit einer Änderung des Metallgitters verbunden ist. Durch die Desorption des Wasserstoffs, vor allem bei wiederholten Absorptions-Desorptions- Vorgängen (a-ß Phasenübergänge) entsteht bei den meisten Metallen ein recht sprödes Metallhydrid, das aber luft- und wasserunempfindlich ist. Dieser Effekt ist allgemein als „Wasserstoffversprödung" bekannt und tritt bei allen Wasserstoffspeichern nach dem Stand der Technik auf.Hydride-forming metals are known per se and refer to metals capable of forming metal hydrides, i. H. Compounds of metals with hydrogen, to form. In principle, metal hydrides resemble solutions of hydrogen in metals or alloys in which hydrogen molecules are first adsorbed on the surface of the metal and then incorporated into the metal grid as elemental hydrogen. The incorporation of hydrogen into the metal grid is in principle reversible. In general, metals take up the hydrogen below a certain temperature and / or above a certain pressure and a metal hydride is formed, whereby the incorporation (absorption) of the hydrogen into the metal lattice is usually accompanied by a sharp change of the original metal lattice. Conversely, the metal hydride releases hydrogen (desorption) again as the temperature is raised and / or the pressure is reduced, with the release of hydrogen in turn associated with a change in the metal lattice. Due to the desorption of hydrogen, especially in repeated absorption-desorption processes (a-ß phase transitions), a fairly brittle metal hydride is formed in most metals, but it is insensitive to air and water. This effect is commonly known as "hydrogen embrittlement" and occurs with all prior art hydrogen storage devices.
Zur Vermeidung dieser Versprödung zeichnet sich die erfindungsgemäße hydridbildende Metallbeschichtung durch eine Wasserstoff-Desorptionstemperatur von größer 6O0C, bevorzugt von größer 12O0C, insbesondere von größer 200°C aus. Dabei bezeichnet die Wasserstoff-Desorptionstemperatur die Temperatur, bei welcher ein mit Wasserstoff beladenes Metall beginnt, den Wasserstoff wieder an die Umgebung abzugeben. Die Messung der Desorptionstemperatur wird vorzugsweise bei Normaldruck (1033 mbar) unter Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Druckbehälter nach dem Stand der Technik mit z.B. einer LaMg2N i-Legierung innen beschichtet. Die LaMg2Ni-Legierung hat eine streng geordnete Kristallstruktur, die auch nach der Wasserstoff-Aufnahme erhalten bleibt. Die Wasserstoffatome dringen über die regulären Zwischenräume in das Metallgitter ein und eignen sich jeweils eines der in der Legierung frei beweglichen Elektronen an. Auf diese Weise verbinden sich die Wasserstoffatome chemisch mit den Nickelatomen: Es entstehen isolierende NiH4-Moleküle. Dieser Vorgang ist nur bei Temperaturen über 2000C reversibel. Dadurch versprödet das LaMg2Ni- Hydrid nicht und schützt als Wasserstoffbarriere das darunterliegende Behältermaterial. Es ist festzustellen, dass nicht jedes Metall zur Bildung einer derartigen Wasserstoffbarriere geeignet ist. Vielmehr kommt es darauf an, dass die Desorptionstemperatur des Metalls das erfindungsgemäße Kriterium erfüllt.To avoid this embrittlement, the hydride-forming metal coating of the invention is characterized by a hydrogen desorption temperature of greater than 6O 0 C, preferably greater than 12O 0 C, in particular of greater than 200 ° C from. In this case, the hydrogen desorption temperature denotes the temperature at which a metal laden with hydrogen begins to release the hydrogen back to the environment. The measurement of the desorption temperature is preferably carried out under atmospheric pressure (1033 mbar) under a nitrogen atmosphere. Within the scope of a particularly preferred embodiment of the present invention, a pressure vessel according to the prior art is internally coated with, for example, a LaMg 2 Ni alloy. The LaMg 2 Ni alloy has a strictly ordered crystal structure, which is retained even after hydrogen uptake. The hydrogen atoms penetrate into the metal lattice via the regular interstices and in each case acquire one of the electrons which are freely mobile in the alloy. In this way, the hydrogen atoms combine chemically with the nickel atoms: This results in insulating NiH 4 molecules. This process is reversible only at temperatures above 200 0 C. As a result, the LaMg 2 Ni- hydride does not embrittle and protects the underlying container material as a hydrogen barrier. It should be noted that not every metal is suitable for forming such a hydrogen barrier. Rather, it is important that the desorption of the metal meets the criterion of the invention.