WO2015169740A1 - Wasserstoffspeicherelement für einen wasserstoffspeicher - Google Patents

Wasserstoffspeicherelement für einen wasserstoffspeicher Download PDF

Info

Publication number
WO2015169740A1
WO2015169740A1 PCT/EP2015/059706 EP2015059706W WO2015169740A1 WO 2015169740 A1 WO2015169740 A1 WO 2015169740A1 EP 2015059706 W EP2015059706 W EP 2015059706W WO 2015169740 A1 WO2015169740 A1 WO 2015169740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogen
hydrogen storage
heat
storage element
element according
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/059706
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Antonio Casellas
Klaus Dollmeier
Eberhard Ernst
René LINDENAU
Anastasia Özkan
Lars Wimbert
Original Assignee
Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh
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 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh filed Critical Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh
Priority to CN202210360188.5A priority Critical patent/CN115403007A/zh
Priority to JP2016566653A priority patent/JP6612262B2/ja
Priority to CN201580035527.0A priority patent/CN106458578A/zh
Priority to US15/307,142 priority patent/US20170044011A1/en
Priority to EP15720967.7A priority patent/EP3140248A1/de
Publication of WO2015169740A1 publication Critical patent/WO2015169740A1/de
Priority to US16/673,088 priority patent/US11572272B2/en

