WO2015169815A1 - Hydrogen-storing component from a melt - Google Patents

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WO2015169815A1
WO2015169815A1 PCT/EP2015/059882 EP2015059882W WO2015169815A1 WO 2015169815 A1 WO2015169815 A1 WO 2015169815A1 EP 2015059882 W EP2015059882 W EP 2015059882W WO 2015169815 A1 WO2015169815 A1 WO 2015169815A1
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metal
shaped
band
shape
hydrogenatable
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PCT/EP2015/059882
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Antonio Casellas
Klaus Dollmeier
Eberhard Ernst
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Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001Reversible 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
    • C01B3/0084Solid storage mediums characterised by their shape, e.g. pellets, sintered shaped bodies, sheets, porous compacts, spongy metals, hollow particles, solids with cavities, layered solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C22/00Alloys based on manganese
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen storage component, a method for manufacturing as well as an apparatus for producing such a component.
  • Hydrogen stores are often made from powder materials. But the powder has its peculiarities, since it can be distributed loosely in the hydrogen storage, especially according to its particle size distribution segregation in the use of the hydrogen storage by hydrogenation and dehydrogenation together with associated volume change undergoes.
  • Object of the present invention is to provide a better fixable hydrogenatable component of a hydrogen storage.
  • band-shaped, metal-containing, preferably metal, shape of a component of a hydrogen storage device wherein the shape performs at least one of the following primary functions in the hydrogen storage: heat conduction, insulation, gas transmission. leadership and / or hydrogen storage, wherein the band-shaped, metal-containing, preferably metallic shape is rolled.
  • a change in shape in particular a change in shape by means of calendering.
  • a change in thickness for example, but also a surface change is produced by means of calendering.
  • a lamination or joining of different materials can take place, which are used together in the hydrogen storage.
  • the calendering in particular allows, for example, pourable materials such as powder, particles, fibers or the like can be pressed into another material and fixed.
  • a semifinished product can be used as preform, for example a sheet-like material.
  • calendering also makes it possible to combine pourable materials which are fed to the calender as poured layers.
  • a binder material miteinlift be used to connect the pourable material together and to fix.
  • the binding material may remain in the form in the hydrogen storage or else be later removed from the mold, for example by means of solvents, heating and evaporation or by burnout.
  • a polymer can be used as a binder.
  • the binder may also be supplied as a pourable material, for example in the form of particles, fibers or other geometries, or be present as a semi-finished product, for example as a film material, as a layer or in rod form.
  • At least one calender roll In addition to impressing a pressure in the adjustable calender nip, at least one calender roll, preferably at least two adjacent calender rolls, which form a common calender nip, can preferably be tempered.
  • An embodiment provides that both calender rolls to an equal temperature or an approximately equal temperature range, which preferably has + -5 ° deviation up and down around a temperature center has. Also, a different temperature can be present. Thus, one roll can be tempered to a temperature above 100 ° C and the other roll to a temperature below 100 ° C. It is also possible that at least one roller of the calender is cooled, for example, to keep a temperature difference permanently.
  • tempering it is possible, for example, to heat the binder at least to the extent that it at least softens or has an adhesive property.
  • the binder can be used to achieve a caking, allowing a stable shape formation in the calender. Also The binder can be melted to form one for molding
  • Calender gap to create adaptable shape or to fix materials together.
  • the calender can in particular have a temperature control in the form of a cooling, if it is fed to a preform, which itself already has a sufficiently high temperature to allow calendering the desired shape.
  • the calender itself can not only have a calender nip but also a plurality of calender nips arranged one behind the other and also arranged parallel to one another. So more than two calender rolls can be used. Also, several calenders can be arranged one behind the other to achieve the desired shape.
  • the calender can have at least one smooth roller, for example two smooth rollers, which form a calender gap opposite one another.
  • the calender may additionally or alternatively alternatively have at least one roller with a surface profile, by means of which, for example, a profiling, perforation, or other additional geometry creation is possible.
  • a profiling, perforation, or other additional geometry creation is possible.
  • a gas guide, a gas permeability, in particular a gas feedthrough be created.
  • a calender also allows one or more pre-made films to be calendered together.
  • the band-shaped metal-containing shape may be formed, for example, by various films calendered together.
  • other preforms may be calendered together with one or more films to provide the proposed shape.
  • a graphite foil can be used, an aluminum foil and / or foils of other materials.
  • the film is, for example, pre-rolled.
  • a graphite foil may be used as an insulator over another material, for example between aluminum and a magnesium material to prevent poisoning, as well as a heat conductor.
  • the calender can have one or more inert gas feeds.
  • the band-shaped, metal-containing, preferably metal shape is arranged in a hydrogen storage in which the band-shaped, metal-containing shape is installed.
  • the band-shaped, metal-containing shape has a height extent, wherein along at least one side of the band-shaped metal-containing shape, a top or bottom, a functional layer of the hydrogen storage directly connected, wherein the functional layer having a different primary function than the band-shaped, metal-containing shape is provided for the hydrogen storage, wherein the primary function is selected from the group comprising a heat conduction, a gas feedthrough, an insulation and / or a hydrogen storage.
  • the vertical extent preferably results exclusively from the deformation in the calender. However, a subsequent additional processing in terms of achieving a vertical extent is not excluded.
  • the height extent of the band-shaped, metal-containing shape results for example from the fact that the band-shaped metal-containing shape is rolled into a tortuous shape, wherein the winding shape is preferably helical, helical and / or wavy.
  • the height extension is therefore to be understood as an extension in the height or depth, which adjusts to a flat, planar material.
  • the band-shaped metal-containing shape has a powder material which is rolled into the continuous, band-shaped, three-dimensional shape.
  • the powder can consist entirely of particles. However, fibers or other geometries may also be contained in the powder.
  • the powder may contain a mixture of different materials, for example a mixture of different powders. There is also the possibility that the powder has only one material, for example an alloy.
  • the band-shaped, metal-containing shape is such that the powder material is rolled into a band-shaped preform of the band-shaped, metal-containing shape, wherein preferably the powder material forms a layer along the band-shaped metal-containing shape.
  • the layer may be closed or broken.
  • the layer is fluid-permeable, in particular so porous that a fluid can flow through. But it can also be created a fluid-impermeable layer.
  • the powder material forms a heat conductor on a surface of the band-shaped metal-containing shape.
  • a further development provides that several layers are rolled, wherein preferably at least one layer is arranged as an insulation layer between two materials of the band-shaped, metal-containing shape, one of the two materials preferably being a high-temperature hydrogen-storing material, in particular a high-temperature hydride, preferably one Layer comprising graphite forms an insulating layer between the high-temperature hydride, in particular a magnesium material as a hydrogen storage and an aluminum material as a heat conductor.
  • band-shaped, metal-containing shape has an additional surface structuring in addition to a shape to the shape that has been introduced when rolling in the surface of the band-shaped, metal shape.
  • the band-shaped, metal-containing shape has a hydrogenatable metal, which preferably has undergone storage of hydrogen prior to rolling.
  • the metal may also be late, i. be hydrogenated after installation in the heat storage.
  • a further embodiment further provides that the band-shaped, metal-containing shape of powder material is rolled. It may be wholly or even partially rolled from one or more powder materials.
  • the band-shaped, metal-containing shape may comprise a prefabricated band-shaped material, preferably a metal material, which has been rolled into the shape.
  • a prefabricated band-shaped material preferably a metal material, which has been rolled into the shape.
  • a film, a foil, a metal sheet, a rod or other semi-finished product can be used.
  • the band-shaped, metal-containing shape as described above and also described below comprises a polymer material with hydrogen-storing metal contained in the polymer.
  • the hydrogen storage material may be present as particles, fiber or the like.
  • the polymer may form a matrix for preferably the hydrogenatable material, the matrix being deformed by calendering.
  • the matrix may have one or more further components, such as, for example, materials for the heat conduction and / or the gas feedthrough.
  • the matrix may comprise one or more polymers according to the invention and is therefore referred to as a polymeric matrix.
  • the matrix may therefore comprise a polymer or mixtures of two or more polymers.
  • the matrix comprises only one polymer.
  • the matrix itself may be hydrogen storage.
  • ethylene polyethylene, PE
  • a titanium-ethylene compound is used. This can, according to a preferred embodiment, store up to 14% by weight of hydrogen.
  • polymer describes a chemical compound of chain or branched molecules, so-called macromolecules, which in turn consist of identical or similar units, the so-called constitutional repeating units or repeating units. Synthetic polymers are usually plastics.
  • the 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 ability or other properties such as mechanical strength, which would otherwise be absent the polymer would not be possible. It is also possible to use polymers which, for example, do not allow storage of hydrogen but permit 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, in addition to carbon and hydrogen, furthermore preferably has at least one heteroatom selected from among sulfur, oxygen, nitrogen and phosphorus, so that the polymer obtained in the For example, polyethylene is not completely non-polar. 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 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, is present. 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 conditions such as 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 decomposes not up to a temperature of 180 ° C, in particular up to a temperature of 165 ° C, in particular 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 1 183 at 20 ° C, 0.7 g / cm 3 or more, in particular 0.8 g / cm 3 or more, preferably 0.9 g / cm 3 or more maximum 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
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • EEAMA polyethylene glycol
  • EVA ethyl vinyl acetate
  • Typical EVA are solid at room temperature and have a tensile elongation of up to 750%.
  • EVA are stress cracking resistant.
  • 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 1 183).