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ganz besonders geeignete hydridbildende Metalle umfassen hydridbildende metallische Elemente, wie z. B. Palladium oder Magnesium, hydridbildende intermetallische Verbindungen, wie z.B. ZrMn2, LaNi5 oder Mg2Ni, und hydridbildende Legierungen, wie z. B. LaMg2Ni, TiNi-Ti2Ni oder Mg-Mg2Ni. Weiterhin sind auch hydridbildende Alkali-Aluminium- Verbindungen, die sog. Alanate bilden können, besonders vorteilhaft.For the purposes of the present invention, particularly suitable hydride-forming metals include hydride-forming metallic elements, such as. As palladium or magnesium, hydride-forming intermetallic compounds, such as ZrMn 2 , LaNi 5 or Mg 2 Ni, and hydride-forming alloys, such as. B. LaMg 2 Ni, TiNi-Ti 2 Ni or Mg-Mg 2 Ni. Furthermore, hydride-forming alkali aluminum compounds which can form so-called. Alanates are particularly advantageous.
Die Dicke der hydridbildenden Metallschicht ist bevorzugt kleiner 1 mm, vorzugsweise kleiner 50 μm, ganz besonders bevorzugt kleiner 1 μm, insbesondere kleiner 50 nm. Aus Gründen der mechanischen Sicherheit sollte die Dicke von 10 nm möglichst nicht unterschritten werden. Bei Schichtdicken größer 1 mm kann es problematische Spannungen wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten geben.The thickness of the hydride-forming metal layer is preferably less than 1 mm, preferably less than 50 .mu.m, very particularly preferably less than 1 .mu.m, in particular less than 50 nm. For reasons of mechanical safety, the thickness of 10 nm should preferably not be undershot. For layer thicknesses greater than 1 mm, there may be problematic stresses due to different thermal expansion coefficients.
Das Aufbringen der hydridbildenden- Metallschicht kann auf an sich bekannte Weise erfolgen. Zweckmäßigerweise wird zunächst das Metall auf der Innenseite des Behälters aufgebracht, vorzugsweise durch Bedampfen, Beschichten aus der Flüssigphase, insbesondere durch chemische Abscheidung oder physikalische Abscheidung (Schmelztauchen von Metall), elektrochemische Beschichtung (Abscheidung von Metallen aus Lösungen ihrer Salze an der Kathode), Gasphasenabscheidung, insbesondere durch chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition, CVD; Schichtbestandteile kommen aus der Gasphase) oder physikalische Gasphasenabscheidung (physical vapor deposition, PVD; Schichtbildung durch Feststoffe oder Gase), Kathodenzerstäubung (Sputter-Prozess), Plattieren, thermisches Spritzen (Schmelzen pulverförmiger Metalle in einem Brenner zu Tröpfchen, die mit hoher Geschwindigkeit auf das zu beschichtende Material treffen und dort eine Schicht bilden) oder Verdampfung durch Elektronenstrahl.The application of the hydride-forming metal layer can be carried out in a manner known per se. Advantageously, the metal is first applied to the inside of the container, preferably by vapor deposition, coating from the liquid phase, in particular by chemical deposition or physical Deposition (hot dip of metal), electrochemical coating (deposition of metals from solutions of their salts at the cathode), vapor deposition, in particular by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) Film formation by solids or gases), sputtering, plating, thermal spraying (melting of powdered metals in a burner into droplets that strike and form a layer at high speed on the material to be coated) or electron beam evaporation.