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
    • C01B3/0005—Reversible 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
    • C01B3/001—Reversible 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 characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
    • 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
    • C01B3/0005—Reversible 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
    • C01B3/001—Reversible 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 characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0078—Composite solid storage mediums, i.e. coherent or loose mixtures of different solid constituents, chemically or structurally heterogeneous solid masses, coated solids or solids having a chemically modified surface region
    • 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
    • C01B3/0005—Reversible 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
    • C01B3/001—Reversible 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 characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0021—Carbon, e.g. active carbon, carbon nanotubes, fullerenes; Treatment thereof
    • 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
    • C01B3/0005—Reversible 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
    • C01B3/001—Reversible 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 characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0084—Solid storage mediums characterised by their shape, e.g. pellets, sintered shaped bodies, sheets, porous compacts, spongy metals, hollow particles, solids with cavities, layered solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • 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 present patent application claims the priority of German patent application 10 2014 006 372.0, the content of which is hereby incorporated by reference into the subject matter of the present patent application.
  • the present invention relates to a hydrogen storage comprising a hydrogen-permeable structure and a process for producing a layer structure.
  • This mixture is, for example, pressed axially into cylinders or disks or blocks or plates and inserted into a vessel, in particular a tank.
  • a mixture of very low-density expanded graphite is mixed with the hydrogenatable metal or the metal hydride, so that the expanded graphite aligns by the axial pressing transversely / at right angles to the pressing direction. This creates a high thermal conductivity transverse to the pressing direction.
  • EP-A-1 348 527, EP-A-2 221 131, EP-A-1 407 877 and JP-A-60162702 disclose methods and apparatus for producing components using forming tools in which powders of at least two different ones Compositions are filled in a forming tool or in a cavity of a forming tool, further such methods are described for example in DE-B-10 2009 005 859, DE-A-10 2010 015 016, DE-T-60 2004 005 070 and WO-A -2013/036982 known.
  • the hydrogen storage element comprises a thermally conductive material which is in thermal contact with the hydrogen-storing first material.
  • these two materials interlock, ie they do not lie side by side as pure layers.
  • the thermally conductive second material protrudes into partial regions into the hydrogen-storable first material, that is to say in this respect it has a different three-dimensional distribution within the hydrogen storage element.
  • This three-dimensional distribution can be regular, repetitive structures which does not necessarily have to be the case.
  • the second material is a foil or a band which projects in sections from the foil or strip plane.
  • the heat-conducting second material As a result of the three-dimensional distribution of the heat-conducting second material according to the invention, its surface, which is in thermal contact with the hydrogen-storable first material, thus increases, which leads to a good dissipation of heat during the hydrogenation or supply of heat during dehydrogenation.
  • the extent of the heat-conducting second material within the compact thus takes place both in the X and Y directions, ie in the direction of the position of the second material, and in the Z direction, ie. towards the succession of multiple layers of first and second material.
  • Particularly advantageous are different three-dimensional distributions of the second material, if this has a helical shape. The helix or helical second material passes through the compact, so to speak, and is therefore in thermal connection with the hydrogen-storing first material via a large surface contact.
  • a hydrogen storage which has a hydrogen-permeable structure, preferably a porous structure, which is contained as a compressed component in the hydrogen storage and serves to flow through a hydrogen-containing gas.
  • the invention relates to a layered structure of hydrogen storage devices, preferably metal hydride reservoirs, with graphite layers having good thermal conductivity, so that the graphite can dissipate the large amounts of heat during hydrogenation of the hydrogen storage device and supply it during dehydrogenation.
  • One of the layers of the layered structure mainly has at least one of the following functions: primary hydrogen storage, primary heat conduction, and / or primary gas feedthrough. It is among the functions "primary hydrogen storage”, “primary heat conduction” and / or “primary gas feedthrough” means that the respective layer performs at least one of these functions as a main task in the one area of the composite material compact.
  • a layer is used primarily for hydrogen storage, but at the same time is also able to provide at least some thermal conductivity available. It can be provided that at least one other layer is present, which primarily assumes a heat conduction, which means that over this layer largely the amount of heat is derived from the compressed composite material.
  • the primary gas-carrying layer can be used, through which, for example, the hydrogen is introduced into the composite of materials but is also conducted out, for example. In this case, however, heat can also be taken along via the fluid flowing through.
  • hydrogen storage unit describes a storage container in which by means of hydrogen storage elements or components which for the most part remain inherently stable in shape and which are e.g. in disk, block, tablet or pellet form, hydrogen can be stored.
  • conventional methods for storage and storage of hydrogen can be used, for example compressed gas storage, such as storage in pressure vessels by compression with compressors or liquid gas storage, such as storage in liquefied form by cooling and compression.
  • compressed gas storage such as storage in pressure vessels by compression with compressors or liquid gas storage, such as storage in liquefied form by cooling and compression.
  • Other alternative forms of storage of hydrogen are based on solids or liquids, for example metal hydride storage, such as storage as a chemical bond between hydrogen and a metal or alloy, or adsorption storage, such as adsorptive storage of hydrogen in highly porous materials.
  • metal hydride storage such as storage as a chemical bond between hydrogen and a metal or alloy
  • adsorption storage such as adsorptive storage of hydrogen in highly porous materials.
  • hydrogen storage is also
  • each having a hydrogen storage capacity component of any geometry eg. B. in disc, cylinder, block, plate or the like.
  • One or more such prefabricated hydrogen storage components are placed in the (pressurized) container of a hydrogen storage.
  • layers describes that preferably one material, but also two or more layers of material are arranged and these layers of material can be delimited from their immediate surroundings. For example, different materials can be poured one after the other loosely one over the other so that adjacent layers touch each other directly.
  • the hydrogenatable layer is disposed immediately adjacent to a thermally conductive layer, so that the resulting heat in the hydrogen uptake and / or hydrogen release from the hydrogenatable material can be delivered directly to the adjacent layer.
  • One of the layers can be produced, for example, by spraying.
  • a method is suitable, which is known in other areas under the name Wet Powder Spraying.
  • Wet Powder Spraying a method for the production of coatings
  • WO-A-2008 006 796 again shows how a material can be processed. There, however, no hydrogenatable material has been used, let alone a hydrogen storage or a layer made for it.
  • a further possibility, how a layer can be formed provides that preferably surface-coated fibers are combined into bundles. These bundles are stretched, for example, and then cut to obtain, for example, a layer of short fibers.
  • the surface coating is preferably hydrogen-permeable. If the material of the fibers is hydrogen-storing, the coating can in particular provide protection against oxidation.
  • a hydrogen storage having a first material and a second material spatially separate from one another, each forming separate layers adjacent to each other, preferably abutting one another, the first material comprising a primary hydrogen storage material and the second material a primary is thermally conductive material, wherein the primary heat-conducting material preferably extends from the interior of the hydrogen storage element to the outside.
  • a further development of the hydrogen storage device provides, for example, for a gradient to be formed between the first and the second layer, along which a transition from the first to the second layer takes place via a change in the respective material fraction (density fraction) of the first and second materials.
  • a gradient can be effected, for example, by moving a rod, with a plurality of rods through a comb or by generally a contact element with a different geometry in the materials of the first and the second layer, if this is not further processed, for. B. are not yet pressed together pressed.
  • the targeted gradient formation makes it possible in particular to be able to provide a large heat transfer surface between the first and the second material.
  • a further embodiment of the hydrogen storage device comprises components in the form of a core-shell structure in which the core comprises a first material and the shell comprises a second material different therefrom, wherein the first material and / or the second material is a hydrogen-storing material preferably, the components are selected from the group comprising powders, granules, flakes, fibers and / or other geometries.
  • the hydrogen storage element comprises the second material of the jacket in the form of a polymer which is at least hydrogen-permeable.
  • the hydrogen storage component has a structure in which the core has a primary heat-conducting material and the jacket is a primary hydrogen-storing material.
  • the core has a primary hydrogen-storing material and the jacket is a primary heat-conducting material, wherein the heat-conductive material is hydrogen-permeable.
  • the hydrogen-storing material preferably has a hydrogen-permeable coating which prevents oxidation of the hydrogen-storing material, the coating preferably being hydrogen-storing. This coating can alternatively serve to prevent oxidation or in addition to the cohesion, so the mechanical connection of the present example in particulate hydrogenation material.
  • good optical, mechanical, thermal and / or chemical properties can be assigned to the material by the matrix.
  • hydrogen storage by the polymer may have good temperature resistance, resistance to the surrounding medium (oxidation resistance, corrosion resistance), good conductivity, good hydrogen uptake and storage capability, or other properties such as mechanical strength which would otherwise be absent
  • the polymer could not be used.
  • polymers which, for example, do not allow the storage of hydrogen but allow high elongation such as, for example, polyamide or polyvinyl acetates.
  • the polymer may be a homopolymer or a copolymer.
  • Copolymers are polymers composed of two or more different monomer units. Copolymers consisting of three different monomers are called terpolymers.
  • the polymer may also comprise a terpolymer.
  • the polymer (homopolymer) preferably has a monomer unit which preferably contains at least one heteroatom selected from sulfur, oxygen, nitrogen and phosphorus in addition to carbon and hydrogen, so that the polymer obtained is not completely nonpolar in contrast to, for example, polyethylene. Also, at least one halogen atom selected from chlorine, bromine, fluorine, iodine and astatine may be present.
  • the polymer is a copolymer and / or a terpolymer in which at least one monomer unit in addition to carbon and hydrogen further we- at least one heteroatom selected from sulfur, oxygen, nitrogen and phosphorus and / or at least one halogen atom selected from chlorine, bromine, fluorine, iodine and astatine. It is possible that two or more monomer units have a corresponding heteroatom and / or halogen atom.
  • the polymer preferably has adhesive properties with respect to the hydrogen storage material. This means that it adheres well to the hydrogen storage material itself and thus forms a matrix which stably adheres to the hydrogen storage material even under loads as they occur during hydrogen storage.
  • the adhesive properties of the polymer enable stable incorporation of the material into a hydrogen reservoir and positioning of the material at a defined location in the hydrogen reservoir for as long a period as possible, ie, over several cycles of hydrogen storage and hydrogen release.
  • One cycle describes the process of a single hydrogenation and subsequent dehydration.
  • the hydrogen storage material should preferably be stable over at least 500 cycles, in particular over at least 1000 cycles in order to be able to use the material economically.
  • Stable in the sense of the present invention means that the amount of hydrogen that can be stored and the rate at which the hydrogen is stored, even after 500 or 1000 cycles, substantially corresponds to the values at the beginning of the use of the hydrogen storage.
  • stable means that the hydrogenatable material is maintained at least approximately at the position within the hydrogen storage where it was originally placed in the reservoir. Stable in particular is to be understood that there are no segregation effects during the cycles in which finer particles separate and remove coarser particles.
  • the hydrogen storage material of the present invention is particularly a low-temperature hydrogen storage material.
  • temperatures of up to 150 ° C occur.
  • a polymer which is used for the matrix of a corresponding hydrogen storage material must be stable at these temperatures.
  • a preferred polymer therefore does not decompose to a temperature temperature of 180 ° C, in particular up to a temperature of 165 ° C, in particular of up to 145 ° C.
  • the polymer is a polymer having a melting point of 100 ° C or more, especially 105 ° C or more, but less than 150 ° C, especially less than 140 ° C, especially 135 ° C or less.
  • the density of the polymer, determined according to ISO 1183 at 20 ° C. is preferably 0.7 g / cm 3 or more, in particular 0.8 g / cm 3 or more, preferably 0.9 g / cm 3 or more but not more than 1 , 3 g / cm 3 , preferably not more than 1.25 g / cm 3 , in particular 1.20 g / cm 3 or less.
  • the tensile strength according to ISO 527 is preferably in the range from 10 MPa to 100 MPa, in particular in the range from 15 MPa to 90 MPa, particularly preferably in the range from 15 MPa to 80 MPa.
  • the tensile modulus according to ISO 527 is preferably in the range from 50 MPa to 5000 MPa, in particular in the range from 55 MPa to 4500 MPa, particularly preferably in the range from 60 MPa to 4000 MPa.
  • the polymer is selected from EVA, PMMA, EEAMA and mixtures of these polymers.
  • EVA ethyl vinyl acetate
  • Typical EVA are solid at room temperature and have a tensile elongation of up to 750%.
  • EVA are resistant to stress cracking.
  • EVA has the following general formula (I): (Formula (I))
  • EVA preferably has a density of 0.9 g / cm 3 to 1.0 g / cm 3 (according to ISO 1183).
  • the yield stress according to ISO 527 is in particular from 4 to 12 MPa, preferably from 5 MPa to 10 MPa, especially from 5 to 8 MPa.
  • Particularly suitable are those EVA which have a tensile strength (according to ISO 527) of more than 12 MPa, in particular more than 15 MPa, and less than 50 MPa, in particular less than 40 MPa, in particular of 25 MPa or less.
  • the elongation at break (according to ISO 527) is in particular> 30% or> 35%, especially> 40% or 45%, preferably> 50%.
  • the tensile modulus of elasticity is preferably in the range from 35 MPa to 120 MPA, especially from 40 MPa to 100 MPa, preferably from 45 MPa to 90 MPa, in particular from 50 MPa to 80 MPa.
  • Suitable EVA are registered names, for example, by the company axalta Coating Systems LLC under the Han Coathylene ® CB 3547 sold.
  • Polymethyl methacrylate is a synthetic, transparent, thermoplastic material having the following general structural formula (II):
  • the glass transition temperature is dependent on the molecular weight at about 45 ° C to 130 ° C.
  • the softening temperature is preferably 80 ° C to 120 ° C, especially 90 ° C to 110 ° C.
  • the thermoplastic copolymer is characterized by its resistance to weathering, light and UV radiation.
  • PMMA preferably has a density of 0.9 to 1.5 g / cm 3 (according to ISO 1183), in particular from 1.0 g / cm 3 to 1.25 g / cm 3 .
  • the elongation at break (according to ISO 527) is in particular ⁇ 10%, especially ⁇ 8%, preferably ⁇ 5%.
  • the tensile modulus of elasticity is preferably in the range from 900 MPa to 5000 MPa, preferably from 1200 to 4500 MPa, in particular from 2000 MPa to 4000 MPa.
  • Suitable PMMA are offered for example by the company Ter Hell Plastics GmbH, Bochum, Germany, under the trade name 7M Plexiglas ® granules
  • EEAMA is a terpolymer of ethylene, acrylic ester and maleic anhydride monomer units.
  • EEAMA has a melting point of about 102 ° C, depending on the molecular weight. It preferably has a relative density at 20 ° C. (DIN 53217 / ISO 2811) of 1.0 g / cm 3 or less and 0.85 g / cm 3 or more.
  • Suitable EEAMA be marketed under the trade name Coathylene ® TB3580 by the company axalta Coating Systems LLC.
  • the composite material essentially comprises the hydrogen storage material and the matrix.
  • the weight fraction of the matrix based on the total weight of the composite material is preferably 10% by weight or less, in particular 8% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and is preferably at least 1% by weight and in particular at least 2 wt .-% to 3 wt .-%. It is desirable to keep the proportion by weight of the matrix as low as possible.
  • the matrix is capable of storing hydrogen, the hydrogen storage capacity is still not as pronounced as that of the hydrogen storage material itself. However, the matrix is necessary to minimize or completely avoid any oxidation of the hydrogen storage material that may occur and to prevent hydrogen storage To ensure cohesion between the particles of the material.
  • the matrix is a polymer having a low crystallinity.
  • the crystallinity of the polymer can significantly change the properties of a material.
  • the properties of a semi-crystalline plant Stoffes are determined by both the crystalline and the amorphous regions of the polymer. This shows a certain correlation with composite materials, which are also made up of several substances. For example, as the density increases, the stretchability of the matrix decreases.
  • the matrix can also be in the form of prepregs.
  • Prepreg is the English short form for preimpregnated fibers (American: preimpregnated fibers), in English: "preimpregnated fibers”.
  • Prepregs are semi-finished with a polymer pre-impregnated (semi-finished), which are cured for the production of components under temperature and pressure.
  • Suitable polymers are those having a high viscosity but not polymerized thermoset plastic matrix.
  • the preferred polymers according to the present invention may also be in the form of a prepreg.
  • the fibers contained in the prepreg can be in the form of a pure unidirectional layer, as a fabric or a scrim.
  • the prepregs according to the invention can also be comminuted and processed as flakes or chips together with the hydrogenatable material to form a composite material.
  • the polymer can either be in the form of a liquid which is brought into contact with the hydrogenatable material. Liquid means that either the polymer is melted. However, according to the invention, it is also included that the polymer is dissolved in a suitable solvent, the solvent being removed again after preparation of the composite material, for example by evaporation. However, it is also possible that the polymer is in the form of a granulate which is mixed with the hydrogenatable material. By compacting the composite material, the polymer softens, resulting in the formation of the matrix in which the hydrogenatable material is embedded.