  • 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 sold for example by the company axalta Coating Systems LLC under the trade name Coathylene ® CB 3547th Polymethyl methacrylate (PMMA) 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 1 10 ° 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 1 183), in particular from 1.0 g / cm 3 to 1.25 g / cm 3 .
  • PMMA which have a tensile strength (according to ISO 527) of more than 30 MPa, preferably of more than 40 MPa, in particular more than 50 MPa, and less than 90 MPa, in particular less than 85 MPa, especially of 80 MPa or less exhibit.
  • 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 EEAMA for example, offered by the company Ter Hell Plastics GmbH, Bochum, Germany, under the trade name 7M Plexiglas ® granulate 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 281 1) 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. Even though the matrix is capable of storing hydrogen, the hydrogen storage capacity is nevertheless not as pronounced as that of the hydrogen storage material itself. However, the matrix is necessary in order to minimize or completely avoid any possible oxidation of the hydrogen storage material and to ensure a 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 material 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 extensibility 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 German: “preimpregnated fibers”.
  • prepregs are polymer preformed semi-finished products which are cured under temperature and pressure to produce components suitable polymers are those having a high viscosity but not polymerized thermoset plastic matrix Invention preferred polymers 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. According to the invention, the prepregs 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 ⁇ or less, preferably 80 ⁇ 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 formed plate-shaped or powdery. 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 bumps and / or depressions and / or elevations.
  • a hydrogen storage may be the material in only one specific 3-dimensional configuration have, so that all particles of the material have the same spatial extent.
  • a hydrogen storage comprises 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.
  • 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 at a temperature Temperature range between -55 ° C to 180 ° C, especially 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 supply hydrogen but also give off, ie they are able to function 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. For example, it may be provided that a first region is arranged between these second regions.
  • a first region has a mixture of low and high temperature hydride distributed in the matrix. There is also the possibility that 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 (hydrogen storage material) comprises at least one metal alloy capable of at a temperature of 150 ° C or less, in particular in a temperature range of - 20 ° C to 140 ° C, in particular from 0 ° C to 100 ° C. is 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 denote each other different metals, 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 according to the invention may be doped with foreign atoms.
  • the degree of doping can according to the invention up to atom%, in particular up to 40 atomic% or up to 35 atomic%, preferably up to 30 atomic% or up to 25 atomic%, especially up to 20 atomic% or up to 15 At%, preferably up to 10 at% or up to 5 at% of A and / or B.
  • the doping can be carried out, for example, with magnesium, titanium, iron, nickel, manganese, nickel, lanthanum or other lanthanides, zirconium, vanadium and / or chromium.
  • the doping can take place with one or more different foreign atoms. 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.
  • alloys of the AB or AB 2 type have a higher ductility than alloys of the AB or AB 2 type.
  • alloys of the AB 2 or the AB type have a higher mechanical stability and hardness compared to alloys of the AB 5 type.
  • FeTi as the AB-type alloy
  • TiMn 2 as the AB 2 -type alloy
  • LaNi 5 as the AB 5 -type alloy.
  • the hydrogenatable 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 in particular a particle size x 50 of 20 ⁇ to 700 ⁇ , preferably from 25 ⁇ to 500 ⁇ , especially from 30 ⁇ to 400 ⁇ , in particular from 50 ⁇ to 300 ⁇ on.
  • x50 means that 50% of the particles have an average particle size that is equal to or less than the stated value.
  • the particle size was determined by means of 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.
  • Indicated here is the particle size of the hydrogenatable material before it is subjected to hydrogenation for the first time. While the hydrogen storage stresses in the material occurs, which may cause during a plurality of cycles occurs a reduction in the particle size of x 50.
  • the hydrogenatable material is so firmly integrated in the matrix that it comminutes upon storage of 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 growth 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 up paticles 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 x50 particle size at the beginning and after 100 times of storage.
  • the distribution of the material in the hydrogen storage itself may change. Beds containing particles of material of very small diameters of a few nanometers can collect at the lowest point of the hydrogen storage. When charged with hydrogen (hydrogenation), high mechanical stresses occur on the walls of the hydrogen storage at this point due to the expansion of the hydrogen storage material. By choosing suitable particle sizes for the material, this can be at least partially avoided. On the other hand, a smaller particle size results in a larger number of contact points at which the particles interact with the matrix and adhere to it, resulting in improved stability, which is the case for particles with a size of more than 700 ⁇ m. in particular of more than 500 ⁇ can not be achieved.
  • a method for producing a hydrogen storage component of a hydrogen storage by means of creating the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape is proposed with the following steps:
  • a further development provides that the production includes the following steps: a) producing a liquid melt comprising the hydrogenatable metal, b) preparing a preform for the component, preferably a layer, from the liquid phase.
  • liquid melt is a polymer melt in which the hydrogenatable metal is located.
  • the preform is rolled by means of a calender so that the rolled shape peeled off the calender is bent to the three-dimensional shape.
  • An exemplary embodiment provides, for example, that the preform is guided by a calender comprising at least two rolls, wherein the two rolls have different roll speeds and / or different roll shapes in the calender nip, and the component thereby obtains an unequal stretch, which leads to a bending of the component , preferably for generating a helical geomerism.
  • a further embodiment provides that the production proceeds as an in-line process, wherein the preform is guided and pressed by the calender comprising at least two rolls, preferably for reducing a thickness of the component and / or for producing a structure, preferably a profiling on the surface during rolling, in particular a microstructure on the surface.
  • the method may further provide that the preform is rolled together with a second material, preferably wherein the second material will primarily perform a thermally conductive function in the hydrogen storage.
  • the material may also have another primary function alternatively as well as in addition.
  • a material can be used on the one hand thermally conductive as on the other hand, gas permeable.
  • the material is used thermally conductive but also insulating, for example, a graphite material arranged between a high-temperature hydrogen storage material and aluminum.
  • a device for producing a hydrogen storage component comprising a band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape with a three-dimensional design
  • the device Calender which brings the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape in a three-dimensional design, preferably in a helical or helical shape, as a wound roll, as a folded and / or adjacent layer.
  • the calender has different rollers, by means of which the three-dimensional design can be achieved. It is preferably provided that the calender has a control unit by means of which different rollers of the calender can be operated with mutually different speeds.
  • At least one further feed for an additional material is provided for the common calendering of the preform of the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape and the additional material. It is further preferred that a powder bed is arranged in front of the calender for feeding a pourable material, in particular for producing the preform to be calendered the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable design.
  • a semifinished product in particular a film feed to the calender, may be provided,
  • a further embodiment provides that a cooled roller is provided, on which the hydrogenatable, to be calendered metal is deposited before the calender from a melt.
  • a method for producing a hydrogen-storing component of a hydrogen storage unit is furthermore proposed with the following steps: a) producing a liquid melt comprising a hydrogenatable metal, b) preparing a component, preferably a layer, from the liquid phase, c) inserting the component, in particular capable of storing in a hydrogen storage.
  • the liquid melt is produced as a metallic alloy with a molten, hydrogenatable metal, preferably under protective gas.
  • the term hydrogen storage describes a reservoir in which hydrogen can be stored.
  • conventional methods for storing and storing hydrogen can be used, for example compressed gas storage, such as storage in pressure vessels by compression with compressors or liquefied natural gas storage, such as storage in liquefied form by cooling and compression.
  • the component is connected to a second material, wherein the second material will perform a heat-conducting function in the hydrogen storage.
  • the component receives a profiling on the surface during the manufacturing process.
  • a development provides that the production proceeds as an in-line process, wherein the component is guided and pressed by a calender having at least two rollers, preferably for reducing a thickness of the component and / or for producing a structure, in particular one Microstructure on the surface.
  • the component is guided by a calender having at least two rollers, wherein the two rollers have different roller speeds in the calendering gap, and the component thereby receives an uneven stretching, which leads to a bending of the component, preferably for generating a helical Geomerie. It is also possible that the component is further processed into a film layer, which is connected to a thermally conductive film and inserted into a container of the hydrogen storage. A further embodiment provides that the component has a coating, in particular an electrochemical coating.
  • a laminate with the hydrogenatable metal is prepared from the liquid phase, wherein the laminate is deposited in a helical or helical form, in a wound roll, as folded or superimposed layers.
  • an apparatus for producing a hydrogen storage component of a hydrogen storage wherein a container is provided for receiving a liquid melt containing hydrogenatable metal, with a protective gas to cover the liquid melt with inert gas to prevent oxidation of the melt, with an opening through which the liquid melt exits, with a tray on which the liquid melt is applied, and with a further processing unit, which is in connection with a storage unit.
  • the melt flows out of the opening under protective gas.
  • the tray is a cooled roller, which is located directly below the opening. But other shelves, and refrigerated shelves are possible.
  • a further embodiment provides that the further processing unit has a calender for reducing the thickness and / or surface structuring of the gas line.
  • a laminate station is provided, by means of which a supplied layer is connected to the hydrogenatable metal.
  • a component is proposed as described above, and a laminate, preferably produced by a method according to one of claims 14 to 20, in particular preferably produced by a device according to one of claims 21 to 26, comprising at least one first location with a hydrogenatable metal and a second layer with a thermally conductive material, wherein the laminate is used in a hydrogen storage.
  • a development of the laminate provides that at least the first layer of the laminate has a surface profiling.
  • the laminate is arranged in a container of a hydrogen storage, wherein the laminate forms the hydrogen storage at least partially.
  • a further embodiment provides that the laminate is arranged helically in the container, in a wound structure and / or stacked on top of one another.
  • the hydrogen storage 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 exhibit.
  • this is preferably provided in the layers of the composite material.
  • the second material of the shell comprises a polymer, which is at least designed hydrogen-permeable.