Die so aufgebrachte Schicht setzt sich bei der Erstbefüllung des Behälters mit einer wasserstoffhaltigen Zusammensetzung in Metallhydrid um. In der ersten Reaktionsphase, der sogenannten σ-Phase werden an der Metalloberfläche katalytisch gespaltene Wasserstoffmoleküle, also Wasserstoffatome, als Einlagerungs- oder Zwischengitteratome in das Metallgitter gelöst. Erhöht sich nun den Druck im Druckbehälter, erhöht sich auch die Wasserstoffkonzentration im Metallgitter bzw. in der intermetallischen Bindung. Ist eine Sättigung der σ-Phase erreicht, bildet sich das Metallhydrid. Diese wird ß-Phase genannt. Da diese Reaktion exotherm verläuft, sollte bei dickeren Schichten die Reaktionswärme abgeführt werden, um einen Stillstand der Reaktion zu vermeiden. Diese yff-Phase ist im Fall der erfindungsgemäßen Metallhydridbeschichtung mit einer Desorptionstemperatur größer 6O0C, z. B. einer LaMg2Ni-Legierung, bis zu dieser Desorptionstemperatur stabil. Druck- und Temperaturschwankungen unterhalb der Desorptionstemperatur schaden der Wasserstoffbarriere nicht.The layer thus applied settles in the first filling of the container with a hydrogen-containing composition in metal hydride. In the first reaction phase, the so-called σ-phase, catalytically split hydrogen molecules, that is to say hydrogen atoms, are dissolved into the metal lattice as interstitial or interstitial atoms on the metal surface. If the pressure in the pressure vessel now increases, the hydrogen concentration in the metal grid or in the intermetallic bond also increases. When saturation of the σ phase is reached, the metal hydride forms. This is called the beta phase. Since this reaction is exothermic, the heat of reaction should be dissipated with thicker layers in order to avoid a standstill of the reaction. This yff phase is in the case of the metal hydride coating according to the invention with a desorption temperature greater than 6O 0 C, z. B. a LaMg2Ni alloy, stable up to this desorption temperature. Pressure and temperature fluctuations below the desorption temperature do not harm the hydrogen barrier.
Bei Bedarf kann unter der hydridbildenden Metallschicht eine Ausgleichsschicht vorgesehen werden, um eventuelle Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Behälter und der hydridbildenden Metallschicht und/oder dem zu bildenden Metallhydrid auszugleichen. Zu diesem Zweck liegt der thermische Ausdehnungskoeffizient der Ausgleichsschicht vorzugsweise zwischen dem des zu bildenden Metallhydrids und dem des Behältermaterials.If necessary, a leveling layer may be provided below the hydride-forming metal layer to compensate for any differences in thermal expansion coefficient between the vessel and the hydride-forming metal layer and / or the metal hydride to be formed. For this purpose, the thermal expansion coefficient of the compensation layer preferably between that of the metal hydride to be formed and that of the container material.
Zum weiteren mechanischen Schutz der Wasserstoffbarriere kann die hydridbildende Metallschicht mit einer Polymer- oder Metallschicht überzogen werden. Das Aufbringen der Polymer- oder Metallschicht erfolgt nach Methoden des Standes der Technik.For further mechanical protection of the hydrogen barrier, the hydride-forming metal layer can be coated with a polymer or metal layer. The application of the polymer or metal layer is carried out by methods of the prior art.
Darüber hinaus weist der Behälter der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein oder mehrere Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion auf, um den Behälter vor unzulässigen Betriebsbedingungen (Überschreitung des Auslegungsdrucks oder - temperatur) zu schützen. Für diese Zwecke geeignete Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion sind an sich bekannt und umfassen insbesondere die vorstehend genannten Teile.In addition, the container of the present invention preferably includes one or more safety-related accessories to protect the container from improper operating conditions (exceeding the design pressure or temperature). For this purpose suitable safety accessories are known per se and include in particular the aforementioned parts.