  • the polymer is used in the form of particles, that is to say as granules, these preferably have an x 50 particle size (volume-based particle size) in the range from 30 ⁇ m to 60 ⁇ m, in particular from 40 ⁇ m to 45 ⁇ m.
  • the x 90 particle size is in particular 90 pm or less, preferably 80 pm or less.
  • the hydrogenatable material can take up the hydrogen and release it again when needed.
  • the material comprises particulate materials in any 3-dimensional configuration, such as particles, granules, fibers, preferably cut fibers, flakes and / or other geometries.
  • the material may also be plate-shaped or powder-like. It is not necessary that the material has a uniform configuration. Rather, the design may be regular or irregular. Particles in the sense of the present invention are, for example, approximately spherical particles as well as particles with an irregular, angular outer shape.
  • the surface may be smooth, but it is also possible that the surface of the material is rough and / or has unevenness and / or depressions and / or elevations.
  • a hydrogen storage may comprise the material in only one specific 3-dimensional configuration, so that all particles of the material have the same spatial extent.
  • a hydrogen storage it is also possible for a hydrogen storage to comprise the material in different configurations / geometries. By a variety of different geometries or configurations of the material, the material can be used in a variety of different hydrogen storage.
  • the material comprises hollow bodies, for example particles with one or more cavities and / or with a hollow mold, for example a hollow fiber or an extrusion body with a hollow channel.
  • hollow fiber describes a cylindrical fiber which has one or more continuous cavities in cross-section.
  • the hydrogenatable material preferably has a bimodal size distribution. In this way, a higher bulk density and thus a higher density of the hydrogenatable material in the hydrogen storage can be made possible, whereby the hydrogen storage capacity, that is, the amount of hydrogen that can be stored in the memory is increased.
  • the hydrogenatable material may comprise at least one hydrogenatable metal and / or at least one hydrogenatable metal alloy, preferably consisting thereof.
  • hydrogenatable materials can also be used:
  • MOF's Metal-Organic-Frameworks
  • Metal-Organic Frameworks Metal-Organic Frameworks
  • the material according to the invention may also comprise non-hydrogenatable metals or metal alloys.
  • the hydrogenatable material according to the invention may comprise a low-temperature hydride and / or a high-temperature hydride.
  • the term hydride refers to the hydrogenatable material, regardless of whether it is present in the hydrogenated form or the non-hydrogenated form.
  • Low-temperature hydrides preferably store hydrogen in a temperature range between -55 ° C to 180 ° C, in particular between -20 ° C and 150 ° C, especially between 0 ° C and 140 ° C.
  • High-temperature hydrides preferably store hydrogen in a temperature range from 280 ° C and more, in particular from 300 ° C and more. At the temperatures mentioned, the hydrides can not only store hydrogen but also give off, so they are functional in these temperature ranges.
  • Hydrogenatable materials in their hydrogenated or nonhydrogenated form can be used according to the invention in the production of hydrogen storages.
  • the hydrogen storage can take place at room temperature.
  • the hydrogenation is an exothermic reaction.
  • the resulting heat of reaction can be dissipated.
  • energy must be supplied to the hydride in the form of heat for dehydration.
  • Dehydration is an endothermic reaction.
  • a low-temperature hydride is used together with a high-temperature hydride.
  • the low-temperature hydride and the high-temperature hydride are mixed in a layer of a second region.
  • These can also be arranged separately from one another in different layers or regions, in particular also in different second regions.
  • a first region is arranged between these second regions.
  • a further embodiment provides that a first region has a mixture of low and high temperature hydride distributed in the matrix.
  • different first regions have either a low-temperature hydride or a high-temperature hydride.
  • the hydrogenatable material comprises a metal selected from magnesium, titanium, iron, nickel, manganese, nickel, lanthanum, zirconium, vanadium, chromium, or a mixture of two or more of these metals.
  • the hydrogenatable material may also comprise a metal alloy comprising at least one of said metals.
  • the hydrogenatable material comprises at least one metal alloy which is at a temperature of 150 ° C or less, in particular in a temperature range from -20 ° C to 140 ° C, in particular from 0 ° C to 100 ° C in is able to store and release hydrogen.
  • the at least one metal alloy is preferably selected from an alloy of the AB 5 type, the AB type and / or the AB 2 type.
  • a and B respectively denote metals different from each other, wherein A and / or B are especially selected from the group comprising magnesium, titanium, iron, nickel, manganese, nickel, lanthanum, zirconium, vanadium and chromium.
  • the indices represent the stoichiometric ratio of the metals in the respective alloy.
  • the alloys may be doped with foreign atoms.
  • the degree of doping may according to the invention up to 50 atomic%, in particular up to 40 atomic% or up to 35 atomic%, preferably up to 30 atomic% or up to 25 At%, particularly up to 20 at% or up to 15 at%, preferably up to 10 at% or up to 5 at% of A and / or B.
  • the doping can take place, for example, with magnesium, titanium, iron, nickel, manganese, nickel, lanthanum or other lanthanides, zirconium, vanadium and / or chromium.
  • Alloys of the AB 5 type are easily activated, that is, the conditions that are necessary for activation, similar to those in the operation of the hydrogen storage. They also have a higher ductility than alloys of the AB or AB 2 type. By contrast, alloys of the AB 2 or AB type have a higher mechanical stability and hardness compared to alloys of the AB 5 type.
  • the hydrogenatable material (hydrogen storage material) comprises a mixture of at least two hydrogenatable alloys, wherein at least one AB 5 -type alloy and the second alloy is an AB-type and / or AB 2 -type alloy.
  • the proportion of the alloy of the AB 5 type is in particular 1 wt .-% to 50 wt .-%, in particular 2 wt .-% to 40 wt .-%, particularly preferably 5 wt .-% to 30 wt .-% and in particular 5% by weight to 20% by weight, based on the total weight of the hydrogenatable material.
  • the hydrogenatable material (hydrogen storage material) is preferably present in particulate form (particles, particles).
  • the particles have a particle size x 50 of from 20 pm to 700 pm, preferably from 25 pm to 500 pm, especially from 30 pm to 400 pm, in particular from 50 pm to 300 pm.
  • x 50 means that 50% of the particles have an average particle size which is equal to or less than the stated value.
  • the particle size was determined by laser diffraction, but can also be done for example by sieve analysis.
  • the mean particle size here is the weight-based particle size, wherein the volume-based particle size is the same here.
  • Specified here is the particle size of the hydrogenatable material before it is subjected to hydrogenation for the first time. During hydrogen storage, strains occur in the material, which can lead to a reduction of the x 50 particle size during several cycles.
  • the hydrogenatable material is so firmly integrated in the matrix that it comminutes when storing hydrogen. Preference is therefore given to using particles as a hydrogenatable material, which breaks up, while the matrix remains at least predominantly undestroyed. This result is surprising since it was considered that the matrix would tend to rupture when stretched by volume increase of the hydrogenatable material during storage of hydrogen when high elongation due to volume increase occurs. It is currently believed that the external forces acting on the particles from the outside as a result of the attachment in the matrix in the increase in volume together with the tensions within the particles due to the volume increase lead to a breakup. A break-up of the particles could be found particularly clearly when incorporated into polymer material in the matrix. The matrix of polymer material was able to hold the thus broken particles stable stationary.
  • a binder content may preferably be between 2% and 3% by volume of the matrix volume.
  • a particle size change due to breakage of the particles occurs by the storage of hydrogen by a factor of 0.6, more preferably by a factor of 0.4, based on the x 50 particle size at the beginning and after 100 times of storage.
  • a low-temperature hydride is used together with a high-temperature hydride.
  • the low-temperature hydride and the high-temperature hydride are mixed in a layer of a second region of the hydrogen storage element. These can each be separated from each other in different layers, especially in different areas of the same Layer of the hydrogen storage element may be arranged. For example, it may be provided that a different area is arranged between these areas.
  • an area has a mixture of low and high temperature hydride distributed in a matrix. It is also possible that different regions of the element have either a low temperature hydride or a high temperature hydride.
  • a further embodiment of the invention provides that the hydrogen feed has a high-temperature hydride container and a low-temperature container.
  • the high temperature hydrides can generate temperatures of over 350 ° C, which must be dissipated. This heat is released very quickly and can be used, for example, to heat up a component that is in thermal communication with the hydrogen storage element.
  • a high-temperature hydride can be used, for example, metal powder based on titanium.
  • the low-temperature hydride assumes temperatures in a range preferably between -55 ° C and 155 ° C, more preferably in a temperature range between 80 ° C and 140 ° C.
  • a low-temperature hydride is, for example, Ti 0 , 8 Zr 0 , 2 Cr Mn or Ti 0 , 9 8 Zr 0/02 V 0/43 Cr 0/0 5 Mni / 2 .
  • An embodiment provides that water ⁇ material passes from the high-temperature hydride to the low-temperature hydride or vice versa, and is stored there.
  • DE-C-36 39 545 By way of example and belonging to the disclosure of the present patent application, reference is made in this regard to DE-C-36 39 545.
  • a carbon matrix in which the low-temperature hydride is embedded can be used as the matrix.
  • a carbon matrix in which the low-temperature hydride is embedded can be used as the matrix.
  • the expanded graphite is proposed to replace the expanded graphite as far as possible by filling layers of hydrogen-storing material, preferably a hydride, and a thermally conductive material, such as graphite, into a mold by means of a special filling technique, in order then to produce a sandwich structure pressed together the graphite in turn takes over the heat conduction.
  • a thermally conductive metal powder and / or normal natural graphite can be used, the lenticular particles are preferably aligned horizontally during filling, so that the good heat conduction in the direction of the hexagonal lattice structure can be well used.
  • foils or foil pieces of rolled expanded graphite or flakes of this material or else graphite fabric can be used.
  • layers of porous permanent materials can be filled in between as gas conducting layers and pressed together.
  • first and the second material together but separately from each other, the cavity of a mold, to fill them simultaneously, with a relative movement between the cavity and the supplied first and second material.
  • different patterns can be produced, for example wave layers, helical as well as screw geometries and others.
  • a layer-by-layer filling of the cavity can be carried out, wherein, for example, after each new or every second or every third new layer, an immediate compression takes place by means of upper and lower punches.
  • This allows a particularly close connection of, for example, the primary heat-conducting material and the primary hydrogen-storing material.
  • a method for producing a hydrogen storage element preferably a hydrogen storage element as described above, wherein separate layers of a hydrogen storage material and a heat conductive material are filled in a pressing tool, these are pressed together to produce a sandwich structure, wherein the thermally conductive material when using the sandwich structure as a hydrogen storage element a Heat conduction preferably takes over in a direction transverse to the succession direction of the layers of the hydrogen storage element.
  • the method according to the invention provides that a metal powder and / or normal natural graphite are used as the heat-conducting material, wherein when using the normal natural graphite, preferably its lenticular particles are preferably aligned horizontally during filling, so that a heat conduction in the direction of a hexagonal lattice structure of the graphite structure can be used.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that, alternatively or additionally, one or more foils of a rolled expanded graphite, flakes of a rolled expanded graphite and / or a graphite fabric are introduced as heat-conducting material in the sandwich structure / are.
  • one or more layers of a material that remains porous are introduced into the sandwich structure as gas-conducting layers and pressed with it.
  • the first and second layers are pressed together to form the sandwich structure.
  • the pressing can be done for example by means of an upper and a lower punch by pressure.
  • the pressing can be done via an isostatic pressing.
  • the isostatic pressing method is based on the physical law that the pressure in liquids and gases is uniformly propagated on all sides and impacted surfaces generates forces whose magnitudes are directly proportional to these surfaces.
  • the materials to be pressed can be brought, for example, in a rubber mold in the pressure vessel of a press plant.
  • the pressure which acts on all sides of the rubber mold via the liquid in the pressure vessel, uniformly compresses the enclosed materials (at least first and second layer).
  • a preform containing at least the first and the second layer can be placed in the isostatic press, for example in a liquid.
  • the sandwich structure can be produced.
  • the high pressures in isostatic pressing for example, allow new material properties to be created in the composite material.
  • one or more sheets of a rolled expanded graphite, flakes of a rolled expanded graphite and / or a graphite fabric are introduced as heat-conducting material into the sandwich structure.
  • a further embodiment provides that one or more layers of a material that remains porous remain as gas-conducting layers in the sandwich structure and pressed with it.
  • a plurality of sandwich structures are pressed separately from each other and then arranged in a common container.
  • FIG. 1 is a schematic view of a portion of a hydrogen storage having alternating layers
  • Fig. 2 is a schematic view of a portion of another hydrogen storage or other part of the hydrogen storage of Figure 1 with a schematic representation of another layer arrangement having a non-planar 3D shape
  • Fig. 1 is a schematic view of a portion of a hydrogen storage having alternating layers
  • Fig. 2 is a schematic view of a portion of another hydrogen storage or other part of the hydrogen storage of Figure 1 with a schematic representation of another layer arrangement having a non-planar 3D shape
  • Fig. 3 is a schematically illustrated first and second layer, a
  • FIG. 1 shows a schematic view of a section of a layer stack of a hydrogen storage device 1, which has a plurality of cyclically recurring layer sequences of one or more hydrogen storage components.
  • a first layer 2, a second layer 3, and a third layer 4 are alternately arranged.
  • the first layer 2 comprises a hydrogen storage material
  • the second layer 3 comprises a heat dissipating material
  • the third layer 4 comprises a gas permeable material as a gas conducting layer.
  • Fig. 2 shows a section 5 of another or the same hydrogen storage with a schematic representation of another layer arrangement, which is not just.
  • a material supply can be such that a relative movement between the cavity and the material feed is carried out.
  • a helical layer can be produced in a surrounding support layer.
  • Other geometries can thus also be generated along an axis of the cavity.
  • the helical layer has heat conduction and / or gas guiding properties.
  • it is preferable to use an apparatus and a method as is apparent, for example, from DE 10 2014 006 374, which is referred to in the context of the disclosure.
  • Fig. 3 shows a detail of a compressed sandwich structure 6 with a first 7 and a second 8 layer. Between the first 7 and the second 8 layer, a groove 9 has been drawn by means of a body drawn through the two layers, which leads to a gradient formation 10 in FIG the sandwich structure has led. The gradient formation is indicated by the finer dashes.
  • a hydrogen storage device comprising a hydrogen-permeable structure, preferably a porous structure contained as a component in the hydrogen storage, for flowing a hydrogen-containing gas.
  • a hydrogen storage device preferably according to item 1, characterized in that it comprises a first material and a second material spatially separated from each other, each forming separate layers adjacent to each other, preferably abutting one another, the first material comprising a primary hydrogen storage material, and the second material is a primary thermally conductive material, wherein the primary thermally conductive material preferably extends from an interior of the hydrogen storage to an exterior of the hydrogen storage.
  • hydrogen storage device preferably according to the numbers 1, 2 or 3, characterized in that the hydrogen storage components in the form of a core-shell structure, in which the core comprises a first material and the shell of a different second material um- wherein the first material and / or the second material comprise a hydrogen storage material, wherein the components are preferably selected from the group comprising powders, granules, flakes, fibers and / or other geometries.
  • hydrogen storage according to item 4 characterized in that the second material of the shell comprises a polymer which is at least designed hydrogen permeable. 6. hydrogen storage according to item 4 or 5, characterized in that the core has a primary heat-conducting material and the jacket is a primary hydrogen-storing material.
  • hydrogen storage character- ized in that the hydrogen storage material has a hydrogen-permeable coating which prevents oxidation of the hydrogen storage material, wherein the coating is preferably hydrogen storage.
  • a method for producing a hydrogen storage preferably a hydrogen storage according to one of the preceding figures, wherein separate layers are filled with hydrogen storage material and heat conductive material in a pressing tool, they are pressed together to produce a sandwich structure, wherein the heat conductive material when using the sandwich structure as Hydrogen storage one
  • Heat conduction preferably takes over in the expansion directions of the heat-conducting layer of the hydrogen storage.
  • Method according to item 9 or 10 characterized in that alternatively or additionally one or more foils of a rolled expanded graphite, flakes of a rolled expanded graphite and / or a graphite fabric are introduced as a heat-conducting material in the sandwich structure.
  • Method according to one of the preceding figures characterized in that one or more layers of a porous material are introduced as Gasleit harshen in the sandwich structure and pressed with. 13.
  • the method according to any one of the preceding figures characterized in that a plurality of sandwich structures are pressed separately from each other and then arranged in a common container.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Das Wasserstoffspeicherelement für einen Wasserstoffspeicher weist einen Pressling (1) mit einem wasserstoffspeichernden ersten Material (2) und mit einem wärmeleitenden zweiten Material (3) auf, wobei das zweite Material (3) in thermischem Kontakt mit dem wasserstoffspeichernden ersten Material (2) steht und bereichsweise eine unterschiedliche dreidimensionale Verteilung innerhalb des Presslings (1) aufweist.