  • the core has a heat-conducting material and the jacket a 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.
  • a surface treatment of the component can be provided, of hydrogen-storing materials preferably metallic materials by degreasing, cleaning and "pickling” or targeted chemical attack for later facilitated activation, or what should be avoided in most cases, aside from the hydrogen storage, but here the aim is already to introduce hydrogen into the metal surface by pickling.
  • any type of heat treatment if possible integrated into the production process, can be provided, for example formation of intermetallic phases, crystallite or grain coarsening, recrystallization of amorphous regions.
  • FIG. 1 shows an exemplary production device with a calender
  • Fig. 2 is a closer view of the shape design
  • Fig. 3 shows an exemplary embodiment with respect to an insertion of a helical / helical shape in a hydrogen storage.
  • Fig. 1 shows an exemplary embodiment in which by means of a calender 1, a band-shaped, metal-containing shape 2 can be produced.
  • a starting material can be melted via a melting device 3.
  • the melt may comprise a metal, in particular a hydrogenatable metal or metal alloy, a material mixture of solid and liquid material such as a polymer and a metal or the like.
  • the melt can be placed on a tray 4 under a protective gas atmosphere or under atmospheric conditions, for example.
  • the tray is a cooled roller, for example, with a copper surface forming a copper wheel.
  • the material for example a rapidly solidified metal, in particular a strip, preferably a metallic strip of Mg, can then be further treated in an in-line process.
  • the melting device 3 can also deposit the molten material on a depositing belt, from which further processing takes place.
  • the calender 2, the preform 5 thus prepared can be supplied.
  • one or more additional materials are additionally supplied to the calender 1, which are then calendered together.
  • calendering also removes a surface layer, in particular an oxidation layer, for example by chipping off.
  • a shaping takes place in a desired shape.
  • Various shapes are given by way of example, such as a helix / screw structure 2.1, a roller structure 2.2 or schematically indicated a folded / stacked structure 2.3.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a further processing. This can be done, for example, in a housing 6 under a protective gas atmosphere.
  • the shielding gas is preferably inert, but it may also be hydrogen, which is used as a protective gas against oxidation.
  • the calendering preferably also takes place under protective gas.
  • the calender 1 may also be housed.
  • the calendering may be followed, for example, by a further calendering step, for example, if only a surface treatment is carried out during the first calendering, whereas a final shape is not already produced.
  • a roll in particular a film or a film
  • a roll can be rolled up and fed to the preform from a roll illustrated by way of example.
  • This may, for example, be a graphite foil, a coated aluminum foil, for example anodized or else.
  • the film may be perforated or perforated.
  • Fig. 2 shows an example in a schematic view of a sequence, as the desired shape 2 can be created by means of rollers.
  • the roller device 8 may have, for example, an angle between the rollers, version A), or the helical / helical shape is created by means of conical rollers, cf. Version B). If a roller has a surface profiling, for example by height and depth profiles, by needling, punching or the like, this can be impressed in addition to the helical / helical design. This is indicated by the different metal foil cross sections 10.1, 10.2, 10.3 and 10.4.
  • FIG. 3 shows a schematic view of an exemplary embodiment of how a shape 2 with a helical / helical structure in a container 7 can be inserted as a later hydrogen storage.
  • the figure 2 can be further processed or as herge represents in the form of one or more components 1 1 are introduced into the container.
  • a porous tube 12 is arranged centrally through which hydrogen can flow in or out.
  • the shape 2 may comprise a primary heat-conductive material such as aluminum, abbreviated to Al, and a high-temperature hydride material, for example Mg. Both are preferably materially isolated from each other, for example by a graphite layer.
  • the component 11 is preferably inserted into the container 7 such that a direct contact between a container wall 13 with the primary heat-conducting material 14 is ensured.

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Abstract

The invention relates to a strip-shaped, metal-containing, preferably metal form of a component of a hydrogen store, wherein the form assumes one of the following primary functions in the hydrogen store: thermal conduction, gas feed-through, insulation, and/or hydrogen storage, wherein the strip-shaped, metal-containing, preferably metal form is rolled. The invention further relates to a method for production and to a device for production.

Description

Wasserstoffspeichernde Komponente aus einer Schmelze  Hydrogen-storing component from a melt
Die vorliegende Erfindung betrifft ein eine wasserstoffspeichernde Komponente ein Verfahren zur Herstellung wie auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Kompo- nente. The present invention relates to a hydrogen storage component, a method for manufacturing as well as an apparatus for producing such a component.
Wasserstoffspeicher werden oftmals aus Pulvermaterialien hergestellt. Das Pulver hat aber seine Besonderheiten, da es sich lose im Wasserstoffspeicher verteilen kann, insbesondere entsprechend seiner Korngrößenverteilung eine Entmischung im Einsatz des Wasserstoffspeichers durch Hydrierung und Dehydrierung nebst damit verbundener Volumenänderung erfährt. Hydrogen stores are often made from powder materials. But the powder has its peculiarities, since it can be distributed loosely in the hydrogen storage, especially according to its particle size distribution segregation in the use of the hydrogen storage by hydrogenation and dehydrogenation together with associated volume change undergoes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine besser fixierbare hydrierbare Komponente eines Wasserstoffspeichers vorzusehen. Object of the present invention is to provide a better fixable hydrogenatable component of a hydrogen storage.
Diese Aufgabe wird mit einer bandförmigen, metallhaltigen, vorzugsweise metallenen Gestalt einer Komponente eines Wasserstoffspeichers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einem Verfahren zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers mittels Erstellen der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Ansprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale aus einer Ausgestaltung nicht auf diese beschränkt sind. Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale aus einer Ausgestaltung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausgestaltung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpfbar. Auch dienen die Formulierungen der unabhängigen Ansprüche 1 , 14 und 21 in ihrer angemeldeten Form nur als ein erster Entwurf der Formulierungen der zu beanspruchenden Gegenstände. Ein oder mehrere Merkmale der Formulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch kön- nen die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallgemeinert beziehungsweise bei anderen Ausführungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden. This object is achieved with a band-shaped, metal-containing, preferably metal form of a component of a hydrogen storage with the features of claim 1, a method for producing a hydrogen storage component of a hydrogen storage by creating the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape with the features of claim 14 and with a Device solved with the features of claim 21. Advantageous features, embodiments and further developments will become apparent from the following description, the figures as well as from the claims, wherein individual features of an embodiment are not limited to these. Rather, one or more features of one embodiment can be linked to one or more features of another embodiment to form further embodiments. Also, the formulations of independent claims 1, 14 and 21 in their filed form serve only as a first draft of the formulations of the claimed subject-matter. One or more features of the formulations can therefore be exchanged as well as omitted, but also be supplemented in addition. The features cited with reference to a specific exemplary embodiment can also be generalized or likewise used in other exemplary embodiments, in particular applications.
Es wird eine bandförmige, metallhaltige, vorzugsweise metallene Gestalt einer Kompo- nente eines Wasserstoffspeichers, wobei die Gestalt zumindest eine der folgenden primären Funktionen im Wasserstoffspeicher wahrnimmt: Wärmeleitung, Isolierung, Gasdurch- führung und/oder Wasserstoffspeicherung, wobei die bandförmige, metallhaltige, vorzugsweise metallene Gestalt gewalzt ist. It becomes a band-shaped, metal-containing, preferably metal, shape of a component of a hydrogen storage device, wherein the shape performs at least one of the following primary functions in the hydrogen storage: heat conduction, insulation, gas transmission. leadership and / or hydrogen storage, wherein the band-shaped, metal-containing, preferably metallic shape is rolled.