Das Befüllen des Behälters kann auf an sich bekannte Weise erfolgen.The filling of the container can be done in a known per se.
Der erfindungsgemäße Behälter eignet sich insbesondere als Druckbehälter für die Lagerung von komprimierten wasserstoffhaltigen Gasen. Weiterhin kann er auch als sogenannter „Metallhydridspeicher" eingesetzt werden. Dabei wird ein Metall oder eine Metalllegierung in den erfindungsgemäßen Behälter eingebracht und der Wasserstoff in diesem Metall oder dieser Metalllegierung gelöst gespeichert. Es bildet sich aus dem Metall und dem Wasserstoff eine physikalische Verbindung, das Metallhydrid. Das Metall oder die Metalllegierung wird durch Druck mit Wasserstoff beladen. Durch Druckerniedrigung und leichte Wärmezufuhr kann der Wasserstoff wieder ausgetrieben werden.The container according to the invention is particularly suitable as a pressure vessel for the storage of compressed hydrogen-containing gases. Furthermore, it can also be used as a so-called "metal hydride reservoir." A metal or a metal alloy is introduced into the container according to the invention and the hydrogen is dissolved in this metal or metal alloy Metal hydride: The metal or metal alloy is loaded with hydrogen by pressure, which can be expelled again by reducing the pressure and applying light heat.
Zumindest während der Be- und Entladungszeiten herrscht bei dieser Speicherart nach dem Stand der Technik ein Wasserstoffüberdruck, der zu den bekannten Schädigungen führt. Zweckmäßigerweise wird die Wasserstoffbarriere daher besonders vor mechanischer Beschädigung, z. B. durch eine Polymerschicht, geschützt. Das Gleiche wie für den Metallhydridspeicher gilt auch für die Wasserstoffspeicherung mittels „Nanoröhrchen", „porösen Nanowürfeln", „metalldotierten Polymeren" und weitere ähnliche Speichermedien. Weitere Details zu derartigen Medien können der gängigen Fachliteratur, insbesondere M. Hirscher, M. Becher, J. Nanoscience, Nanotech. 2003, Vol. 3, No 1/2; P. J. F. Harris: Carbon Nanotubes and related Structures; K. Atkinson et al. Fuel CeIIs Bulletin, 28, 9-12, 2002; A. C. Dillon et al., NREL, CP-610-32405, 2002; T. Yildirim, S. Ciraci, Phys. Rev. Let. 94, 175501 , 2005; T. Appl. Phys. A 72, 129, 2001 ; M. Hirscher, M. Becher, Hydrogen Storage in Carbon Nanotubes; O. M. Yaghi et al., Science, VoI 300, 2003; http://www.kompetenzcluster.org/cn/nanotechnik/leuchttuerme/single-view- leuchttuerme/article/816/316/; http://www.3sat.de/3sat.php?http://www.3sat.de/nano/cstuecke/83664/index.html; http://www.heise.de/tp/r4/artikel/24/24184/1.html; Transition-Metal-Ethylene Complexes as High-Capacity Hydrogen-Storage Media E. Durgun, S. Ciraci, W. Zhou, and T. Yildirim; http://www.nanowelten.de/ausstellung/katalog_more.asp?Exponat=M24_Nanotub es; C. Liu u. a., Science 286 (1999) 1127-9 entnommen werden, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.At least during the loading and unloading times prevails in this type of memory according to the prior art, a hydrogen overpressure, which leads to the known damage. Appropriately, the hydrogen barrier is therefore particularly against mechanical damage, eg. B. by a polymer layer protected. The same as for the metal hydride storage also applies to the hydrogen storage by means of "nanotubes", "porous nanocubes", "metal-doped polymers" and other similar storage media Further details on such media can be found in the current literature, in particular M. Hirscher, M. Becher, J Nanoscience, Nanotech, 2003, Vol 3, No 1/2; PJF