Description

Wasserstoffspeicherelement für einen Wasserstoffspeicher
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 006 372.0 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher umfassend eine wasserstoffdurchlässige Struktur sowie eine Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur.
Bekannt ist es, dass eine Speicherung von Wasserstoff in zylindrischen Gefä- ßen erfolgt, in die Scheiben eines Metallhydrid/Graphit-Verbundwerkstoffs gesetzt werden. Diese Scheiben müssen radial eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, um beim Hydrieren die entstehende Wärme abzuführen - exotherme Einlagerung . Bei einem Dehydrieren muss diese Wärme wieder zugeführt werden - endotherme Vorgang . Da Metalle zwar gut Wärme leiten, ihre Hydride aller- dings extrem schlecht Wärme leiten, ist es nötig, sie so einzubauen, dass ein Wärmefluss durch ein zweites Material gewährleistet wird. Dazu wird das Metall oder das Metallhydrid mit beispielsweise Graphit vermischt, wobei der Graphit die Funktion der Wärmeleitung übernimmt. Dieses Gemisch wird beispielweise axial zu Zylindern bzw. Scheiben oder Blöcken bzw. Platten ge- presst und in ein Gefäß, insbesondere einen Tank eingesetzt. Dafür wird eine Mischung aus expandiertem Graphit mit sehr niedriger Dichte mit dem hydrierbaren Metall oder dem Metallhydrid gemischt, so dass sich der expandierte Graphit durch das axiale Pressen quer/rechtwinklig zur Pressrichtung ausrichtet. Dadurch entsteht eine hohe Wärmeleitfähigkeit quer zur Pressrichtung.
Aus EP-A-1 348 527, EP-A-2 221 131, EP-A-1 407 877 und JP-A-60162702 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Bauteilen unter Verwendung von Formgebungswerkzeugen bekannt, bei denen Pulver mindestens zweier unterschiedlicher Zusammensetzungen in ein Formgebungswerkzeug bzw. in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs eingefüllt werden, weitere derartige Verfahren sind beispielsweise in DE-B-10 2009 005 859, DE-A-10 2010 015 016, DE-T-60 2004 005 070 und WO-A-2013/036982 bekannt. Weitere Wasserstoffspeicher-Ansätze und -Konstruktionen sind aus DE-A-10 2011 103 490, DE-T-600 30 221, US-B-6 318 453, US-A-2011/0142752 und US-A-2006/0030483 bekannt. Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Materialstruktur zu schaffen, bei der eine Wärmeleitung sichergestellt ist, insbesondere zur Vermeidung einer Überhitzung oder eine Unterkühlung beim Dehydrieren mit dabei einhergehendem Verlust einer Funktion des Wasserstoffspeichers. Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Wasserstoffspeicherelement für einen Wasserstoffspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Unteransprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale einer Ausgestaltung nicht auf diese beschränkt sind . Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale einer Ausgestaltung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausgestaltung zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpfbar. Insbesondere sind die jeweiligen unabhängigen und abhängigen Ansprüche auch jeweils miteinander kombinierbar. Auch sollen die Formulierung des unabhängigen Anspruchs nicht als Beschränkung des zu beanspruchenden Gegenstands verstanden werden. Ein oder mehrere Merkmale der Anspruchsformulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch können die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallgemeinert beziehungsweise bei anderen Ausfüh- rungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden.
Nach der Erfindung weist das Wasserstoffspeicherelement ein wärmeleitendes Material auf, das in thermischem Kontakt mit dem wasserstoffspeicherfähigen ersten Material steht. Hierbei greifen diese beiden Materialien ineinander, d.h. sie liegen nicht als reine Schichten nebeneinander. Das wärmeleitende zweite Material ragt in Teilbereichen in das wasserstoffspeicherfähige erste Material hinein, weist also insoweit eine unterschiedliche dreidimensionale Verteilung innerhalb des Wasserstoffspeicherelements auf. Diese dreidimensionale Verteilung kann ihrerseits wiederum regelmäßige, sich wiederholende Strukturen aufweisen, was aber nicht notwendigerweise der Fall sein muss. So ist es beispielsweise denkbar, dass das zweite Material eine Folie oder ein Band ist, das abschnittsweise aus der Folien- bzw. Bandebene herausragt. Durch die erfindungsgemäße dreidimensionale Verteilung des wärmeleitenden zweiten Mate- rials vergrößert sich somit dessen in thermischem Kontakt zum wasserstoff- speicherfähigen ersten Material stehenden Oberfläche, was für eine gute Abfuhr von Wärme beim Hydrieren bzw. Zufuhr von Wärme beim Dehydrieren führt. Die Erstreckung des wärmeleitenden zweiten Materials innerhalb des Pressling erfolgt also sowohl in X- und Y-Richtung, also in Richtung der Lage des zweiten Materials, als auch in Z-Richtung, d .h. in Richtung der Aufeinanderfolge mehrerer Schichten aus erstem und zweiten Material . Besonders vorteilhaft sind unterschiedliche dreidimensionale Verteilungen des zweiten Materials, wenn dieses eine Helix-Form aufweist. Das helix- bzw. wendeiförmige zweite Material durchzieht sozusagen den Pressling und steht damit über einen großen Oberflächenkontakt in thermischer Verbindung mit dem wasserstoffspeicherfähigen ersten Material.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung wird ein Wasserstoffspeicher vorgeschlagen, der eine wasserstoffdurchlässige Struktur vorzugsweise eine poröse Struktur aufweist, die als verpresste Komponente im Wasserstoffspeicher enthalten ist und dem Hindurchströmen eines wasserstoffhaltigen Gases dient.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen geschichteten Aufbau von Wasserstoffspeichern, vorzugsweise Metallhydridspeichern mit gut wärmeleitenden Graphitlagen, so dass der Graphit die großen Wärmemengen beim Hydrieren des Wasserstoffspeichers abführen und beim Dehydrieren zuführen kann. Eine der Schichten des geschichteten Aufbaus weist hauptsächlich zumindest eine der folgenden Funktionen aufweist: primäre Wasserstoffspeicherung, primäre Wärmeleitung und/ oder primäre Gasdurchführung. Dabei ist unter den Funktionen "primäre Wasserstoffspeicherung", "primäre Wärmeleitung" und/ oder "primäre Gasdurchführung" zu verstehen, dass die jeweilige Schicht zumindest eine dieser Funktionen als eine Hauptaufgabe in dem einen Bereich des Ver- bundmaterial-Presslings wahrnimmt. So ist es möglich, dass eine Schicht primär zur Wasserstoffspeicherung genutzt wird, gleichzeitig aber auch in der Lage ist, zumindest eine gewisse Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung zu stellen. Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest eine andere Schicht vorhanden ist, die primär eine Wärmeleitung übernimmt, was bedeutet, dass über diese Schicht größtenteils die Wärmemenge aus dem verpressten Materialverbund abgeleitet wird. Hierbei kann wiederum die primär gasdurchführende Schicht genutzt werden, durch die zum Beispiel der Wasserstoff in den Materialverbund hineingeleitet aber auch zum Beispiel heraus geleitet wird. Hierbei kann über das durchströmende Fluid aber auch Wärme mitgenommen werden.
Der Begriff Wasserstoffspeicher beschreibt einen Vorratsbehälter, in dem mit- tels wasserstoffspeichernden Elementen oder Komponenten, die größtenteils eigenformstabil bleiben und z.B. in Scheiben-, Block-, Tabletten- oder Pellet- Form vorliegen, Wasserstoff gespeichert werden kann. Dabei können konventionelle Methoden zur Speicherung und Lagerung von Wasserstoff verwendet werden, beispielsweise Druckgasspeicherung, wie Speicherung in Druckbehäl- tern durch Verdichten mit Kompressoren oder Flüssiggasspeicherung, wie Speicherung in verflüssigter Form durch Kühlung und Verdichten. Weitere alternative Formen der Speicherung von Wasserstoff basieren auf Feststoffen oder Flüssigkeiten, beispielsweise Metallhydridspeicher, wie Speicherung als chemische Verbindung zwischen Wasserstoff und einem Metall bzw. einer Le- gierung, oder Adsorptionsspeicherung, wie adsorptive Speicherung von Wasserstoff in hochporösen Materialien. Weiterhin sind für Lagerung und Transport von Wasserstoff auch Wasserstoffspeicher möglich, die den Wasserstoff temporär an organische Substanzen binden, wobei flüssige, drucklos speicherbare Verbindungen entstehen, so genannter "chemisch gebundener Wasserstoff".
Mit "Element" und "Komponente" ist jeweils ein Wasserstoffspeicherfähigkeit aufweisendes Bauteil beliebiger Geometrie, z. B. in Scheiben-, Zylinder-, Block-, Platten- o.dgl. Form gemeint. Ein oder mehrere derartige vorgefertigte Wasserstoffspeicherbauteile sind in dem (Druck-)Behälter eines Wasserstoff- Speichers platziert. Der Begriff Schichten beschreibt, dass vorzugsweise ein Material, aber auch zwei oder mehr Materiallagen angeordnet sind und sich diese Materiallagen von ihrer direkten Umgebung abgrenzen lässt. So können beispielsweise unterschiedliche Materialien nacheinander lose übereinander aufgeschüttet wer- den, so dass benachbarte Schichten sich unmittelbar berühren. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die hydrierbare Schicht unmittelbar benachbart zu einer wärmeleitfähigen Schicht angeordnet, so dass die entstehende Wärme bei der Wasserstoffaufnahme und/oder Wasserstoffabgabe von dem hydrierbaren Material direkt an die benachbarte Schicht abgegeben werden kann.
Eine der Schichten kann zum Beispiel durch Aufsprühen erzeugt werden. Hierzu eignet sich beispielweise ein Verfahren, was in anderen Bereichen unter der Bezeichnung Wet Powder Spraying bekannt ist. Im Rahmen der Offenbarung wird beispielhaft auf den Artikel "Wet powder spraying - a process for the pro- duction of coatings" von A. Ruder, H. P. Buchkremer, H. Jansen, W. Mallener, D. Stöver in "Surface and Coatings Technology", Volume 53, Issue 1, 24 July 1992, Pages 71-74 erschienen ist. Aus der WO-A-2008 006 796 wiederum geht hervor, wie denn ein Material aufbereitet werden kann . Dort ist allerdings kein hydrierbares Material verwendet worden, geschweige denn ein Wasser- Stoffspeicher oder eine Schicht dafür hergestellt worden. Prinzipiell zeigt aber auch diese Druckschrift, wie ein Aufsprühen ermöglicht werden kann. Ebenfalls werden dort auch andere Verfahren zur Schichtenbildung genannt. Neben einem Spritzsprühen kann aber auch eine Abscheidung elektrochemischer Natur erfolgen, um eine gewünschte Schichtbildung zu erhalten. Auch kann eine Schichtbildung beispielsweise mittels Siebdruck erfolgen.
Die Inhalte der vorstehend genannten bzw. gegebenenfalls noch genannten Druckschriften bzw. Literaturquellen gehören hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung.
Eine weitere Möglichkeit, wie eine Schicht gebildet werden kann, sieht vor, dass bevorzugt oberflächenbeschichtete Fasern zu Bündeln zusammengefasst werden. Diese Bündel werden beispielweise verstreckt und anschließend geschnitten, um beispielsweise eine Schicht mit Kurzfasern zu erhalten. Die Oberflächenbeschichtung ist vorzugsweise wasserstoffdurchlässig . Sofern das Material der Fasern wasserstoffspeichernd ist, kann die Beschichtung insbesondere einen Schutz gegen Oxidation bilden. Bevorzugt ist ein Wasserstoffspeicher vorgesehen, der ein erstes Material und ein zweites Material örtlich getrennt zueinander aufweist, die jeweils separate Schichten bilden, die benachbart zueinander sind, vorzugsweise aneinander stoßen, wobei das erste Material ein primär wasserstoffspeicherndes Material umfasst, und das zweite Material ein primär wärmeleitendes Material ist, wobei sich das primär wärmeleitende Material bevorzugt vom Inneren des Wasserstoffspeicherelements nach außen hin erstreckt.
Eine Weiterbildung des Wasserstoffspeichers sieht beispielsweise vor, dass zwischen der ersten und der zweiten Schicht ein Gradient ausgebildet ist, entlang dessen sich ein Übergang von der ersten zu der zweiten Schicht über eine Änderung des jeweiligen Materialanteils (Dichteanteils) des ersten und des zweiten Materials vollzieht. Ein Gradient kann beispielsweise durch Verfahren eines Stabes, bei mehreren Stäben durch einen Kamm oder durch allgemein ein Einwirkelement mit einer anderen Geometrie in den Materialen der ersten und der zweiten Schicht bewirkt werden, wenn diese noch nicht weiterverarbeitet, z. B. noch nicht miteinander verpresst abgelegt sind. Durch die gezielte Gradientenbildung gelingt es insbesondere, eine große Wärmeübergangsfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Material zur Verfügung stellen zu können.
Eine weitere Ausgestaltung des Wasserstoffspeichers weist Komponenten in Form einer Kern-Mantel-Struktur auf, bei der der Kern ein erstes Material um- fasst und der Mantel ein davon verschiedenes zweites Material umfasst, wobei das erste Material und/oder das zweite Material ein wasserstoffspeicherndes Material aufweisen, wobei die Komponenten vorzugsweise aus der Gruppe umfassend Pulver, Granulen, Flocken, Fasern und/oder andere Geometrien ausgewählt sind.
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn das Wasserstoffspeicherelement das zweite Material des Mantels in Form eines Polymers aufweist, das zumindest wasserstoffdurchlässig gestaltet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Wasserstoffspeicherkomponente eine Struktur aufweist, bei der der Kern ein primär wärmeleitendes Material aufweist und der Mantel ein primär wasserstoffspeicherndes Material. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Kern ein primär wasserstoffspeicherndes Material aufweist und der Mantel ein primär wärmeleitendes Material, wobei das wärmeleitende Material wasserstoffdurchlässig ist. Bevorzugt weist das wasserstoffspeichernde Material eine wasserstoffdurchlässige Beschichtung auf, die eine Oxidation des wasserstoffspeichernden Materials verhindert, wobei die Beschichtung vorzugsweise wasserstoffspeichernd ist. Diese Beschichtung kann alternativ zur Oxidationsverhinderung oder auch zusätzlich dazu dem Zusammenhalt, also der mechanischen Verbindung des z.B. in Partikelform vorliegenden hydrierbaren Materials dienen.
Durch die Verwendung mindestens eines Polymers können durch die Matrix dem Material gute optische, mechanische, thermische und/oder chemische Eigenschaften zugewiesen werden. Beispielsweise kann der Wasserstoffspei- eher durch das Polymer eine gute Temperaturbeständigkeit, eine Resistenz gegenüber das umgebende Medium (Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit), eine gute Leitfähigkeit, eine gute Wasserstoffaufnahme- und -Speicherfähigkeit oder andere Eigenschaften, wie beispielsweise eine mechanische Festigkeit aufweisen, welche sonst ohne das Polymer nicht möglich wä- ren. Es können auch Polymere zum Einsatz kommen, die zum Beispiel keine Speicherung von Wasserstoff aber dafür eine hohe Dehnung ermöglichen, wie beispielsweise Polyamid oder Polyvinylacetate.
Erfindungsgemäß kann das Polymer ein Homopolymer oder ein Copolymer sein. Copolymere sind Polymere, die aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomereinheiten zusammengesetzt sind. Copolymere, die aus drei verschiedenen Monomeren bestehen, nennt man Terpolymere. Erfindungsgemäß kann das Polymer beispielsweise auch ein Terpolymer umfassen. Bevorzugt weist das Polymer (Homopolymer) eine Monomereinheit auf, die vorzugsweise neben Kohlenstoff und Wasserstoff weiterhin wenigstens ein He- teroatom, ausgewählt aus Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor aufweist, so dass das erhaltene Polymer im Gegensatz beispielsweise zu Polyethylen nicht vollständig unpolar ist. Auch kann wenigstens ein Halogenatom, ausgewählt aus Chlor, Brom, Flour, Jod und Astat, vorhanden sein. Bevorzugt ist das Polymer ein Copolymer und/oder ein Terpolymer, in welchem wenigstens eine Monomereinheit neben Kohlenstoff und Wasserstoff weiterhin we- nigstens ein Heteroatom, ausgewählt aus Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor aufweist und/oder wenigstens ein Halogenatom, ausgewählt aus Chlor, Brom, Flour, Jod und Astat, vorhanden ist. Dabei ist es möglich, dass auch zwei oder mehr Monomereinheiten ein entsprechendes Heteroatom und/oder Halogenatom aufweisen.
Das Polymer weist bevorzugt hinsichtlich des Wasserstoffspeichermaterials adhäsive Eigenschaften auf. Dies bedeutet, dass es am Wasserstoffspeichermaterial selbst gut haftet und damit eine Matrix ausbildet, die auch unter Be- lastungen, wie sie während der Wasserstoffspeicherung auftreten, stabil am Wasserstoffspeichermaterial haften.
Die adhäsiven Eigenschaften des Polymers ermöglichen ein stabiles Einbringen des Materials in einen Wasserstoffspeicher und das Positionieren des Materials an einer definierten Stelle im Wasserstoffspeicher über einen möglichst langen Zeitraum, also über mehrere Zyklen der Wasserstoffspeicherung und Wasserstoffabgabe hinweg . Ein Zyklus beschreibt dabei den Vorgang einer einmaligen Hydrierung und anschließenden Dehydrierung. Dabei sollte das Wasserstoffspeichermaterial bevorzugt über wenigstens 500 Zyklen, insbesondere über wenigstens 1000 Zyklen stabil sein, um das Material wirtschaftlich einsetzen zu können. Stabil im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Menge an Wasserstoff, die gespeichert werden kann, und die Geschwindigkeit, mit der der Wasserstoff gespeichert wird, auch nach 500 beziehungsweise 1000 Zyklen im Wesentlichen den Werten zu Beginn des Einsatzes des Was- serstoffspeichers entspricht. Insbesondere bedeutet stabil, dass das hydrierbare Material zumindest in etwa an der Position innerhalb des Wasserstoffspeichers gehalten wird, an der es ursprünglich in den Speicher eingebracht wurde. Stabil ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass es keine Entmischungseffekte während der Zyklen auftreten, bei denen feinere Partikel sich von gröberen Partikeln abtrennen und entfernen .
Das Wasserstoffspeichermaterial der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Niedertemperaturwasserstoffspeichermaterial . Bei der Wasserstoffspeicherung, welche ein exothermer Prozess ist, treten daher Temperaturen von bis zu 150 °C auf. Ein Polymer, welches zur Matrix eines entsprechenden Wasserstoffspeichermaterials eingesetzt wird, muss bei diesen Temperaturen stabil sein. Ein bevorzugtes Polymer zersetzt sich daher nicht bis zu einer Tempera- tur von 180 °C, insbesondere bis zu einer Temperatur von 165 °C, insbesondere von bis zu 145 °C.