Mittels des Walzens gelingt es einerseits, bevorzugt eine dreidimensionale Gestaltung der Gestalt zu erzielen, d.h. im Sinne der Erfindung, dass die Gestalt eine Formänderung, insbesondere eine Gestaltänderung mittels Kalandrierung erhalten hat. So wird bevorzugt eine Dickenänderung, beispielsweise aber auch eine Oberflächenänderung mittels Kalandrierung erzeugt. Auch kann mittels Kalandrierung ein Laminieren bzw. Zusammenfügen unterschiedlicher Materialien erfolgen, die zusammen im Wasserstoffspeicher ein- gesetzt werden. Das Kalandrieren erlaubt insbesondere, dass beispielsweise schüttfähige Materialien wie Pulver, Partikel, Fasern oder dergleichen in ein anderes Material hineingedrückt und fixiert werden können. Beispielsweise kann hierzu ein Halbzeug als Vorform genutzt werden, beispielsweise ein blechartiges Material. Das Kalandrieren erlaubt aber ebenfalls, schüttfähige Materialien miteinander zu verbinden, die dem Kalander als ge- schüttete Lagen zugeführt werden. Hierzu kann beispielweise auch ein Bindematerial miteingesetzt werden, um das schüttfähige Material miteinander zu verbinden und zu fixieren. Das Bindematerial kann in der Gestalt im Wasserstoffspeicher verbleiben oder aber auch später aus der Gestalt entfernt werden, zum Beispiel mittels Lösungsmittel, Erhitzen und Verdampfung oder auch mittels Ausbrennen. Beispielswiese kann ein Poly- mer als Bindemittel genutzt werden. Das Bindemittel kann ebenfalls als schüttfähiges Material, beispielsweise in Form von Partikeln, Fasern oder sonstigen Geometrien, zugeführt werden oder als Halbzeug vorliegen, beispielsweise als Folienmaterial, als Schicht oder auch in Stangenform. Neben des Aufprägens eines Druckes im einstellbaren Kalanderspalt sind bevorzugt zumindest eine Kalanderwalze, bevorzugt zumindest zwei benachbarte Kalanderwalzen, die einen gemeinsamen Kalanderspalt bilden, temperierbar. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass beide Kalanderwalzen auf eine gleiche Temperatur bzw. einen in etwa gleichen Temperaturbereich, der vorzugsweise +-5° Abweichung nach oben und nach unten um einen Temperaturmittelpunkt hat, besitzt. Auch kann eine unterschiedliche Temperierung vorliegen. So kann die eine Walze auf eine Temperatur oberhalb von 100°C temperiert sein und die andere Walze auf eine Temperatur unterhalb von 100°C. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass zumindest eine Walze des Kalanders gekühlt wird, zum Beispiel, um einen Temperaturunterschied dauerhaft zu halten. Mittels der Temperierung gelingt es zum Beispiel, das Bindemittel zumindest soweit aufzuheizen, dass es zumindest erweicht bzw. eine adhäsive Eigenschaft hat. So kann das Bindemittel genutzt werden, um ein Verbacken zu erzielen, was eine stabile Gestaltformung im Kalander ermöglicht. Auch kann das Bindemittel aufgeschmolzen werden, um eine für die Formgebung im By means of rolling, it is possible, on the one hand, preferably to achieve a three-dimensional design of the shape, ie in the sense of the invention, that the shape has received a change in shape, in particular a change in shape by means of calendering. Thus, preferably a change in thickness, for example, but also a surface change is produced by means of calendering. Also, by means of calendering, a lamination or joining of different materials can take place, which are used together in the hydrogen storage. The calendering in particular allows, for example, pourable materials such as powder, particles, fibers or the like can be pressed into another material and fixed. For example, a semifinished product can be used as preform, for example a sheet-like material. However, calendering also makes it possible to combine pourable materials which are fed to the calender as poured layers. For this purpose, for example, a binder material miteingesetzt be used to connect the pourable material together and to fix. The binding material may remain in the form in the hydrogen storage or else be later removed from the mold, for example by means of solvents, heating and evaporation or by burnout. For example, a polymer can be used as a binder. The binder may also be supplied as a pourable material, for example in the form of particles, fibers or other geometries, or be present as a semi-finished product, for example as a film material, as a layer or in rod form. In addition to impressing a pressure in the adjustable calender nip, at least one calender roll, preferably at least two adjacent calender rolls, which form a common calender nip, can preferably be tempered. An embodiment provides that both calender rolls to an equal temperature or an approximately equal temperature range, which preferably has + -5 ° deviation up and down around a temperature center has. Also, a different temperature can be present. Thus, one roll can be tempered to a temperature above 100 ° C and the other roll to a temperature below 100 ° C. It is also possible that at least one roller of the calender is cooled, for example, to keep a temperature difference permanently. By means of tempering, it is possible, for example, to heat the binder at least to the extent that it at least softens or has an adhesive property. Thus, the binder can be used to achieve a caking, allowing a stable shape formation in the calender. Also The binder can be melted to form one for molding
Kalanderspalt anpassungsfähige Gestalt zu schaffen bzw. Materialien miteinander zu fixieren. Der Kalander kann insbesondere dann eine Temperierung in Form einer Kühlung aufweisen, wenn ihm eine Vorform zugeführt wird, die selbst schon eine ausreichende hohe Temperatur aufweist, um mittels Kalandrierung die gewünschte Formgebung zu ermöglichen. Der Kalander selbst kann nicht nur einen Kalanderspalt sondern auch mehrere hintereinandergeschaltete wie auch parallel zueinander angeordnete Kalanderspalte aufweisen. So können mehr als zwei Kalanderwalzen zum Einsatz kommen. Auch können mehrere Kalander hinter einander angeordnet sein, um die gewünschte Formgebung zu erzielen. Der Kalander kann zumindest eine Glattwalze aufweisen, beispielsweise zwei Glattwalzen, die einander gegenüberliegend einen Kalanderspalt bilden. Der Kalander kann zusätzlich oder auch alternativ zumindest eine Walze mit einem Oberflächenprofil aufweisen, mittels dem zum Beispiel eine Profilierung, Perforierung, oder sonstige zusätzliche Geometrieschaffung möglich ist. So kann beispielweise mittels einer Kanalbildung, einer Riffelung und/oder einer Perforierung eine Gasführung, eine Gasdurchlässigkeit, insbesondere eine Gasdurchführung geschaffen werden. Calender gap to create adaptable shape or to fix materials together. The calender can in particular have a temperature control in the form of a cooling, if it is fed to a preform, which itself already has a sufficiently high temperature to allow calendering the desired shape. The calender itself can not only have a calender nip but also a plurality of calender nips arranged one behind the other and also arranged parallel to one another. So more than two calender rolls can be used. Also, several calenders can be arranged one behind the other to achieve the desired shape. The calender can have at least one smooth roller, for example two smooth rollers, which form a calender gap opposite one another. The calender may additionally or alternatively alternatively have at least one roller with a surface profile, by means of which, for example, a profiling, perforation, or other additional geometry creation is possible. Thus, for example by means of a channel formation, a corrugation and / or a perforation, a gas guide, a gas permeability, in particular a gas feedthrough be created.
Die Nutzung eines Kalanders ermöglicht weiterhin, dass ein oder mehrere vorgefertigte Folien zusammen kalandriert werden. Die bandförmige, metallhaltige Gestalt kann zum Beispiel durch verschiedene Folien, die zusammenkalandriert sind, gebildet werden. Auch können andere Vorformen mit ein oder mehreren Folien zusammen kalandriert werden, um die vorgeschlagene Gestalt zu schaffen. Beispielsweise kann eine Graphitfolie genutzt werden, eine Aluminiumfolie und/oder Folien aus anderen Materialien. Die Folie ist zum Beispiel vorgewalzt. Beispielsweise kann eine Graphitfolie als Isolator gegenüber einem anderen Material, zum Beispiel zwischen Aluminium und einem Magnesiummaterial zur Verhinderung einer Vergiftung, wie auch als Wärmeleiter genutzt werden. Using a calender also allows one or more pre-made films to be calendered together. The band-shaped metal-containing shape may be formed, for example, by various films calendered together. Also, other preforms may be calendered together with one or more films to provide the proposed shape. For example, a graphite foil can be used, an aluminum foil and / or foils of other materials. The film is, for example, pre-rolled. For example, a graphite foil may be used as an insulator over another material, for example between aluminum and a magnesium material to prevent poisoning, as well as a heat conductor.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das Kalandrieren unter Schutzgas erfolgt. Hierzu kann der Kalander ein oder mehrere Schutzgaszuführungen aufweisen. Dadurch kann beispielsweise eine Oxidation einer Oberfläche, insbesondere eines wasserstoffspeichernden Materials verhindert werden, die entweder noch zu kalandrieren wäre oder gerade kalandriert wird bzw. kalandriert wurde. Bevorzugt ist die bandförmige, metallhaltige, vorzugsweise metallene Gestalt in einem Wasserstoffspeicher angeordnet, in dem die bandförmige, metallhaltige Gestalt verbaut ist. Die bandförmige, metallhaltige Gestalt weist eine Höhenerstreckung auf, wobei sich entlang zumindest einer Seite der bandförmigen, metallhaltige Gestalt, einer Oberseite oder Unterseite, eine funktionale Schicht des Wasserstoffspeichers direkt anschließt, wobei die funktionale Schicht mit einer anderen primären Funktion als die bandförmige, metallhaltige Gestalt für den Wasserstoffspeicher versehen ist, wobei die primäre Funktion aus der Gruppe aufweisend eine Wärmeleitung, eine Gasdurchführung, eine Isolierung und/oder eine Wasserstoffspeicherung gewählt ist. Die Höhenerstreckung ergibt sich bevorzugt ausschließlich aus der Umformung im Kalander. Eine nachfolgende zusätzliche Bearbeitung hinsichtlich des Erzielens einer Höhenerstreckung ist dadurch aber nicht ausgeschlossen. Die Höhenerstreckung der bandförmigen, metallhaltigen Gestalt ergibt sich zum Beispiel dadurch, dass die bandförmige metallhaltige Gestalt in eine gewundene Form gewalzt ist, wobei die gewundene Gestalt vorzugsweise helix-, Schnecken- und/oder wellenförmig ist. Die Höhenerstreckung ist daher als eine Erstreckung in die Höhe bzw. Tiefe zu verstehen, die sich gegenüber einem flachen, ebenen Material einstellt. Furthermore, there is the possibility that calendering takes place under protective gas. For this purpose, the calender can have one or more inert gas feeds. As a result, it is possible, for example, to prevent oxidation of a surface, in particular of a hydrogen-storing material, which would either still have to be calendered or is being calendered or calendered. Preferably, the band-shaped, metal-containing, preferably metal shape is arranged in a hydrogen storage in which the band-shaped, metal-containing shape is installed. The band-shaped, metal-containing shape has a height extent, wherein along at least one side of the band-shaped metal-containing shape, a top or bottom, a functional layer of the hydrogen storage directly connected, wherein the functional layer having a different primary function than the band-shaped, metal-containing shape is provided for the hydrogen storage, wherein the primary function is selected from the group comprising a heat conduction, a gas feedthrough, an insulation and / or a hydrogen storage. The vertical extent preferably results exclusively from the deformation in the calender. However, a subsequent additional processing in terms of achieving a vertical extent is not excluded. The height extent of the band-shaped, metal-containing shape results for example from the fact that the band-shaped metal-containing shape is rolled into a tortuous shape, wherein the winding shape is preferably helical, helical and / or wavy. The height extension is therefore to be understood as an extension in the height or depth, which adjusts to a flat, planar material.