Harris: Carbon Nanotubes and related Structures; K. Atkinson et al., Fuel CeIIs Bulletin, 28, 9-12, 2002; AC Dillon et al., NREL Rev. Let., 94, 175501, 2005; T. Appl., Phys., A, 72, 129, 2001; M. Hirscher, M. Becher, T., et al. Hydrogen Storage in Carbon Nanotubes; OM Yaghi et al., Science, VoI 300, 2003; http://www.kompetenzcluster.org/cn/nanotechnik/leuchttuerme/single-view-lighthouse/article/816/316/; //www.3sat.de/3sat.php?http://www.3sat.de/nano/cstuecke/83664/index.html; http://www.heise.de/tp/r4/artikel/24/ 24184 / 1.html; Transition Metal Ethylene Complexes as High Capac ity Hydrogen Storage Media E. Durgun, S. Ciraci, W. Zhou, and T. Yildirim; http://www.nanowelten.de/ausstellung/katalog_more.asp?Exponat=M24_Nanotub es; Liu et al., Science 286 (1999) 1127-9, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
Die Desorptionstemperatur des Wasserstoff-Speichermaterials (Metallhydridspeicher, „Nanoröhrchen", „porösen Nanowürfel", „metalldotierte Polymere" usw.) ist zweckmäßigerweise kleiner als die Desorptionstemperatur der erfindungsgemäßen hydridbildenden Beschichtung und ist vorzugsweise kleiner 12O0C, besonders bevorzugt kleiner 1000C, insbesondere kleiner 8O0C. Sie wird zweckmäßigerweise ebenfalls bei Normaldruck (1033 mbar) unter Stickstoffatmosphäre bestimmt.The desorption temperature of the hydrogen storage material (metal hydride storage, "nanotubes", "porous nanocubes", "metal-doped polymers", etc.) is suitably smaller than the desorption temperature of the hydride-forming coating according to the invention and is preferably less than 12O 0 C, more preferably less than 100 0 C, in particular smaller 8O 0 C. It is conveniently also determined at atmospheric pressure (1033 mbar) under a nitrogen atmosphere.
Die Lagerung des erfindungsgemäßen, mit einer Metallhydridschicht versehenen Behälters unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Zweckmäßigerweise wird jedoch während der Nutzungsdauer des Behälters die beabsichtigte oder unbeabsichtigte Erwärmung des Metallhydrids, das sich aus der hydridbildenden Metallbeschichtung gebildet hat, auf eine Temperatur oberhalb der Wasserstoff- Desorptionstemperatur des Metallhydrids möglichst vermieden.The storage of the container according to the invention provided with a metal hydride layer is not particularly limited. Conveniently, however, during the useful life of the container, the intended or unintentional heating of the metal hydride, which has formed from the hydride-forming metal coating, to a temperature above the hydrogen desorption temperature of the metal hydride avoided as possible.
Die erfindungsgemäßen Wasserstoff-Behälter sind so dicht, dass sie mit der Post verschickt werden könnten und das Abstellen von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen in Garagen erlaubt werden könnte. The hydrogen containers according to the invention are so dense that they could be sent by post and the storage of hydrogen-powered vehicles in garages could be allowed.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Behälter zur Lagerungen von wasserstoffhaltigen Zusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Behälters mit mindestens einem hydridbildenden Metall beschichtet ist, das eine Wasserstoff- Desorptionstemperatur größer 6O0C aufweist.1. Container for storage of hydrogen-containing compositions, characterized in that the inside of the container is coated with at least one hydride-forming metal having a hydrogen desorption temperature greater than 6O 0 C.