Insbesondere ist das Polymer ein Polymer, welches einen Schmelzpunkt von 100 °C oder mehr, insbesondere von 105 °C oder mehr, aber weniger als 150 °C, insbesondere von weniger als 140 °C, besonders von 135°C oder weniger aufweist. Bevorzugt beträgt die Dichte des Polymers, bestimmt gemäß ISO 1183 bei 20 °C, 0,7 g/cm3 oder mehr, insbesondere 0,8 g/cm3 oder mehr, bevorzugt 0,9 g/cm3 oder mehr jedoch maximal 1,3 g/cm3, bevorzugt nicht mehr als 1,25 g/cm3, insbesondere 1,20 g/cm3 oder weniger. Die Zugfestigkeit nach ISO 527 liegt vorzugsweise im Bereich von 10 MPa bis 100 MPa, insbesondere im Bereich von 15 MPa bis 90 MPa, besonders bevorzugt im Bereich von 15 MPa bis 80 MPa. Das Zug-E-Modul nach ISO 527 liegt bevorzugt im Bereich von 50 MPa bis 5000 MPa, insbesondere im Beriech von 55 MPa bis 4500 MPa, besonders bevorzugt im Bereich von 60 MPa bis 4000 MPa. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass Polymere mit diesen mechanischen Eigenschaften besonders stabil und gut zu verarbeiten sind. Insbesondere ermöglichen sie einen stabilen Zusammenhalt zwischen der Matrix und dem darin eingebetteten hydrierbaren Material, so dass das hydrierbare Material über mehrere Zyk- len hinweg lange an der gleichen Position innerhalb des Wasserstoffspeichers bleibt. Hierdurch wird eine lange Lebensdauer des Wasserstoffspeichers ermöglicht.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das Polymer ausgewählt aus EVA, PMMA, EEAMA sowie Mischungen dieser Polymere.
Mit EVA (Ethylvinylacetat) wird eine Gruppe von Copolymeren aus Ethylen und Vinylacetat bezeichnet, welche einen Anteil von Vinylacetat im Bereich von 2 Gew.-% bis 50 Gew.-% aufweisen. Geringere Anteile an Vinylacetat führen zur Ausbildung von harten Filmen, während höhere Anteile zu einer größeren Adhäsivität des Polymers führen. Typische EVA sind bei Raumtemperatur fest und weisen eine Zugdehnung von bis zu 750% auf. Zudem sind EVA span- nungsrissbeständig. EVA weist die folgende allgemeine Formel (I) auf:
Figure imgf000012_0001
(Formel (I))
EVA im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt eine Dichte von 0,9 g/cm3 bis 1,0 g/cm3 (nach ISO 1183) auf. Die Streckspannung nach ISO 527 liegt insbesondere bei 4 bis 12 MPa, bevorzugt im Bereich von 5 MPa bis 10 MPa, besonders von 5 bis 8 MPa. Insbesondere geeignet sind solche EVA, welche eine Zugfestigkeit (nach ISO 527) von mehr als 12 MPa, insbesondere mehr als 15 MPa, und weniger als 50 MPa, insbesondere weniger als 40 MPa, besonders von 25 MPa oder weniger aufweisen. Die Reißdehnung (nach ISO 527) liegt insbesondere bei >30% oder >35%, besonders bei >40% oder 45%, bevorzugt bei >50%. Dabei liegt der Zug-E-Modul bevorzugt im Bereich von 35 MPa bis 120 MPA, besonders von 40 MPa bis 100 MPa, bevorzugt von 45 MPa bis 90 MPa, insbesondere von 50 MPa bis 80 MPa. Geeignete EVA werden beispielsweise von der Firma Axalta Coating Systems LLC unter dem Han- delsnamen Coathylene® CB 3547 vertrieben.
Polymethylmethacrylat (PMMA) ist ein synthetischer, transparenter, thermoplastischer Kunststoff mit der folgenden allgemeinen Struktuformel (II) :
Figure imgf000012_0002
(Formel (II))
Die Glasübergangstemperatur liegt abhängig von der Molmasse bei etwa 45 °C bis 130°C. Die Erweichungstemperatur beträgt bevorzugt 80 °C bis 120 °C, insbesondere 90 °C bis 110 °C. Das thermoplastische Copolymer zeichnet sich durch seine Beständigkeit gegenüber Witterung, Licht und UV-Strahlung aus. PMMA im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt eine Dichte von 0,9 bis 1,5 g/cm3 (nach ISO 1183), insbesondere von 1,0 g/cm3 bis 1,25 g/cm3 auf. Insbesondere geeignet sind solche PMMA, welche eine Zugfestigkeit (nach ISO 527) von mehr als 30 MPa, bevorzugt von mehr als 40 MPa, insbe- sondere mehr als 50 MPa, und weniger als 90 MPa, insbesondere weniger als 85 MPa, besonders von 80 MPa oder weniger aufweisen. Die Reißdehnung (nach ISO 527) liegt insbesondere bei < 10%, besonders bei <8%, bevorzugt bei <5%. Dabei liegt der Zug-E-Modul bevorzugt im Bereich von 900 MPa bis 5000 MPa, bevorzugt von 1200 bis 4500 MPa, insbesondere von 2000 MPa bis 4000 MPa. Geeignete PMMA werden beispielsweise von der Firma Ter Hell Plastics GmbH, Bochum, Deutschland, unter dem Handelsnamen 7M Plexiglas® Granulat angeboten
EEAMA ist ein Terpolymer aus Ethylen-, Acrylester- und Maleinsäureanhydrid- Monomereinheiten. EEAMA weist einen Schmelzpunkt von etwa 102°C auf, in Abhängigkeit von der Molmasse. Bevorzugt weist es eine relative Dichte bei 20 °C (DIN 53217/ISO 2811) von 1,0 g/cm3 oder weniger und 0,85 g/cm3 oder mehr auf. Geeignete EEAMA werden beispielsweise unter dem Handelsnamen Coathylene® TB3580 von der Firma Axalta Coating Systems LLC vertrieben.
Bevorzugt umfasst das Verbundmaterial im Wesentlichen das Wasserstoffspeichermaterial sowie die Matrix. Der Gewichtsanteil der Matrix bezogen auf das Gesamtgewicht des Verbundmaterials beträgt bevorzugt 10 Gew.-% oder weniger, insbesondere 8 Gew.-% oder weniger, besonders bevorzugt 5 Gew.-% oder weniger und beträgt vorzugsweise wenigstens 1 Gew.-% und insbesondere wenigstens 2 Gew.-% bis 3 Gew.-%. Es ist wünschenswert, den Gewichtsanteil an der Matrix möglichst gering zu halten. Auch wenn die Matrix in der Lage ist, Wasserstoff zu speichern, so ist die Wasserstoffspeicherfähigkeit dennoch nicht so ausgeprägt wie die des Wasserstoffspeichermaterials selbst. Die Matrix ist jedoch notwendig, um einerseits eine gegebenenfalls auftretende Oxidation des Wasserstoffspeichermaterials gering zu halten oder vollständig zu vermeiden und einen Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Materials zu gewährleisten. Es ist bevorzugt, dass die Matrix ein Polymer mit einer geringen Kristallinität ist. Durch die Kristallinität des Polymers können sich die Eigenschaften eines Materials erheblich verändern. Die Eigenschaften eines teilkristallinen Werk- Stoffes werden sowohl von den kristallinen als auch von den amorphen Bereichen des Polymers bestimmt. Dadurch ist ein gewisser Zusammenhang mit Kompositmaterialien zu sehen, die ebenfalls aus mehreren Substanzen aufgebaut sind. Beispielsweise nimmt bei Zunahme der Dichte die Dehnungsfähig- keit der Matrix ab.
Die Matrix kann auch in Form von Prepregs vorliegen. Prepreg ist die englische Kurzform für preimpregnated fibres (amerikanisch : preimpregnated fibers), zu Deutsch : "vorimprägnierte Fasern". Prepregs sind mit einem Polymer vorim- prägnierte (englisch : pre-impregnated) textile Halbzeuge, die zur Herstellung von Bauteilen unter Temperatur und Druck ausgehärtet werden. Geeignete Polymere sind solche mit einer hochviskosen, jedoch nicht polymerisierten duroplastischen Kunststoffmatrix. Die gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugten Polymere können auch in Form eines Prepregs vorliegen.
Die im Prepreg enthaltenen Fasern können als reine unidirektionale Schicht, als Gewebe oder Gelege vorliegen. Die Prepregs können erfindungsgemäß auch zerkleinert werden und als Flakes oder Schnipsel zusammen mit dem hydrierbaren Material zu einem Verbundwerkstoff verarbeitet werden.
Das Polymer kann erfindungsgemäß entweder in Form einer Flüssigkeit vorliegen, welche mit dem hydrierbaren Material in Kontakt gebracht wird. Flüssigkeit bedeutet dabei, dass entweder das Polymer geschmolzen wird. Erfindungsgemäß ist jedoch auch umfasst, dass das Polymer in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst wird, wobei das Lösungsmittel nach Herstellung des Verbundmaterials wieder entfernt wird, zum Beispiel durch Verdunstung. Es ist jedoch auch möglich, dass das Polymer in Form eines Granulats vorliegt, welches mit dem hydrierbaren Material gemischt wird. Durch das Verdichten des Verbundmaterials erweicht das Polymer, so dass es zur Ausbildung der Matrix kommt, in welche das hydrierbare Material eingebettet ist. Wird das Polymer in Form von Teilchen, also als Granulat, eingesetzt, so weisen diese bevorzugt eine x50-Teilchengröße (Volumenbasierte Teilchengröße) im Bereich von 30 pm bis 60 pm, insbesondere von 40pm bis 45 pm auf. Die x90 Teilchengröße liegt insbesondere bei 90 pm oder weniger, bevorzugt bei 80 pm oder weniger.
Das hydrierbare Material kann den Wasserstoff aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Material partikuläre Materialien in einer beliebigen 3-dimensionalen Ausgestaltung, wie Partikel, Granulate, Fasern, vorzugsweise geschnittene Fasern, Flakes und/oder sonstige Geometrien. Insbesondere kann das Material auch platten- förmig oder pulverartig ausgebildet sein. Dabei ist es nicht notwendig, dass das Material eine gleichmäßige Ausgestaltung aufweist. Vielmehr kann die Ausgestaltung regelmäßig oder unregelmäßig sein. Partikel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise annähernd sphärische Partikel ebenso wie Partikel mit einer unregelmäßigen, eckigen äußeren Gestalt. Die Oberfläche kann glatt sein, es ist jedoch auch möglich, dass die Oberfläche des Mate- rials rau ist und/oder Unebenheiten und/oder Vertiefungen und/oder Erhebungen aufweist. Erfindungsgemäß kann ein Wasserstoffspeicher das Material in nur einer spezifischen 3-dimensionalen Ausgestaltung aufweisen, so dass alle Partikel des Materials die gleiche räumliche Ausdehnung aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Wasserstoffspeicher das Material in unterschiedli- chen Ausgestaltungen/Geometrien umfasst. Durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien oder Ausgestaltungen des Materials kann das Material in einer Vielzahl an unterschiedlichen Wasserstoffspeichern verwendet werden.
Vorzugsweise weist das Material Hohlkörper auf, zum Beispiel Partikel mit ein oder mehreren Aushöhlungen und oder mit einer Hohlform, beispielsweise eine Hohlfaser oder einen Extrusionskörper mit Hohlkanal. Der Begriff Hohlfaser beschreibt eine zylinderförmige Faser, die im Querschnitt einen oder mehrere durchgängige Hohlräume aufweist. Durch die Verwendung einer Hohlfaser, können mehrere Hohlfasern zu einer Hohlfasermembran zusammengefasst werden, wodurch eine Aufnahme und/oder Abgabe des Wasserstoffs aus dem Material auf Grund der hohen Porosität erleichtert werden kann.
Bevorzugt weist das hydrierbare Material eine bimodale Größenverteilung auf. Hierdurch kann eine höhere Schüttdichte und damit eine höhere Dichte des hydrierbaren Materials im Wasserstoffspeicher ermöglicht werden, wodurch die Wasserstoffspeicherkapazität, also die Menge an Wasserstoff, die im Speicher gespeichert werden kann, erhöht wird.
Das hydrierbare Material kann erfindungsgemäß wenigstens ein hydrierbares Metall und/oder wenigstens eine hydrierbare Metalllegierung umfassen, vorzugsweise daraus bestehen. Als hydrierbare Materialien können auch zum Einsatz kommen :
- Erdalkalimetall- und Alkalimetallalanate,
- Erdalkalimetall- und Alkalimetallborhydride,
- Metal-Organic-Frameworks (MOF's) / Metall-organische Gerüste, und/oder
- Clathrate, sowie natürlich jeweilige Kombinationen aus den jeweiligen Materialien.
Das Material kann erfindungsgemäß auch nichthydrierbare Metalle oder Metalllegierungen umfassen.
Das hydrierbare Material kann erfindungsgemäß ein Niedertemperaturhydrid und/oder ein Hochtemperaturhydrid umfassen. Der Begriff Hydrid bezeichnet dabei das hydrierbare Material, unabhängig davon, ob es in der hydrierten Form oder der nicht-hydrierten Form vorliegt. Niedertemperaturhydride speichern Wasserstoff vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen -55°C bis 180°C, insbesondere zwischen -20 °C und 150 °C, besonders zwischen 0 °C und 140 °C. Hochtemperaturhydride speichern Wasserstoff vorzugsweise in einen Temperaturbereich ab 280°C und mehr, insbesondere ab 300 °C und mehr. Bei den genannten Temperaturen können die Hydride nicht nur Wasserstoff speichern sondern auch abgegeben, sind also in diesen Temperaturbereichen funktionsfähig .
Werden in diesem Zusammenhang 'Hydride' beschrieben, so ist hierunter das hydrierbare Material in seiner hydrierten Form als auch in seiner nicht- hydrierten Form zu verstehen. Erfindungsgemäß können bei der Herstellung von Wasserstoffspeichern hydrierbare Materialien in ihrer hydrierten oder nicht-hydrierten Form eingesetzt werden.
Bezüglich Hydride und deren Eigenschaften wird auf die Tabellen 1 bis 4 in S. Sakietuna et al, International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1121-1140 im Rahmen der Offenbarung verwiesen.
Die Wasserstoffspeicherung (Hydrierung) kann bei Raumtemperatur erfolgen. Die Hydrierung ist eine exotherme Reaktion. Die entstehende Reaktionswärme kann abgeführt werden. Im Gegensatz hierzu muss für die Dehydrierung Energie in Form von Wärme dem Hydrid zugeführt werden. Die Dehydrierung ist eine endotherme Reaktion. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Niedertemperaturhydrid mit einem Hochtemperaturhydrid zusammen eingesetzt wird. So kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass beispielweise das Niedertemperaturhydrid und das Hochtemperaturhydrid gemischt in einer Schicht eines zweiten Bereichs vorgesehen sind. Auch können diese jeweils getrennt voneinander in unterschiedlichen Schichten oder Bereichen, insbesondere auch in unterschiedlichen zweiten Bereichen angeordnet sein. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass zwischen diesen zweiten Bereichen ein erster Bereich angeordnet ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein erster Bereich eine Mischung aus Nieder- und Hochtemperaturhydrid in der Matrix verteilt auf- weist. Auch besteht die Möglichkeit, dass verschiedene erste Bereiche entweder ein Niedertemperaturhydrid oder ein Hochtemperaturhydrid aufweisen.
Bevorzugt umfasst das hydrierbare Material ein Metall, ausgewählt aus Magnesium, Titan, Eisen, Nickel, Mangan, Nickel, Lanthan, Zirkonium, Vanadium, Chrom, oder eine Mischung aus zwei oder mehreren aus diesem Metallen. Das hydrierbare Material kann auch eine Metalllegierung aufweisen, die wenigstens eines der genannten Metalle umfasst.
Besonders bevorzugt umfasst das hydrierbare Material (Wasserstoffspeicher- material) wenigstens eine Metalllegierung, die bei einer Temperaturen von 150°C oder weniger, insbesondere in einem Temperaturbereich von -20°C bis 140°C, insbesondere von 0°C bis 100°C in der Lage ist, Wasserstoff zu speichern und wieder abzugeben. Die wenigstens eine Metalllegierung ist dabei vorzugsweise ausgewählt aus einer Legierung des AB5-Typs, des AB-Typs und/oder des AB2-Typs. Dabei bezeichnen A und B jeweils voneinander verschiedene Metalle, wobei A und/oder B insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe, welche Magnesium, Titan, Eisen, Nickel, Mangan, Nickel, Lanthan, Zirkonium, Vanadium und Chrom aufweist. Die Indizes stellen das stöchiomet- rische Verhältnis der Metalle in der jeweiligen Legierung dar. Dabei können die Legierungen erfindungsgemäß mit Fremdatomen dotiert sein. Der Dotierungsgrad kann erfindungsgemäß bis zu 50 Atom-%, insbesondere bis zu 40 Atom- % oder bis zu 35 Atom-%, vorzugsweise bis zu 30 Atom-% oder bis zu 25 Atom-%, besonders bis zu 20 Atom-% oder bis zu 15 Atom-%, bevorzugt bis zu 10 Atom-%oder bis zu 5 Atom-% von A und/oder B betragen. Die Dotierung kann beispielsweise mit Magnesium, Titan, Eisen, Nickel, Mangan, Nickel, Lanthan oder andere Lanthanide, Zirkonium, Vanadium und/oder Chrom erfol- gen. Dabei kann die Dotierung mit einem oder mehreren unterschiedlichen Fremdatome erfolgen. Legierungen des AB5-Typs sind leicht aktivierbar, das heißt die Bedingungen, welche zur Aktivierung notwendig sind, ähneln denen im Betrieb des Wasserstoffspeichers. Sie weisen zudem eine höhere Duktilität auf als Legierungen des AB- oder AB2-Typs. Legierungen des AB2 beziehungs- weise des AB-Typs weisen hingegen eine höhere mechanische Stabilität und Härte gegenüber Legierungen des AB5-Typs auf. Beispielhaft können hier FeTi als Legierung des AB-Typs, TiMn2 als Legierung des AB2-Typs und LaNi5 als Legierung des AB5-Typs genannt werden. Besonders bevorzugt umfasst das hydrierbare Material (Wasserstoffspeichermaterial) eine Mischung aus wenigstens zwei hydrierbaren Legierungen, wobei wenigstens eine Legierung des AB5-Typs und die zweite Legierung eine Legierung des AB-Typs und/oder des AB2-Typs ist. Der Anteil der Legierung des AB5-Typs beträgt insbesondere 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% und besonders 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des hydrierbaren Materials.
Das hydrierbare Material (Wasserstoffspeichermaterial) liegt vorzugsweise in partikulärer Form (Partikel, Teilchen) vor.
Die Teilchen weisen insbesondere eine Teilchengröße x50 von 20 pm bis 700 pm, bevorzugt von 25pm bis 500 pm, besonders von 30pm bis 400 pm, insbesondere von 50 pm bis 300 pm auf. Dabei bedeutet x50, dass 50% der Teil- chen eine mittlere Partikelgröße aufweisen, die gleich oder kleiner dem genannten Wert ist. Die Teilchengröße wurde mittels Laserbeugung bestimmt, kann aber beispielsweise auch durch Siebanalyse erfolgen. Die mittlere Partikelgröße ist vorliegend die Gewichtsbasierte Partikelgröße, wobei die Volumenbasierte Partikelgröße vorliegend gleich ist. Angegeben ist hier die Teil- chengröße des hydrierbaren Materials bevor es zum ersten Mal einer Hydrierung unterworfen wird. Während der Wasserstoffspeicherung treten Spannun- gen im Material auf, was dazu führen kann, dass während mehrerer Zyklen eine Verringerung der x50 Teilchengröße erfolgt.
Vorzugsweise ist das hydrierbare Material derart fest eingebunden in der Mat- rix, dass es sich bei einer Speicherung von Wasserstoff zerkleinert. Bevorzugt werden daher Partikel als hydrierbares Material eingesetzt, welches aufbricht, während die Matrix zumindest zum überwiegenden Teil unzerstört bleibt. Dieses Ergebnis ist überraschend, da davon ausgegangen war, dass die Matrix bei einer Dehnung durch Volumenzuwachs des hydrierbaren Materials während der Speicherung von Wasserstoff eher zum Zerreißen neigen würde, wenn eine hohe Dehnung aufgrund des Volumenzuwachses erfolgt. Es wird momentan davon ausgegangen, dass die auf die Partikel einwirkenden Kräfte von außen durch die Anbindung in der Matrix bei der Volumenzunahme zusammen mit den Spannungen innerhalb der Partikel durch die Volumenzunahme zu einem Aufbrechen führen. Ein Aufbrechen der Partikel konnte bei Einbindung in Polymermaterial in der Matrix besonders deutlich aufgefunden werden. Die Matrix aus Polymermaterial war in der Lage, auch die derart aufgebrochenen Partikel stabil ortsfest positioniert zu halten. Tests haben im Übrigen ergeben, dass bei Nutzung eines Binders, insbesondere eines Klebebinders in der Matrix zur Fixierung dieser Partikel eine besonders gute ortsfeste Positionierung innerhalb der Matrix ermöglicht wird . Ein Bindergehalt kann vorzugsweise zwischen 2 Vol-% und 3 Vol-% des Matrixvolumens betragen.