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die bandförmige metallhaltige Gestalt ein Pulvermaterial aufweist, welches in die zusammenhängende, bandförmige, dreidimensionale Gestalt gewalzt ist. Das Pulver kann vollständig aus Partikeln bestehen. Es können aber im Pulver Fasern oder sonstige Geometrien auch enthalten sein. Das Pulver kann eine Mi- schung verschiedener Materialien enthalten, beispielsweise eine Mischung verschiedener Pulver sein. Auch besteht die Möglichkeit, dass das Pulver nur ein Material aufweist, zum Beispiel eine Legierung. An embodiment provides that the band-shaped metal-containing shape has a powder material which is rolled into the continuous, band-shaped, three-dimensional shape. The powder can consist entirely of particles. However, fibers or other geometries may also be contained in the powder. The powder may contain a mixture of different materials, for example a mixture of different powders. There is also the possibility that the powder has only one material, for example an alloy.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die bandförmige, metallhaltige Gestalt derart ist, dass das Pulvermaterial in eine bandförmige Vorform der bandförmigen, metallhaltigen Gestalt hineingewalzt ist, wobei vorzugsweise das Pulvermaterial eine Schicht entlang der bandförmigen metallhaltigen Gestalt bildet. Die Schicht kann geschlossen sein oder auch durchbrochen. Bevorzugt ist die Schicht fluiddurchlässig, insbesondere so porös, dass ein Fluid durchströmen kann. Es kann aber auch eine fluidundurchlässige Schicht geschaffen werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Pulvermaterial einen Wärmeleiter auf einer Oberfläche der bandförmigen metallhaltigen Gestalt bildet. Furthermore, it can be provided that the band-shaped, metal-containing shape is such that the powder material is rolled into a band-shaped preform of the band-shaped, metal-containing shape, wherein preferably the powder material forms a layer along the band-shaped metal-containing shape. The layer may be closed or broken. Preferably, the layer is fluid-permeable, in particular so porous that a fluid can flow through. But it can also be created a fluid-impermeable layer. It is preferably provided that the powder material forms a heat conductor on a surface of the band-shaped metal-containing shape.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass mehrere Schichten eingewalzt sind, wobei vorzugswei- se zumindest eine Schicht als Isolationsschicht zwischen zwei Materialien der bandförmigen, metallhaltigen Gestalt angeordnet ist, wobei eines der beiden Materialien vorzugsweise ein Hochtemperatur-wasserstoffspeicherndes Material, insbesondere ein Hochtemperaturhydrid ist, vorzugsweise eine Schicht aufweisend Graphit eine Isolationsschicht zwischen dem Hochtemperaturhydrid, insbesondere einem Magnesiummaterial als Was- serstoffspeicher und einem Aluminiummaterial als Wärmeleiter bildet. A further development provides that several layers are rolled, wherein preferably at least one layer is arranged as an insulation layer between two materials of the band-shaped, metal-containing shape, one of the two materials preferably being a high-temperature hydrogen-storing material, in particular a high-temperature hydride, preferably one Layer comprising graphite forms an insulating layer between the high-temperature hydride, in particular a magnesium material as a hydrogen storage and an aluminum material as a heat conductor.
Eine zusätzliche Weiterbildung sieht vor, dass die bandförmige, metallhaltige Gestalt eine zusätzliche Oberflächenstrukturierung zusätzlich zu einer Formgebung zur Gestalt aufweist, die beim Walzen in die Oberfläche der bandförmigen, metallenen Gestalt einge- bracht worden ist. An additional development provides that the band-shaped, metal-containing shape has an additional surface structuring in addition to a shape to the shape that has been introduced when rolling in the surface of the band-shaped, metal shape.
Bevorzugt weist die bandförmige, metallhaltige Gestalt ein hydrierbares Metall auf, welches vorzugsweise vor dem Walzen eine Speicherung von Wasserstoff erfahren hat. Das Metall kann jedoch auch erst später, d.h. nach Einbau in den Wärmespeicher hydriert werden. Preferably, the band-shaped, metal-containing shape has a hydrogenatable metal, which preferably has undergone storage of hydrogen prior to rolling. However, the metal may also be late, i. be hydrogenated after installation in the heat storage.
Eine weitere Ausgestaltung sieht des Weiteren vor, dass die bandförmige, metallhaltige Gestalt aus Pulvermaterial gewalzt ist. Sie kann vollständig oder auch nur zum Teil aus einem oder mehreren Pulvermaterialien gewalzt sein. A further embodiment further provides that the band-shaped, metal-containing shape of powder material is rolled. It may be wholly or even partially rolled from one or more powder materials.
Alternativ wie auch zusätzlich kann die bandförmige, metallhaltige Gestalt ein vorgefertigtes bandförmiges Material, vorzugsweise ein Metallmaterial aufweisen, welches in die Gestalt gewalzt worden ist. So kann zum Beispiel ein Film, eine Folie, ein Blech eine Stange oder ein sonstiges Halbzeug eingesetzt werden. Alternatively, as in addition, the band-shaped, metal-containing shape may comprise a prefabricated band-shaped material, preferably a metal material, which has been rolled into the shape. For example, a film, a foil, a metal sheet, a rod or other semi-finished product can be used.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das bandförmige, metallhaltige Gestalt wie oben und auch nachfolgend beschrieben ein Polymermaterial mit im Polymer enthaltenem wasserstoffspeichernden Metall umfasst. Das wasserstoffspeichernde Material kann als Partikel, Faser oder dergleichen vorliegen. Das Polymer kann eine Matrix für vorzugsweise das hydrierbare Material bilden, wobei die Matrix mittels Kalandrierung verformt wird. Neben dem wenigstens einen Polymer kann die Matrix eine oder mehrere weitere Komponenten wie beispielsweise Materialien für die Wärmeleitung und/oder die Gasdurchführung, aufweisen. Die Matrix kann erfindungsgemäß ein oder mehrere Polymere umfassen und wird daher als polymere Matrix bezeichnet. Die Matrix kann daher ein Polymer oder Mischungen von zwei oder mehr Polymeren umfassen. Bevorzugt umfasst die Matrix nur ein Polymer. Insbesondere kann die Matrix selbst wasserstoffspeichernd sein. So kann zum Beispiel Ethylen (Polyethylen, PE) eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine Titan-Ethylen- Verbindung genutzt. Diese kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bis zu 14 Gew.- % Wasserstoff speichern. A further development provides that the band-shaped, metal-containing shape as described above and also described below comprises a polymer material with hydrogen-storing metal contained in the polymer. The hydrogen storage material may be present as particles, fiber or the like. The polymer may form a matrix for preferably the hydrogenatable material, the matrix being deformed by calendering. In addition to the at least one polymer, the matrix may have one or more further components, such as, for example, materials for the heat conduction and / or the gas feedthrough. The matrix may comprise one or more polymers according to the invention and is therefore referred to as a polymeric matrix. The matrix may therefore comprise a polymer or mixtures of two or more polymers. Preferably, the matrix comprises only one polymer. In particular, the matrix itself may be hydrogen storage. For example, ethylene (polyethylene, PE) can be used. Preferably, a titanium-ethylene compound is used. This can, according to a preferred embodiment, store up to 14% by weight of hydrogen.
Der Begriff Polymer beschreibt eine chemische Verbindung aus Ketten- oder verzweigten Molekülen, sogenannte Makromoleküle, die wiederum aus gleichen oder gleichartigen Einheiten, den sogenannten konstitutionellen Repetiereinheiten oder Wiederholeinheiten, bestehen. Synthetische Polymere sind in der Regel Kunststoffe. The term polymer describes a chemical compound of chain or branched molecules, so-called macromolecules, which in turn consist of identical or similar units, the so-called constitutional repeating units or repeating units. Synthetic polymers are usually plastics.
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 Wasserstoffspeicher durch das Polymer eine gute Temperaturbeständigkeit, eine Resistenz gegenüber das umgebende Medium (Oxidationsbe- ständigkeit, 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 wären. 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. By using at least one polymer, good optical, mechanical, thermal and / or chemical properties can be assigned to the material by the matrix. For example, the 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 ability or other properties such as mechanical strength, which would otherwise be absent the polymer would not be possible. It is also possible to use polymers which, for example, do not allow storage of hydrogen but permit high elongation, such as, for example, polyamide or polyvinyl acetates.
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 Heteroatom, 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 wenigstens 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 Belastungen, wie sie während der Was- serstoffspeicherung auftreten, stabil am Wasserstoffspeichermaterial haften. In the invention, 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. For example, according to the invention, the polymer may also comprise a terpolymer. The polymer (homopolymer) preferably has a monomer unit which, in addition to carbon and hydrogen, furthermore preferably has at least one heteroatom selected from among sulfur, oxygen, nitrogen and phosphorus, so that the polymer obtained in the For example, polyethylene is not completely non-polar. Also, at least one halogen atom selected from chlorine, bromine, fluorine, iodine and astatine may be present. Preferably, the polymer is a copolymer and / or a terpolymer in which at least one monomer unit in addition to carbon and hydrogen further 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, is present. 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 conditions such as occur during hydrogen storage.
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 Wasserstoffspeichers 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. 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. In particular, 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.