2. Behälter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mindestens 99 % der gesamten Oberfläche bedeckt, die mit der zu lagernden Zusammensetzung in Kontakt kommen kann.2. A container according to claim 1, characterized in that the coating covers at least 99% of the total surface, which may come into contact with the composition to be stored.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hydridbildende Metall Palladium, Magnesium, ZrMn2, LaNi5, Mg2Ni1 LaMg2Ni, TiNi-Ti2Ni, Mg-Mg2Ni oder ein Alanat-bildendes Metall umfasst.3. Container according to claim 1 or 2, characterized in that the hydride-forming metal palladium, magnesium, ZrMn 2 , LaNi 5 , Mg 2 Ni 1 LaMg 2 Ni, TiNi-Ti 2 Ni, Mg-Mg 2 Ni or an alanate-forming Metal covers.
4. Behälter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hydridbildende Metall eine Wasserstoff- Desorptionstemperatur unter Normaldruck von größer 90°C hat.4. Container according to at least one of the preceding claims, characterized in that the hydride-forming metal has a hydrogen desorption temperature under normal pressure of greater than 90 ° C.
5. Behälter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung zwischen 10 nm und 1 mm dick ist.5. Container according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coating is between 10 nm and 1 mm thick.
6. Behälter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter der hydridbildenden Metallschicht eine Ausgleichsschicht angeordnet ist, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen dem des Metallhydrids und dem des Behältermaterials liegt.6. A container according to at least one of the preceding claims, characterized in that below the hydride-forming metal layer, a leveling layer is arranged, whose thermal expansion coefficient is between that of the metal hydride and that of the container material.
7. Behälter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über der hydridbildenden Metallschicht eine Schutzschicht angeordnet ist.7. Container according to at least one of the preceding claims, characterized in that a protective layer is disposed over the hydride-forming metal layer.
8. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Behälter auf seiner Innenseite mit einer hydridbildenden Metallschicht versieht.8. A process for producing a container according to at least one of the preceding claims, characterized in that one has a Provide container on its inside with a hydride-forming metal coating.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Metall durch Bedampfen, Beschichten aus der Flüssigphase, elektrochemische Beschichtung, Gasphasenabscheidung, Kathodenzerstäubung, Plattieren, thermisches Spritzen oder Verdampfung durch Elektronenstrahl aufbringt.9. The method according to claim 8, characterized in that applying the metal by vapor deposition, coating from the liquid phase, electrochemical coating, vapor deposition, sputtering, plating, thermal spraying or evaporation by electron beam.
10. Verwendung eines Behälters nach mindestens einem der Ansprüche 1-7 zur Lagerung von komprimierten wasserstoffhaltigen Gasen.10. Use of a container according to at least one of claims 1-7 for the storage of compressed hydrogen-containing gases.
11. Verwendung eines Behälters nach mindestens einem der Ansprüche 1 zur Lagerung von Metallhydriden.11. Use of a container according to at least one of claims 1 for the storage of metal hydrides.
12. Verwendung eines Behälters nach mindestens einem der Ansprüche 1-7 zur Lagerung von mit Wasserstoff beladenen Nanoröhrchen, mit Wasserstoff beladenen porösen Nanowürfeln und/oder mit Wasserstoff beladenen metalldotierten Polymeren.12. Use of a container according to at least one of claims 1-7 for the storage of hydrogen-loaded nanotubes, loaded with hydrogen porous nanocubes and / or hydrogen-loaded metal-doped polymers.
13. Behälter zur Lagerungen von wasserstoffhaltigen Zusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Behälters mit mindestens einem Metallhydrid beschichtet ist, das eine Wasserstoff- Desorptionstemperatur größer 6O0C aufweist.13. A container for storage of hydrogen-containing compositions, characterized in that the inside of the container is coated with at least one metal hydride having a hydrogen desorption temperature greater than 6O 0 C.
14. Behälter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer wasserstoffhaltigen Zusammensetzung zumindest teilweise gefüllt ist. 14. A container according to claim 13, characterized in that it is at least partially filled with a hydrogen-containing composition.
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