Bevorzugt erfolgt eine Änderung einer Partikelgröße aufgrund von Aufbrechen der Partikel durch die Speicherung von Wasserstoff um den Faktor 0,6, mehr bevorzugt um den Faktor 0,4, bezogen auf die x50 Teilchengröße zu Beginn und nach 100 Speichervorgängen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Niedertemperaturhydrid mit einem Hochtemperaturhydrid zusammen eingesetzt wird . So kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass beispielweise das Niedertemperaturhydrid und das Hochtemperaturhydrid gemischt in einer Schicht eines zweiten Bereichs des Wasserstoffspeicherelements vorgesehen sind. Auch können diese jeweils getrennt voneinander in unterschiedlichen Schichten, insbesondere auch in unterschiedlichen Bereichen ein und derselben Schicht des Wasserstoffspeicherelements angeordnet sein. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass zwischen diesen Bereichen ein anderer Bereich angeordnet ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein Bereich eine Mischung aus Nieder- und Hochtemperaturhydrid in einer Matrix verteilt auf- weist. Auch besteht die Möglichkeit, dass verschiedene Bereiche des Elements entweder ein Niedertemperaturhydrid oder ein Hochtemperaturhydrid aufweisen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wasserstoffspei- eher einen Hochtemperaturhydridbehälter und einen Niedertemperaturbehälter aufweist. Die Hochtemperaturhydride können Temperaturen von über 350 °C erzeugen, welche abgeführt werden müssen . Diese Wärme wird sehr schnell freigesetzt und kann zum Beispiel zu einer Aufheizung von einer Komponente genutzt werden, die in thermischer Verbindung mit dem Wasserstoffspeicher- element steht. Als Hochtemperaturhydrid kann beispielweise Metallpulver auf der Basis von Titan genutzt werden. Das Niedertemperaturhydrid hingegen nimmt Temperaturen in einem Bereich vorzugsweise zwischen -55°C und 155°C an, insbesondere bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 80°C Und 140°C an. Ein Niedertemperaturhydrid ist beispielsweise Ti0,8 Zr0,2 Cr Mn oder Ti0,98 Zr0/02 V0/43 Cr0/05 Mni/2. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass Wasser¬ stoff vom Hochtemperaturhydridbehälter in den Niedertemperaturhydridbehälter übergeht oder umgekehrt, und jeweils dort gespeichert wird. Beispielhaft und zur Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung gehörend wird diesbezüglich auf DE-C-36 39 545 verwiesen.
Des Weiteren kann zum Beispiel als Matrix eine Carbonmatrix genutzt werden, in die das Niedertemperaturhydrid eingelassen ist. Zum Beispiel geht aus der Dissertation an der Universität Utrecht mit dem Titel "Carbon matrix confined sodium alanate for reversible hydrogen storage" von J. Gao, abrufbar unter http ://dspace.library.uu.nl/handle/1874/256764 hervor, wie das zu verwendende hydrierbare Material und die Matrix aufeinander abgestimmt werden können, so dass auch bei niedrigeren Temperaturen ein Wasserstoffspeicherelement betrieben werden kann. Bezüglich Hydride und deren Eigenschaften wird auf die Tabellen 1 bis 4 in B. Sakietuna et al ., International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1121-1140 verwiesen. Beide Druckschriften bzw. Literaturstellen gehören hiermit durch Bezugnahme zur Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung. Des Weiteren wird vorgeschlagen, den expandierten Graphit weitestgehend zu ersetzen, indem durch eine spezielle Fülltechnik Schichten von wasserstoffspeicherndem Material, vorzugsweise einem Hydrid, und einem wärmeleitenden Material wie Graphit in ein Formwerkzeug gefüllt werden, um dann mitei- nander verpresst eine Sandwichstruktur zu ergeben, in der der Graphit wiederum die Wärmeleitung übernimmt. Dazu kann beispielsweise ein wärmeleitendes Metallpulver und/oder normaler natürlicher Graphit genutzt werden, dessen linsenförmige Partikel beim Füllen vorzugsweise horizontal ausgerichtet werden, so dass die gute Wärmeleitung in Richtung der hexagonalen Gitter- struktur gut genutzt werden kann. Alternativ können Folien oder Folienstücke aus gewalztem expandierten Graphit oder Flocken aus diesem Material oder auch Graphitgewebe verwendet werden. Gleichzeitig können Lagen porös bleibender Materialien als Gasleitschichten dazwischen gefüllt und mit gepresst werden.
Insbesondere besteht die Möglichkeit, zumindest das erste und das zweite Material zusammen aber getrennt voneinander die Kavität eines Formwerkzeugs zu füllen, diese gleichzeitig zu befüllen, wobei zwischen der Kavität und dem zuzuführenden ersten und zweiten Material eine Relativbewegung erfolgt. Da- durch können unterschiedliche Muster hergestellt werden, zum Beispiel Wellenschichten, Helix- wie auch Schraubengeometrien und anderes.
Ein weiteres Befüllen einer Kavität erfolgt beispielsweise in eine Pressenkavi- tät, die einen Unter- und einen Oberstempel aufweist. So kann zum Beispiel ein schichtweises Befüllen der Kavität vorgenommen werden, wobei zum Beispiel nach jeder neuen oder jeder zweiten oder jeder dritten neuen Schicht eine sofortige Verdichtung mittels Ober- und Unterstempel erfolgt. Das erlaubt eine besondere enge Verbindung von zum Beispiel dem primär wärmeleitenden Material und dem primär wasserstoffspeicherndem Material .
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeicherelements, bevorzugt eines Wasserstoffspeicherelements wie oben beschrieben, vorgeschlagen, wobei getrennte Schichten von einem wasserstoffspeicherndem Material und einem wärmeleitenden Material in ein Presswerkzeug gefüllt werden, diese zur Erzeugung einer Sandwichstruktur miteinander verpresst werden, wobei das wärmeleitende Material bei Einsatz der Sandwichstruktur als Wasserstoffspeicherelement eine Wärmeleitung bevorzugt in einer Richtung quer zur Aufeinanderfolgerichtung der Schichten des Wasserstoffspeicherelements übernimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nach einer Ausgestaltung vor, dass ein Metallpulver und/oder normaler natürlicher Graphit als wärmeleitendes Material genutzt werden, wobei bei einer Nutzung des normalen natürlichen Graphits bevorzugt dessen linsenförmige Partikel beim Füllen vorzugsweise horizontal ausgerichtet sind, so dass eine Wärmeleitung in Richtung einer hexagonalen Gitterstruktur der Graphitstruktur genutzt werden kann .
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere Folien aus einem gewalzten expandierten Graphit, Flocken aus einem gewalzten expandierten Graphit und/oder ein Graphitgewebe als wärmeleitendes Material in die Sandwich- struktur eingebracht werden/sind .
Auch kann vorgesehen sein, dass ein oder mehr Schichten eines porös bleibenden Materials als Gasleitschichten in die Sandwichstruktur eingebracht und mit gepresst werden.
Ebenfalls kann bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass mehrere Sandwichstrukturen getrennt voneinander gepresst und anschließend in einem gemeinsamen Behälter angeordnet werden. Bevorzugt erfolgt eine Kompaktierung der Schichten mittels einer Presse wie z.B. einer Rundläuferpresse oder einer Umlaufpresse. Das Prinzip einer Rundläuferpresse geht zum Beispiel aus DE-B-10 2010 005 780 wie auch aus DE-B- 10 2005 019 132 hervor. Die dabei jeweils vorgestellten Vorrichtungen können auch für die Herstellung von Schichten eines Wasserstoffspeichers genutzt werden.
Vorzugsweise werden die erste und die zweite Schicht miteinander verpresst und bilden die Sandwichstruktur. Das Verpressen kann zum Beispiel mit Hilfe eines Ober- und eines Unterstempels durch Druck erfolgen. Weiterhin kann das Verpressen über ein isostatisches Pressen erfolgen. Die isostatische Pressmethode beruht auf dem physikalischen Gesetz, dass sich der Druck in Flüssigkeiten und Gasen allseitig gleichmäßig fortpflanzt und auf den beauf- schlagten Flächen Kräfte erzeugt, deren Größen direkt proportional zu diesen Flächen sind. Die zu verpressenden Materialien können beispielsweise in eine Gummiform in den Druckbehälter einer Pressanlage gebracht werden. Der Druck, der über die Flüssigkeit im Druckbehälter allseitig auf die Gummiform wirkt, komprimiert die eingeschlossenen Materialien (zumindest erste und zweite Schicht) gleichmäßig. Auch kann eine Vorform enthaltend zumindest die erste und die zweite Schicht in die isostatische Presse eingelegt werden, zum Beispiel in eine Flüssigkeit. Durch Aufprägung von hohen Drücken, vorzugsweise in einem Bereich von 500 bis zu 6000 bar, kann die Sandwichstruk- tur hergestellt werden. Die hohen Drücke beim isostatischen Pressen erlauben es zum Beispiel, dass neue Werkstoffeigenschaften im Verbundmaterial entstehen können.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass alternativ oder zusätzlich ein oder meh- rere Folien aus einem gewalzten expandierten Graphit, Flocken aus einem gewalzten expandierten Graphit und/oder ein Graphitgewebe als wärmeleitendes Material in die Sandwichstruktur eingebracht werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein oder mehr Lagen eines porös bleibenden Materials als Gasleitschichten in die Sandwichstruktur eingebracht und mit gepresst werden. Bevorzugt werden mehrere Sandwichstrukturen getrennt voneinander gepresst und anschließend in einem gemeinsamen Behälter angeordnet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wie auch Merkmale gehen aus den nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Die aus den Figuren und der Beschreibung hervorgehenden einzelnen Merkmale sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können aus ein oder mehrere Figuren ein oder mehrere Merkmale mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Daher sind die Merkmale nicht beschränkend sondern beispielhaft angegeben. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines Wasserstoffspei- chers, der alternierende Schichten aufweist, Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines anderen Wasserstoffspeichers bzw. einen anderen Teil des Wasserstoffspeichers nach Fig. 1 mit einer schematischen Darstellung einer anderen Schichtanordnung, die eine nichtebene 3D-Form aufweist, und
Fig. 3 eine schematisch dargestellte erste und zweite Schicht, die einen
Gradienten aufweisen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausschnitts eines Schichtensta- pels eines Wasserstoffspeichers 1, der mehrere zyklisch wiederkehrende Schichtenfolgen aus ein oder mehreren Wasserstoffspeicherkomponenten aufweist. So sind zum Beispiel eine erste Schicht 2, eine zweite Schicht 3 und eine dritte Schicht 4 jeweils abwechselnd angeordnet. So wie in diesem Beispiel dargestellt, weist die erste Schicht 2 zum Beispiel ein wasserstoffspeicherndes Material auf, die zweite Schicht 3 ein wärmeabführendes Material und die dritte Schicht 4 ein gasdurchlässiges Material als Gasleitschicht. Durch eine Ver- pressung, insbesondere eine isostatische Verpressung ist ermöglich, dass ein sehr inniger Kontakt insbesondere zwischen der wärmeleitenden Schicht und der wasserstoffspeichernden Schicht vorliegt.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt 5 eines anderen bzw. des gleichen Wasserstoffspeichers mit einer schematischen Darstellung einer anderen Schichtanordnung, die nichteben ist. Wie oben erläutert, kann beispielweise eine Materialzuführung derart sein, dass eine Relativbewegung zwischen Kavität und Mate- rialzuführung ausgeführt wird . Auf diese Weise kann wie dargestellt, eine he- lixförmige Schicht in einer sie umgebenden Stützschicht erzeugt werden. Auch andere Geometrien können somit entlang einer Achse der Kavität erzeugt werden. Die Helix-Schicht weist Wärmeleit- und/oder Gasführungseigenschaften auf. Zur Herstellung einer Helix- oder einen sonstigen Struktur wird vor- zugsweise eine Vorrichtung und ein Verfahren eingesetzt, wie es zum Beispiel aus der DE 10 2014 006 374 hervorgeht, auf die im Rahmen der Offenbarung hingewiesen wird.
Fig . 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer verpressten Sandwichstruktur 6 mit ei- ner ersten 7 und einer zweiten 8 Schicht. Zwischen der ersten 7 und der zweiten 8 Schicht ist mittels eines durch die beiden Schichten hindurchgezogenen Körpers eine Furche 9 gezogen worden, die zu einer Gradientenbildung 10 in der Sandwichstruktur geführt hat. Die Gradientbildung ist durch die feinere Strichelung angedeutet. Durch ein anschließendes Verpressen dieser beiden Schichten vor erneuter Zuführung von weiterem schichtbildenden Material gelingt eine besonders intensive "Sicherung" des Gradienten in der Sandwich- struktur.
Die Erfindung und diverse Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend angegebenen Merkmalsgruppen, wobei einzelne Merkmale der einen Gruppe mit einzelnen Merkmalen der anderen Gruppen und/oder mit Merkmalen von anderen in der obigen Beschreibung der Erfindung offenbarten Ausführungsformen und Ausgestaltungen kombiniert werden können (Ergänzung und Weglassungen).
1. Wasserstoffspeicher umfassend eine wasserstoffdurchlässige Struktur, vorzugsweise eine poröse Struktur, die als Komponente im Wasserstoffspeicher enthalten ist, zum Hindurchströmen eines wasserstoffhaltigen Gases.
2. Wasserstoffspeicher vorzugsweise nach Ziffer 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein erstes Material und ein zweites Material örtlich getrennt zueinander aufweist, die jeweils separate Schichten bilden, die benachbart zueinander sind, vorzugsweise aneinander stoßen, wobei das erste Material ein primär wasserstoffspeicherndes Material umfasst, und das zweite Material ein primär wärmeleitendes Material ist, wobei das primär wärmeleitende Material sich bevorzugt von einem Inneren des Wasserstoffspeichers zu einem Äußeren des Wasserstoffspeichers erstreckt.
3. Wasserstoffspeicher nach den Ziffern 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Schicht sich ein Gradient aus- bildet, entlang dem ein Übergang von der ersten zu der zweiten Schicht sich über eine Änderung des jeweiligen Materialanteils des ersten und des zweiten Materials vollzieht.
4. Wasserstoffspeicher vorzugsweise nach den Ziffern 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffspeicher Komponenten in Form einer Kern-Mantel-Struktur aufweist, bei der der Kern ein erstes Material umfasst und der Mantel ein davon verschiedenes zweites Material um- fasst, wobei das erste Material und/oder das zweite Material ein wasserstoffspeicherndes Material aufweisen, wobei die Komponenten vorzugsweise aus der Gruppe umfassend Pulver, Granulen, Flocken, Fasern und/oder andere Geometrien ausgewählt sind.
5. Wasserstoffspeicher nach Ziffer 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material des Mantels ein Polymer aufweist, das zumindest wasserstoffdurchlässig gestaltet ist. 6. Wasserstoffspeicher nach Ziffer 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern ein primär wärmeleitendes Material aufweist und der Mantel ein primär wasserstoffspeicherndes Material .
7. Wasserstoffspeicher nach Ziffer 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern ein primär wasserstoffspeicherndes Material aufweist und der Mantel ein primär wärmeleitendes Material, wobei das wärmeleitende Material wasserstoffdurchlässig ist.
8. Wasserstoffspeicher nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch ge- kennzeichnet, dass das wasserstoffspeichernde Material eine wasserstoffdurchlässige Beschichtung aufweist, die ein Oxidation des wasserstoffspeichernden Materials verhindert, wobei die Beschichtung vorzugsweise wasserstoffspeichernd ist. 9. Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers, bevorzugt eines Wasserstoffspeichers nach einer der vorherigen Ziffern, wobei getrennte Schichten mit wasserstoffspeicherndem Material und wärmeleitendem Material in ein Presswerkzeug gefüllt werden, diese miteinander verpresst werden zur Erzeugung einer Sandwichstruktur, wobei das wärmeleitende Material bei Einsatz der Sandwichstruktur als Wasserstoffspeicher eine
Wärmeleitung bevorzugt in den Ausdehnungsrichtungen der wärmeleitenden Schicht des Wasserstoffspeichers übernimmt.
10. Verfahren nach Ziffer 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallpulver und/oder normaler natürlicher Graphit als wärmeleitendes Material genutzt werden, wobei bei einer Nutzung des normalen natürlichen Graphits bevorzugt dessen linsenförmige Partikel beim Füllen vorzugsweise hori- zontal ausgerichtet werden, so dass eine Wärmeleitung in Richtung einer hexagonalen Gitterstruktur der Graphitstruktur genutzt werden kann.
Verfahren nach Ziffer 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere Folien aus einem gewalzten expandierten Graphit, Flocken aus einem gewalzten expandierten Graphit und/oder ein Graphitgewebe als wärmeleitendes Material in die Sandwichstruktur eingebracht werden.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehr Schichten eines porös bleibenden Materials als Gasleitschichten in die Sandwichstruktur eingebracht und mit gepresst werden. 13. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sandwichstrukturen getrennt voneinander gepresst und anschließend in einem gemeinsamen Behälter angeordnet werden.
14. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeich- net, dass eine Kompaktierung der Schichten mittels einer Rundläuferkompression oder einer Umläuferpresse erfolgt.
15. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten isostatisch verpresst werden.
16. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass für das wasserstoffspeichernde Material zumindest ein Niedertemperaturhydrid und/oder ein Hochtemperaturhydrid verwendet wird .
BEZUGSZEICHENLISTE Wasserstoffspeicherelement
erste Schicht des Wasserstoffspeicherelements zweite Schicht des Wasserstoffspeicherelements dritte Schicht des Wasserstoffspeicherelements Abschnitt eines Wasserstoffspeichers
Sandwichstruktur
erste Schicht der Sandwichstruktur
zweite Schicht der Sandwichstruktur
Furche
Gradientenbildung in der Sandwichstruktur