Das Wasserstoffspeichermaterial der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Nieder- temperaturwasserstoffspeichermaterial. Bei der Wasserstoffspeicherung, welche ein exothermer Prozess ist, treten daher Temperaturen von bis zu 150 °C auf. Ein Polymer, wel- ches zur Matrix eines entsprechenden Wasserstoffspeichermaterials eingesetzt wird, muss bei diesen Temperaturen stabil sein. Ein bevorzugtes Polymer zersetzt sich daher nicht bis zu einer Temperatur von 180 °C, insbesondere bis zu einer Temperatur von 165 °C, insbesondere von bis zu 145 °C. The hydrogen storage material of the present invention is particularly a low-temperature hydrogen storage material. In the hydrogen storage, which is an exothermic process, therefore, 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 decomposes not up to a temperature of 180 ° C, in particular up to a temperature of 165 ° C, in particular up to 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 1 183 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 Zugfes- tigkeit 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 Zyklen hinweg lange an der gleichen Position innerhalb des Wasserstoffspeichers bleibt. Hierdurch wird eine lange Lebensdauer des Wasserstoffspeichers ermög- licht. In particular, 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. Preferably, the density of the polymer, determined according to ISO 1 183 at 20 ° C, 0.7 g / cm 3 or more, in particular 0.8 g / cm 3 or more, preferably 0.9 g / cm 3 or more maximum 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. Surprisingly, it has been found that polymers with these mechanical properties are particularly stable and easy to process. In particular, they allow stable cohesion between the matrix and the hydrogenatable material embedded therein so that the hydrogenatable material remains in the same position within the hydrogen storage for many cycles for a long time. This allows a long life of the hydrogen storage.
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 Vinylace- tat 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 spannungsrissbeständig. EVA weist die folgende allgemeine Formel (I) auf:
Figure imgf000011_0001
(Formel (I))
For the purposes of the present invention, the polymer is selected from EVA, PMMA, EEAMA and mixtures of these polymers. EVA (ethyl vinyl acetate) refers to a group of copolymers of ethylene and vinyl acetate which have a vinyl acetate content in the range of 2% to 50% by weight. Lower levels of vinyl acetate result in the formation of hard films, while higher levels result in greater polymer adhesiveness. Typical EVA are solid at room temperature and have a tensile elongation of up to 750%. In addition, EVA are stress cracking resistant. EVA has the following general formula (I):
Figure imgf000011_0001
(Formula (I))
EVA im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt eine Dichte von 0,9 g/cm3 bis 1 ,0 g/cm3 (nach ISO 1 183) 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 Handelsnamen Coathylene® CB 3547 vertrieben. Polymethylmethacrylat (PMMA) ist ein synthetischer, transparenter, thermoplastischer Kunststoff mit der folgenden allgemeinen Struktuformel (II): For the purposes of the present invention, EVA preferably has a density of 0.9 g / cm 3 to 1.0 g / cm 3 (according to ISO 1 183). 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%. In this case, 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 sold for example by the company axalta Coating Systems LLC under the trade name Coathylene ® CB 3547th Polymethyl methacrylate (PMMA) is a synthetic, transparent, thermoplastic material having the following general structural formula (II):
Figure imgf000011_0002
(Formel (II))
Figure imgf000011_0002
(Formula (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 1 10 °C. Das thermoplastische Copolymer zeichnet sich durch seine Beständigkeit gegenüber Witterung, Licht und UV-Strahlung aus. 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 1 10 ° C. The thermoplastic copolymer is characterized by its resistance to weathering, light and UV radiation.
PMMA im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt eine Dichte von 0,9 bis 1 ,5 g/cm3 (nach ISO 1 183), 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, insbesondere 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 281 1 ) 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. For the purposes of the present invention, PMMA preferably has a density of 0.9 to 1.5 g / cm 3 (according to ISO 1 183), in particular from 1.0 g / cm 3 to 1.25 g / cm 3 . Especially suitable are those PMMA which have a tensile strength (according to ISO 527) of more than 30 MPa, preferably of more than 40 MPa, in particular more than 50 MPa, and less than 90 MPa, in particular less than 85 MPa, especially of 80 MPa or less exhibit. The elongation at break (according to ISO 527) is in particular <10%, especially <8%, preferably <5%. In this case, 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 EEAMA for example, offered by the company Ter Hell Plastics GmbH, Bochum, Germany, under the trade name 7M Plexiglas ® granulate 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 281 1) 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.
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 Was- serstoffspeichermaterials gering zu halten oder vollständig zu vermeiden und einen Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Materials zu gewährleisten. Preferably, 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. Even though the matrix is capable of storing hydrogen, the hydrogen storage capacity is nevertheless not as pronounced as that of the hydrogen storage material itself. However, the matrix is necessary in order to minimize or completely avoid any possible oxidation of the hydrogen storage material and to ensure a cohesion between the particles of the material.
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 ver- ändern. Die Eigenschaften eines teilkristallinen Werkstoffes 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 Dehnungsfähigkeit der Matrix ab. It is preferable that 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 material 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 extensibility of the matrix decreases.
Die Matrix kann auch in Form von Prepregs vorliegen. Prepreg ist die englische Kurzform für preimpregnated fibres (amerikanisch: preimpregnated fibers), zu deutsch:„vorimpräg- nierte Fasern". Prepregs sind mit einem Polymer vorimprägnierte (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. The matrix can also be in the form of prepregs. Prepreg is the English short form for preimpregnated fibers (American: preimpregnated fibers), in German: "preimpregnated fibers". "prepregs" are polymer preformed semi-finished products which are cured under temperature and pressure to produce components suitable polymers are those having a high viscosity but not polymerized thermoset plastic matrix Invention preferred polymers may also be in the form of a prepreg.
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 Ver- bundwerkstoff verarbeitet werden. The fibers contained in the prepreg can be in the form of a pure unidirectional layer, as a fabric or a scrim. According to the invention, the prepregs can also be comminuted and processed as flakes or chips together with the hydrogenatable material to form a composite material.
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 μηι bis 60 μηι, insbesondere von 40μηι bis 45 μηι auf. Die x90 Teilchengröße liegt insbesondere bei 90 μηι oder weniger, bevorzugt bei 80 μηι oder weniger. According to the invention, 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. If 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 μm to 60 μm, in particular from 40 μm to 45 μm. The x 90 particle size is in particular 90 μηι or less, preferably 80 μηι or less.
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 plattenformig 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 je- doch auch möglich, dass die Oberfläche des Materials 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 unterschiedlichen Ausgestaltungen/Geometrien umfasst. Durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien oder Ausgestaltungen des Materials kann das Material in einer Vielzahl an unterschiedlichen Wasserstoffspeichern verwendet werden. The hydrogenatable material can take up the hydrogen and release it again when needed. In a preferred embodiment, the material comprises particulate materials in any 3-dimensional configuration, such as particles, granules, fibers, preferably cut fibers, flakes and / or other geometries. In particular, the material may also be formed plate-shaped or powdery. 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 bumps and / or depressions and / or elevations. According to the invention, a hydrogen storage may be the material in only one specific 3-dimensional configuration have, so that all particles of the material have the same spatial extent. However, it is also possible that a hydrogen storage comprises 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.
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. Preferably, 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. The term hollow fiber describes a cylindrical fiber which has one or more continuous cavities in cross-section. By using a hollow fiber, several hollow fibers can be combined to form a hollow fiber membrane, whereby absorption and / or release of the hydrogen from the material can be facilitated due to the high porosity. 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. According to the invention, the hydrogenatable material may comprise at least one hydrogenatable metal and / or at least one hydrogenatable metal alloy, preferably consisting thereof.
Als hydrierbare Materialien können auch zum Einsatz kommen: As hydrogenatable materials can also be used:
- Erdalkalimetall- und Alkalimetallalanate,  - alkaline earth metal and alkali metal alanates,
Erdalkalimetall- und Alkalimetallborhydride,  Alkaline earth metal and alkali metal borohydrides,
- Metal-Organic-Frameworks (MOF's) / Metall-organische Gerüste, und/oder  - Metal-Organic-Frameworks (MOF's) / Metal-Organic Frameworks, and / or
Clathrate,  clathrates,
sowie natürlich jeweilige Kombinationen aus den jeweiligen Materialien. as well as of course respective combinations of the respective materials.
Das Material kann erfindungsgemäß auch nichthydrierbare Metalle oder Metalllegierungen umfassen. The material according to the invention may also comprise non-hydrogenatable metals or metal alloys.
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 Tempe- raturbereich 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 spei- ehern sondern auch abgegeben, sind also in diesen Temperaturbereichen funktionsfähig. 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 at a temperature Temperature range between -55 ° C to 180 ° C, especially 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 supply hydrogen but also give off, ie they are able to function in these temperature ranges.
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 Ma- terialien in ihrer hydrierten oder nicht-hydrierten Form eingesetzt werden. If "hydrides" are described in this context, this is to be understood as meaning the hydrogenatable material in its hydrogenated form as well as in its non-hydrogenated form. Hydrogenatable materials in their hydrogenated or nonhydrogenated form can be used according to the invention in the production of hydrogen storages.
Bezüglich Hydride und deren Eigenschaften wird auf die Tabellen 1 bis 4 in S. Sakietuna et al, International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1 121-1 140 im Rahmen der Offenbarung verwiesen. With regard to hydrides and their properties, reference is made to Tables 1 to 4 in S. Sakietuna et al, International Journal of Energy, 32 (2007), pp. 1 121-1 140 within the scope of the disclosure.
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. The hydrogen storage (hydrogenation) can take place at room temperature. The hydrogenation is an exothermic reaction. The resulting heat of reaction can be dissipated. In contrast, energy must be supplied to the hydride in the form of heat for dehydration. Dehydration is an endothermic reaction.
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 aufweist. Auch besteht die Möglichkeit, dass verschiedene erste Bereiche entweder ein Niedertemperaturhydrid oder ein Hochtemperaturhydrid aufweisen. For example, it can be provided that a low-temperature hydride is used together with a high-temperature hydride. Thus, according to one embodiment, it can be provided that, for example, 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. For example, it may be provided that 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. There is also the possibility that different first regions have either a low-temperature hydride or a high-temperature hydride.
Bevorzugt umfasst das hydrierbare Material ein Metall, ausgewählt aus Magnesium, Titan, Eisen, Nickel, Mangan, Nickel, Lanthan, Zirkonium, Vanadium, Chrom, oder eine Mi- schung 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 (Wasserstoffspeichermaterial) 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, Zirkoni- um, Vanadium und Chrom aufweist.. Die Indizes stellen das stöchiometrische Verhältnis der Metalle in der jeweiligen Legierung dar. Dabei können die Legierungen erfindungsgemäß mit Fremdatomen dotiert sein. Der Dotierungsgrad kann erfindungsgemäß bis zu 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 erfolgen. 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 beziehungsweise 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. Preferably, 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. Particularly preferably, the hydrogenatable material (hydrogen storage material) comprises at least one metal alloy capable of at a temperature of 150 ° C or less, in particular in a temperature range of - 20 ° C to 140 ° C, in particular from 0 ° C to 100 ° C. is 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. In this case, A and B denote each other different metals, 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 according to the invention may be doped with foreign atoms. The degree of doping can according to the invention up to atom%, in particular up to 40 atomic% or up to 35 atomic%, preferably up to 30 atomic% or up to 25 atomic%, especially up to 20 atomic% or up to 15 At%, preferably up to 10 at% or up to 5 at% of A and / or B. The doping can be carried out, for example, with magnesium, titanium, iron, nickel, manganese, nickel, lanthanum or other lanthanides, zirconium, vanadium and / or chromium. The doping can take place with one or more different foreign atoms. 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 the AB type have a higher mechanical stability and hardness compared to alloys of the AB 5 type. By way of example, mention may be made here of FeTi as the AB-type alloy, TiMn 2 as the AB 2 -type alloy, and LaNi 5 as the AB 5 -type alloy.
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 μηι bis 700 μηι, bevorzugt von 25μηι bis 500 μηι, besonders von 30μηι bis 400 μηι, insbesondere von 50 μηι bis 300 μηι auf. Dabei bedeutet x50, dass 50% der Teilchen eine mittlere Partikelgröße aufweisen, die gleich oder kleiner dem genannten Wert ist. Die Teilchengröße wurde mit- tels 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 Teilchengröße des hydrierbaren Materials bevor es zum ersten Mal einer Hydrierung unterworfen wird. Während der Wasserstoffspeicherung treten Spannungen im Material auf, was dazu führen kann, dass während mehrerer Zyklen eine Verringerung der x50 Teilchengröße erfolgt. Particularly preferably, 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 in particular a particle size x 50 of 20 μηι to 700 μηι, preferably from 25μηι to 500 μηι, especially from 30μηι to 400 μηι, in particular from 50 μηι to 300 μηι on. In this case, x50 means that 50% of the particles have an average particle size that is equal to or less than the stated value. The particle size was determined by means of 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. Indicated here is the particle size of the hydrogenatable material before it is subjected to hydrogenation for the first time. While the hydrogen storage stresses in the material occurs, which may cause during a plurality of cycles occurs a reduction in the particle size of x 50.
Vorzugsweise ist das hydrierbare Material derart fest eingebunden in der Matrix, 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 Volumenzuwaches 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 Patikel stabil ortsfest positioniert zu halten. Preferably, the hydrogenatable material is so firmly integrated in the matrix that it comminutes upon storage of 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 growth 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 up paticles stable stationary.
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. Incidentally, tests have shown that, when a binder, in particular an adhesive binder, is used in the matrix for fixing these particles, a particularly good stationary positioning within the matrix is made possible. A binder content may preferably be between 2% and 3% by volume of the matrix volume.
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. Preferably, 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 x50 particle size at the beginning and after 100 times of storage.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass Materialien dieser Größe besonders gute Eigenschaften bei der Wasserstoffspeicherung zeigen. Bei der Speicherung und Abgabe von Wasserstoff kommt es zu einer Dehnung (bei der Hydrierung) beziehungsweise Schrumpfung (bei der Dehydrierung) des Materials. Diese Volumenänderung kann bis zu 30% betragen. Hierdurch treten mechanische Belastungen an den Teilchen des hydrierbaren Materials, also am Wasserstoffspeichermaterial, auf. Bei mehrmaligen Be- und Entladen (Hydrieren und Dehydrieren) mit Wasserstoff hat sich gezeigt, dass die Teilchen zerbrechen. Weist das hydrierbare Material nun insbesondere eine Teilchengröße von weniger als 50 μηι, besonders von weniger als 30 μηι und insbesondere von weniger als 25 μηι auf, so kann während der Verwendung ein feineres Pulver entstehen, welches eventuell nicht mehr effektiv Wasserstoff speichern kann. Zudem kann sich die Verteilung des Materials im Wasserstoffspeicher selbst ändern. Schüttungen, welche Teilchen des Materials mit sehr kleinen Durchmessern von wenigen Nanometern aufweisen, können sich am tiefsten Punkt des Wasserstoffspeichers sammeln. Bei einer Beladung mit Wasserstoff (Hydrierung) treten an dieser Stelle auf Grund der Ausdehnung des Wasserstoffspeichermaterials hohe mechanische Belastungen an den Wänden des Wasserstoffspei- chers auf. Durch die Wahl geeigneter Teilchengrößen für das Material kann dies wenigstens teilweise vermieden werden. Auf der anderen Seite ergeben sich durch eine kleinere Partikelgröße eine größere Anzahl an Berührungspunkten, an denen die Partikel mit der Matrix wechselwirken und in ihr haften, so dass sich hieraus eine verbesserte Stabilität ergibt, welche bei Partikeln mit einer Größe von mehr als 700 μηι, insbesondere von mehr als 500 μηι nicht erreicht werden kann. Surprisingly, it has been found that materials of this size show particularly good properties in hydrogen storage. When storing and dispensing Hydrogen causes an elongation (in the hydrogenation) or shrinkage (in the dehydrogenation) of the material. This volume change can be up to 30%. As a result, mechanical stresses occur on the particles of the hydrogenatable material, ie on the hydrogen storage material. Repeated loading and unloading (hydrogenation and dehydrogenation) with hydrogen has been shown to break the particles. If the hydrogenatable material now has, in particular, a particle size of less than 50 μm, in particular less than 30 μm and in particular less than 25 μm, a finer powder may form during use which may no longer be able to store hydrogen effectively. In addition, the distribution of the material in the hydrogen storage itself may change. Beds containing particles of material of very small diameters of a few nanometers can collect at the lowest point of the hydrogen storage. When charged with hydrogen (hydrogenation), high mechanical stresses occur on the walls of the hydrogen storage at this point due to the expansion of the hydrogen storage material. By choosing suitable particle sizes for the material, this can be at least partially avoided. On the other hand, a smaller particle size results in a larger number of contact points at which the particles interact with the matrix and adhere to it, resulting in improved stability, which is the case for particles with a size of more than 700 μm. in particular of more than 500 μηι can not be achieved.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der unabhängig wie auch mit den anderen Ausgestaltungen der Erfindung zusammen genutzt werden kann, wird ein Verfahren zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers mittels Erstellen der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt mit den folgenden Schritten vorgeschlagen: According to a further aspect of the invention, which may be used independently as well as with the other embodiments of the invention, a method for producing a hydrogen storage component of a hydrogen storage by means of creating the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape is proposed with the following steps:
a. Erstellen einer Vorform der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt,  a. Creating a preform of the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape,
b. Walzen der Vorform zur bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Ge- stalt, wobei die Vorform eine dreidimensionale Gestaltung zur bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt erfährt, vorzugsweise in eine He- lix- oder Schrauben-Form, als aufgewickelte Rolle, als gefaltete und/oder aufeinanderliegende Lagen,  b. Rolling the preform into a band-shaped, metal-containing, hydrogenatable form, wherein the preform undergoes a three-dimensional design to the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape, preferably in a helix or screw shape, as a wound roll, as a folded and / or superimposed one documents,
c. Einsetzen der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt als Kom- ponente oder Teil derselben in einen Wasserstoffspeicher.  c. Inserting the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape as a component or part thereof into a hydrogen storage.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Herstellung die folgenden Schritte mitumfasst: a) Herstellen einer flüssigen Schmelze aufweisend das hydrierbare Metall, b) Erstellen einer Vorform für die Komponente, vorzugsweise einer Lage, aus der flüssi- gen Phase. A further development provides that the production includes the following steps: a) producing a liquid melt comprising the hydrogenatable metal, b) preparing a preform for the component, preferably a layer, from the liquid phase.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die flüssige Schmelze eine Polymerschmelze ist, in der das hydrierbare Metall sich befindet. It is further provided that the liquid melt is a polymer melt in which the hydrogenatable metal is located.