Claims

ANSPRÜCHE
1. Wasserstoffspeicherelement für einen Wasserstoffspeicher mit
einem Pressling (1) mit einem wasserstoffspeicherfähigen ersten Material (2) und mit einem wärmeleitenden zweiten Material (3), wobei das zweite Material (3) in thermischem Kontakt mit dem wasserstoffspeicherfähigen ersten Material (2) steht und bereichsweise eine unterschiedliche dreidimensionale Verteilung innerhalb des Presslings (1) aufweist.
2. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Verteilung des zweiten Materials (3) sich wiederholende Abschnitte und pro Abschnitt jeweils unterschiedliche dreidimensionale Verteilungen aufweist.
3. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende zweite Material (3) in Form einer Schicht, einer Folie oder eines Bandes vorliegt.
4. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht, die Folie und/oder das Band primär in einer beliebig geformten Erstreckungsebene angeordnet ist, wobei Teilbereiche der Schicht, der Folie und/oder des Bandes eine oder mehrere von dieser Erstreckungsebene abweichende Ausrichtungen aufweist.
5. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht, die Folie und/oder das Band eine Helix- bzw. Schraubenform aufweist und in das wasserstoffspeicherfähige erste Material (2) eingebettet ist.
6. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende zweite Material (3) als rieselfähiges Material und/oder als Schüttung in den Pressling (1) vor dessen Verpres- sung vorliegt.
7. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende zweite Material (3) einen Zusatzstoff aufweist, der eine Legierungsbildung des wärmeleitenden zweiten Materials (3) mit dem wasserstoffspeicherfähigen ersten Material (2) verhindert.
8. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende zweite Material (3) Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweist, dass das wasserstoffspeicherfähige erste Material (2) Magnesium oder eine Magnesiumlegierung aufweist und dass der Zusatzstoff Graphit, expandierbares Graphit und/oder natürlich expandiertes Graphit aufweist, welches das Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung von dem Magnesium bzw. Magnesiumlegierung trennt.
9. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff als Trennschicht zwischen dem wasserstoffspeicherfähigen ersten Material (2) und dem wärmeleitenden zweiten Material (3) angeordnet ist.
10. Wasserstoffspeicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende zweite Material (3) für zumindest Wasserstoff durchlässig ist, wobei vorzugsweise linsenförmige Graphit-Partikel beim Füllen vorzugsweise horizontal ausgerichtet sind, so dass eine Wärmeleitung in Richtung einer hexagonalen Gitterstruktur einer Graphitstruktur genutzt werden kann .
11. Wasserstoffspeicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende zweite Material (3) für ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit und/oder Gas aufweisende Wärmeträgerströmung zum Abführen von Wärme beim Hydrieren und zum Zuführen von Wärme beim Dehydrieren des wasserstoffspeicherfähigen ersten Materials (2) durchlässig ist.
12. Wasserstoffspeicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressling (1) ein wärmeträgertransportierendes drittes Material (4) aufweist, das für ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit und/oder Gas aufweisende Wärmeträgerströmung zum Abführen von Wärme beim Hydrieren und zum Zuführen von Wärme beim Dehydrieren des wasserstoffspeicherfähigen ersten Materials (2) durchlässig ist, und dass das wärmeträgertransportierende dritte Material (4) benachbart zum wasserstoffspeicherfähigen ersten Material (2) und/oder zum wärmeleitenden zweiten Material (3) des Presslings (1) in diesem angeordnet ist.
13. Wasserstoffspeicherelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeträgertransportierende dritte Material (4) und/oder das wärmeleitende zweite Material (3) porös und/oder offen- und/oder geschlossenzellig ist.
14. Wasserstoffspeicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserstoffspeicherfähige erste Material (2) ein Polymer als Bindemittel für hydrierbares Material des wasserstoffspeicherfähigen ersten Materials (2) aufweist.
PCT/EP2015/059706 2014-05-05 2015-05-04 Wasserstoffspeicherelement für einen wasserstoffspeicher WO2015169740A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210360188.5A CN115403007A (zh) 2014-05-05 2015-05-04 用于氢储器的储氢元件
JP2016566653A JP6612262B2 (ja) 2014-05-05 2015-05-04 水素貯蔵用の水素貯蔵要素
CN201580035527.0A CN106458578A (zh) 2014-05-05 2015-05-04 用于氢储器的储氢元件
US15/307,142 US20170044011A1 (en) 2014-05-05 2015-05-04 Hydrogen Storage Element for a Hydrogen Store
EP15720967.7A EP3140248A1 (de) 2014-05-05 2015-05-04 Wasserstoffspeicherelement für einen wasserstoffspeicher
US16/673,088 US11572272B2 (en) 2014-05-05 2019-11-04 Process for producing a hydrogen storage means

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014006372.0A DE102014006372A1 (de) 2014-05-05 2014-05-05 Schichten eines Wasserstoffspeichers und deren Herstellung
DE102014006372.0 2014-05-05

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/307,142 A-371-Of-International US20170044011A1 (en) 2014-05-05 2015-05-04 Hydrogen Storage Element for a Hydrogen Store
US16/673,088 Continuation US11572272B2 (en) 2014-05-05 2019-11-04 Process for producing a hydrogen storage means

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015169740A1 true WO2015169740A1 (de) 2015-11-12

Family

ID=53055037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/059706 WO2015169740A1 (de) 2014-05-05 2015-05-04 Wasserstoffspeicherelement für einen wasserstoffspeicher

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20170044011A1 (de)
EP (1) EP3140248A1 (de)
JP (1) JP6612262B2 (de)
CN (2) CN106458578A (de)
DE (1) DE102014006372A1 (de)
WO (1) WO2015169740A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018104830A1 (de) 2018-03-02 2019-09-05 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Wasserstoffspeichervorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeichervorrichtung
WO2023152046A1 (fr) * 2022-02-11 2023-08-17 Mincatec Energy Dispositif de stockage d'hydrogène sous forme solide
DE102022111770A1 (de) 2022-05-11 2023-11-16 Gkn Powder Metallurgy Engineering Gmbh Wasserstoffspeichervorrichtung
DE102022002370A1 (de) 2022-06-30 2024-01-04 Gkn Powder Metallurgy Engineering Gmbh Preßkörper zur Verwendung in einer Wasserstoffspeichervorrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10995911B2 (en) 2017-02-28 2021-05-04 The Boeing Company Mycelium storage medium for use in storing hydrogen
WO2021258289A1 (zh) * 2020-06-23 2021-12-30 西门子股份公司 气体的固态存储装置及其制造方法
CN114046444A (zh) * 2021-08-02 2022-02-15 有研工程技术研究院有限公司 一种固态储氢装置

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60162702A (ja) 1984-02-03 1985-08-24 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 複層成形体の成形方法
DE3639545C1 (de) 1986-11-20 1988-06-01 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur Waermespeicherung und -transformation sowie Kaelteerzeugung
EP0851515A2 (de) * 1996-12-27 1998-07-01 Canon Kabushiki Kaisha Pulvermaterial, Elektrode, Sekundärzelle und Verfahren zur Herstellung
US6318453B1 (en) 2000-04-26 2001-11-20 Energy Conversion Devices, Inc. Hydrogen cooled hydrogen storage unit having maximized cooling efficiency
EP1348527A2 (de) 2002-03-25 2003-10-01 Rauschert GmbH &amp; Co. KG Verfahren zur Herstellung eines keramischen Bauteils und ein Formgebungswerkzeug
EP1407877A1 (de) 2001-04-27 2004-04-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verbundpulverfüllverfahren und verbundpulverfüllvorrichtung sowie verbundpulverformverfahren und verbundpulverformvorrichtung
US20060030483A1 (en) 2004-08-03 2006-02-09 Jang Bor Z Nanocomposite compositions for hydrogen storage and methods for supplying hydrogen to fuel cells
DE60030221T2 (de) 1999-04-14 2007-07-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Elektrode aus wasserstoffspeicherlegierung, diese enthaltende batterie und verfahren zur herstellung beider
DE102005019132B4 (de) 2005-04-20 2007-08-16 Korsch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung einer Rundläufer-Tablettiermaschine durch Simulation einer Schwergängigkeit wenigstens eines Oberstempels und/oder wenigstens eines Unterstempels
DE602004005070T2 (de) 2003-11-28 2007-11-15 Commissariat à l'Energie Atomique Vorrichtung zum füllen eines formwerkzeugs mit einem pulver oder einem pulvergemisch
WO2008006796A1 (de) 2006-07-12 2008-01-17 H.C. Starck Gmbh Metallische pulvermischungen
DE102009005859B3 (de) 2009-01-23 2010-04-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Homogenisierung einer Pulverschüttung bei der Herstellung von Pulverpresslingen
EP2221131A1 (de) 2009-05-29 2010-08-25 Sandvik Intellectual Property AB Verfahren zur Herstellung eines kompakten Puder- und gesinterten Verbundkörpers
US20100247424A1 (en) * 2007-05-23 2010-09-30 The Regents Of The University Of California Hydrogen storage in nanoporous inorganic networks
DE102010015016A1 (de) 2009-04-24 2010-11-11 Sms Meer Gmbh Pulverpresse
US20110142752A1 (en) 2010-12-30 2011-06-16 Ford Global Technologies, Llc Hydrogen Storage Materials
US20110297879A1 (en) * 2010-06-02 2011-12-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Packaged reactive materials and method for making the same
WO2013036982A2 (de) 2011-09-16 2013-03-21 Miba Sinter Austria Gmbh Füllschuh
US20130108940A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Eveready Battery Company, Inc. Hydrogen Generator
DE102010005780B4 (de) 2010-01-27 2013-07-11 Fette Compacting Gmbh Rundläufer-Tablettenpresse und Verfahren zum Pressen von Tabletten in einer Rundläufer-Tablettenpresse

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS609839A (ja) * 1983-06-29 1985-01-18 Toshiba Corp 水素貯蔵要素体
JPS6140801A (ja) * 1984-08-02 1986-02-27 Inoue Japax Res Inc 水素貯蔵及び放出装置
JPS62196499A (ja) * 1986-02-24 1987-08-29 Agency Of Ind Science & Technol 水素吸蔵合金を使用した熱交換体
US5458784A (en) * 1990-10-23 1995-10-17 Catalytic Materials Limited Removal of contaminants from aqueous and gaseous streams using graphic filaments
JP3260972B2 (ja) 1993-06-30 2002-02-25 松下電器産業株式会社 水素吸蔵合金電極および同電極を用いた密閉型ニッケル−水素蓄電池
JPH10275631A (ja) * 1996-12-27 1998-10-13 Canon Inc 粉末材料、電極構造体、それらの製造方法及び二次電池
CA2280434A1 (fr) 1999-08-18 2001-02-18 Hydro-Quebec Rubans d'hydrures metalliques et usages de ceux-ci notamment pour le stockage de l'hydrogene
US6758263B2 (en) * 2001-12-13 2004-07-06 Advanced Energy Technology Inc. Heat dissipating component using high conducting inserts
JP4378202B2 (ja) * 2004-03-30 2009-12-02 国立大学法人福井大学 水素貯蔵用複合シート体及びその製造方法
CN101203454B (zh) * 2005-04-22 2011-04-20 昂斯特罗姆动力公司 复合储氢材料及与其相关的方法
US8372184B2 (en) * 2005-04-22 2013-02-12 Societe Bic Composite hydrogen storage material and methods related thereto
US7563305B2 (en) * 2006-06-23 2009-07-21 Angstrom Power Incorporated Fluid enclosure and methods related thereto

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60162702A (ja) 1984-02-03 1985-08-24 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 複層成形体の成形方法
DE3639545C1 (de) 1986-11-20 1988-06-01 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur Waermespeicherung und -transformation sowie Kaelteerzeugung
EP0851515A2 (de) * 1996-12-27 1998-07-01 Canon Kabushiki Kaisha Pulvermaterial, Elektrode, Sekundärzelle und Verfahren zur Herstellung
DE60030221T2 (de) 1999-04-14 2007-07-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Elektrode aus wasserstoffspeicherlegierung, diese enthaltende batterie und verfahren zur herstellung beider
US6318453B1 (en) 2000-04-26 2001-11-20 Energy Conversion Devices, Inc. Hydrogen cooled hydrogen storage unit having maximized cooling efficiency
EP1407877A1 (de) 2001-04-27 2004-04-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verbundpulverfüllverfahren und verbundpulverfüllvorrichtung sowie verbundpulverformverfahren und verbundpulverformvorrichtung
EP1348527A2 (de) 2002-03-25 2003-10-01 Rauschert GmbH &amp; Co. KG Verfahren zur Herstellung eines keramischen Bauteils und ein Formgebungswerkzeug
DE602004005070T2 (de) 2003-11-28 2007-11-15 Commissariat à l'Energie Atomique Vorrichtung zum füllen eines formwerkzeugs mit einem pulver oder einem pulvergemisch
US20060030483A1 (en) 2004-08-03 2006-02-09 Jang Bor Z Nanocomposite compositions for hydrogen storage and methods for supplying hydrogen to fuel cells
DE102005019132B4 (de) 2005-04-20 2007-08-16 Korsch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung einer Rundläufer-Tablettiermaschine durch Simulation einer Schwergängigkeit wenigstens eines Oberstempels und/oder wenigstens eines Unterstempels
WO2008006796A1 (de) 2006-07-12 2008-01-17 H.C. Starck Gmbh Metallische pulvermischungen
US20100247424A1 (en) * 2007-05-23 2010-09-30 The Regents Of The University Of California Hydrogen storage in nanoporous inorganic networks
DE102009005859B3 (de) 2009-01-23 2010-04-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Homogenisierung einer Pulverschüttung bei der Herstellung von Pulverpresslingen
DE102010015016A1 (de) 2009-04-24 2010-11-11 Sms Meer Gmbh Pulverpresse
EP2221131A1 (de) 2009-05-29 2010-08-25 Sandvik Intellectual Property AB Verfahren zur Herstellung eines kompakten Puder- und gesinterten Verbundkörpers
DE102010005780B4 (de) 2010-01-27 2013-07-11 Fette Compacting Gmbh Rundläufer-Tablettenpresse und Verfahren zum Pressen von Tabletten in einer Rundläufer-Tablettenpresse
US20110297879A1 (en) * 2010-06-02 2011-12-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Packaged reactive materials and method for making the same
DE102011103490A1 (de) 2010-06-02 2012-03-29 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Verpackte reaktive Materialien und Verfahren zum Herstellen derselben
US20110142752A1 (en) 2010-12-30 2011-06-16 Ford Global Technologies, Llc Hydrogen Storage Materials
WO2013036982A2 (de) 2011-09-16 2013-03-21 Miba Sinter Austria Gmbh Füllschuh
US20130108940A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Eveready Battery Company, Inc. Hydrogen Generator

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. RUDER; H.P. BUCHKREMER; H. JANSEN; W. MALLENER; D. STÖVER: "Wet powder spraying - a process for the production of coatings", SURFACE AND COATINGS TECHNOLOGY, vol. 53, no. 1, 24 July 1992 (1992-07-24), pages 71 - 74, XP055236665, DOI: doi:10.1016/0257-8972(92)90105-J
B. SAKIETUNA ET AL., INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY, vol. 32, 2007, pages 1121 - 1140
J. GAO, CARBON MATRIX CONFINED SODIUM ALANATE FOR REVERSIBLE HYDROGEN STORAGE
S. SAKIETUNA ET AL., INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY, vol. 32, 2007, pages 1121 - 1140

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018104830A1 (de) 2018-03-02 2019-09-05 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Wasserstoffspeichervorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeichervorrichtung
WO2019166441A1 (de) 2018-03-02 2019-09-06 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Wasserstoffspeichervorrichtung sowie ein verfahren zur herstellung einer wasserstoffspeichervorrichtung
WO2023152046A1 (fr) * 2022-02-11 2023-08-17 Mincatec Energy Dispositif de stockage d'hydrogène sous forme solide
FR3132706A1 (fr) * 2022-02-11 2023-08-18 Mincatec Energy Dispositif de stockage d’hydrogène sous forme solide
DE102022111770A1 (de) 2022-05-11 2023-11-16 Gkn Powder Metallurgy Engineering Gmbh Wasserstoffspeichervorrichtung
WO2023217964A1 (de) 2022-05-11 2023-11-16 Gkn Powder Metallurgy Engineering Gmbh Wasserstoffspeichervorrichtung
DE102022002370A1 (de) 2022-06-30 2024-01-04 Gkn Powder Metallurgy Engineering Gmbh Preßkörper zur Verwendung in einer Wasserstoffspeichervorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
EP3140248A1 (de) 2017-03-15
JP6612262B2 (ja) 2019-11-27
CN115403007A (zh) 2022-11-29
JP2017519705A (ja) 2017-07-20
CN106458578A (zh) 2017-02-22
US20200062589A1 (en) 2020-02-27
DE102014006372A1 (de) 2015-11-05
US11572272B2 (en) 2023-02-07
US20170044011A1 (en) 2017-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015169740A1 (de) Wasserstoffspeicherelement für einen wasserstoffspeicher
EP3140251A1 (de) Wasserstoffspeicher mit einem hydrierbaren material und einer polymeren matrix
EP3140111B1 (de) Vorrichtung zur herstellung eines rohlings nebst verfahren hierzu und rohling
DE3932988C2 (de) Wärmespeichereinheit
EP3140588A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur strukturweisen herstellung eines hydridspeichers mit einem 3d-drucker
EP3140250B1 (de) Wasserstoffspeicher mit einem verbundmaterial und ein verfahren zur herstellung
EP3140249A1 (de) Wasserstoffspeicher umfassend einen werkstoffverbund sowie verfahren zu dessen herstellung
WO2015169750A1 (de) Granulen aus einem hydrierbaren material
EP3759046A1 (de) Wasserstoffspeichervorrichtung sowie ein verfahren zur herstellung einer wasserstoffspeichervorrichtung
WO2015169746A1 (de) Wasserstoffspeicherelement-herstellvorrichtung nebst verfahren hierzu und wasserstoffspeicherelement
WO2015169747A1 (de) Wasserstoffspeicher mit kompensierter volumenänderung
WO2015169760A1 (de) Schüttfähiges, hydrierbares material zur verwendung in einem wasserstoffspeicher
WO2015169758A1 (de) Wasserstoffspeichernde komponente aus schlicker nebst vorrichtung und verfahren dafür
WO2015169767A1 (de) Wasserstoffspeicher und ein verfahren zur herstellung
WO2023217964A1 (de) Wasserstoffspeichervorrichtung
WO2015169815A1 (de) Wasserstoffspeichernde komponente aus einer schmelze
DE102011008387A1 (de) Wasserstoffspeichermaterialien

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15720967

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15307142

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016566653

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015720967

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015720967

Country of ref document: EP