Bevorzugt ist, dass die Vorform mittels eines Kalanders derart gewalzt wird, dass die aus dem Kalander abgezogene gewalzte Gestalt zur dreidimensionalen Gestaltung gebogen ist. Ein Ausführungsbeispiel sieht beispielsweise vor, dass die Vorform durch einen Kalander aufweisend zumindest zwei Walzen geführt wird, wobei die zwei Walzen unterschiedliche Walzengeschwindigkeiten und/oder unterschiedliche Walzengestalten im Kalanderspalt aufweisen, und die Komponente dadurch eine ungleiche Verstreckung erhält, die zu einem Biegen der Komponente führt, vorzugsweise zum Erzeugen einer helixförmigen Geomerie. It is preferable that the preform is rolled by means of a calender so that the rolled shape peeled off the calender is bent to the three-dimensional shape. An exemplary embodiment provides, for example, that the preform is guided by a calender comprising at least two rolls, wherein the two rolls have different roll speeds and / or different roll shapes in the calender nip, and the component thereby obtains an unequal stretch, which leads to a bending of the component , preferably for generating a helical geomerism.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Herstellung als In-Line-Prozess abläuft, wobei die Vorform durch den Kalander aufweisend zumindest zwei Walzen geführt und gepresst wird, vorzugsweise zum Verringern einer Dicke der Komponente und/oder zum Erzeugen einer Struktur, vorzugsweise einer Profilierung an der Oberfläche während des Walzens, insbesondere einer Mikrostruktur auf der Oberfläche. A further embodiment provides that the production proceeds as an in-line process, wherein the preform is guided and pressed by the calender comprising at least two rolls, preferably for reducing a thickness of the component and / or for producing a structure, preferably a profiling on the surface during rolling, in particular a microstructure on the surface.
Das Verfahren kann weiter vorsehen, dass die Vorform mit einem zweiten Material zusammengewalzt wird, wobei vorzugsweise das zweite Material primär eine wärmeleitende Funktion im Wasserstoffspeicher ausführen wird. Das Material kann jedoch auch eine andere primäre Funktion alternativ wie auch zusätzlich aufweisen. So kann zum Beispiel ein Material einerseits wärmeleitend wie andererseits auch gasdurchlässig genutzt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Material wärmeleitend aber auch isolierend genutzt wird, zum Beispiel ein Graphitmaterial angeordnet zwischen einem Hochtemperaturwasserstoffspeichermaterial und Aluminium. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der unabhängig wie auch mit den anderen Ausgestaltungen der Erfindung zusammen genutzt werden kann, wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente aufweisend eine bandförmige, metallhaltige, hydrierbare Gestalt mit einer dreidimensionalen Gestaltung vorge- schlagen, wobei die Vorrichtung einen Kalander umfasst, der die bandförmige, metallhaltige, hydrierbare Gestalt in eine dreidimensionale Gestaltung bringt, vorzugsweise in eine Helix- oder Schrauben-Form, als aufgewickelte Rolle, als gefaltete und/oder aneinanderliegende Lage. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Kalander unterschiedliche Walzen aufweist, mittels der die dreidimensionale Gestaltung erzielbar ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kalander ein Steuergerät aufweist, mittels dem verschiedene Walzen des Kalanders mit voneinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten betreibbar sind. Auch kann vorgesehen sein, dass zumindest eine weitere Zuführung für ein zusätzliches Material vorgesehen ist zum gemeinsamen Kalandrieren der Vorform der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt und dem zusätzlichen Material. Weiterhin bevorzugt ist es, dass vor dem Kalander eine Pulverschüttung angeordnet ist zur Zuführung eines schüttfähigen Materials, insbesondere zur Herstellung der zu kalandrierenden Vorform der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestaltung. Alternativ wie auch zusätzlich kann eine Halbzeug- insbesondere Folienzuführung zum Kalander vorgesehen sein, The method may further provide that the preform is rolled together with a second material, preferably wherein the second material will primarily perform a thermally conductive function in the hydrogen storage. However, the material may also have another primary function alternatively as well as in addition. Thus, for example, a material can be used on the one hand thermally conductive as on the other hand, gas permeable. Another possibility is that the material is used thermally conductive but also insulating, for example, a graphite material arranged between a high-temperature hydrogen storage material and aluminum. According to a further aspect of the invention, which can be used independently as well as with the other embodiments of the invention, a device for producing a hydrogen storage component comprising a band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape with a three-dimensional design is proposed, wherein the device Calender, which brings the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape in a three-dimensional design, preferably in a helical or helical shape, as a wound roll, as a folded and / or adjacent layer. A further embodiment provides that the calender has different rollers, by means of which the three-dimensional design can be achieved. It is preferably provided that the calender has a control unit by means of which different rollers of the calender can be operated with mutually different speeds. It can also be provided that at least one further feed for an additional material is provided for the common calendering of the preform of the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape and the additional material. It is further preferred that a powder bed is arranged in front of the calender for feeding a pourable material, in particular for producing the preform to be calendered the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable design. Alternatively, as well as in addition, a semifinished product, in particular a film feed to the calender, may be provided,
Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass eine gekühlte Walze vorgesehen ist, auf die das hydrierbare, zu kalandrierende Metall vor dem Kalander aus einer Schmelze abgelegt wird. A further embodiment provides that a cooled roller is provided, on which the hydrogenatable, to be calendered metal is deposited before the calender from a melt.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers mit den folgenden Schritten vorgeschlagen: a) Herstellen einer flüssigen Schmelze aufweisend ein hydrierbares Metall, b) Erstellen einer Komponente, vorzugsweise einer Lage, aus der flüssigen Phase, c) Einsetzen der Komponente, insbesondere der Lage, in einen Wasserstoffspeicher. Weiterhin wird die flüssige Schmelze als eine metallische Legierung mit einem geschmolzenen, hydrierbaren Metall hergestellt, vorzugsweise unter Schutzgas. Der Begriff Wasserstoffspeicher beschreibt einen Vorratsbehälter, in dem Wasserstoff gespeichert werden kann. Dabei können konventionelle Methoden zur Speicherung und Lagerung von Wasserstoff verwendet werden, beispielsweise Druckgasspeicherung, wie Speicherung in Druckbehältern durch Verdichten mit Kompressoren oder Flüssiggasspei- cherung, 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 Legierung, oder Adsorptions- speicherung, 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". Gemäß einer Ausgestaltung wird die Komponente einer schnellen Kühlung unterworfen, vorzugsweise die flüssige Phase als Lage auf eine gekühlte Oberfläche geführt wird, bevorzugt zur Herstellung einer nanokristallinen Struktur der Komponente. A method for producing a hydrogen-storing component of a hydrogen storage unit is furthermore proposed with the following steps: a) producing a liquid melt comprising a hydrogenatable metal, b) preparing a component, preferably a layer, from the liquid phase, c) inserting the component, in particular capable of storing in a hydrogen storage. Furthermore, the liquid melt is produced as a metallic alloy with a molten, hydrogenatable metal, preferably under protective gas. The term hydrogen storage describes a reservoir in which hydrogen can be stored. In this case, conventional methods for storing and storing hydrogen can be used, for example compressed gas storage, such as storage in pressure vessels by compression with compressors or liquefied natural 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, such as metal hydride storage, such as storage as a chemical link between hydrogen and a metal or alloy, or adsorption storage, such as adsorbed storage of hydrogen in highly porous materials. Furthermore, hydrogen storage is also possible for storage and transport of hydrogen, which temporarily bind the hydrogen to organic substances, whereby liquid, pressure-less storable compounds arise, so-called "chemically bonded hydrogen". According to one embodiment, the component is subjected to a rapid cooling, preferably the liquid phase is guided as a layer on a cooled surface, preferably for producing a nanocrystalline structure of the component.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Komponente mit einem zweiten Material ver- bunden wird, wobei das zweite Material eine wärmeleitende Funktion im Wasserstoffspeicher ausführen wird. Furthermore, it can be provided that the component is connected to a second material, wherein the second material will perform a heat-conducting function in the hydrogen storage.
Auch besteht die Möglichkeit, dass die Komponente eine Profilierung an der Oberfläche während des Herstellungsvorgangs erhält. There is also the possibility that the component receives a profiling on the surface during the manufacturing process.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Herstellung als In-Line-Prozess abläuft, wobei die Komponente durch einen Kalander aufweisend zumindest zwei Walzen geführt und ge- presst wird, vorzugsweise zum Verringern einer Dicke der Komponente und/oder zum Erzeugen einer Struktur, insbesondere einer Mikrostruktur auf der Oberfläche. A development provides that the production proceeds as an in-line process, wherein the component is guided and pressed by a calender having at least two rollers, preferably for reducing a thickness of the component and / or for producing a structure, in particular one Microstructure on the surface.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Komponente durch einen Kalander aufweisend zumindest zwei Walzen geführt wird, wobei die zwei Walzen unterschiedliche Walzengeschwindigkeiten im Kalanderspalt aufweisen, und die Komponente dadurch eine ungleiche Verstreckung erhält, die zu einem Biegen der Komponente führt, vorzugsweise zum Erzeugen einer helixförmigen Geomerie. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Komponente zu einer Filmlage weiterverarbeitet wird, die mit einem wärmeleitenden Film verbunden und in einen Behälter des Wasserstoffspeichers eingesetzt wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Komponente eine Beschichtung aufweist, insbesondere eine elektrochemische Beschichtung. It can also be provided that the component is guided by a calender having at least two rollers, wherein the two rollers have different roller speeds in the calendering gap, and the component thereby receives an uneven stretching, which leads to a bending of the component, preferably for generating a helical Geomerie. It is also possible that the component is further processed into a film layer, which is connected to a thermally conductive film and inserted into a container of the hydrogen storage. A further embodiment provides that the component has a coating, in particular an electrochemical coating.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Laminat mit dem hydrierbaren Metall aus der flüssigen Phase hergestellt wird, wobei das Laminat in einer Helix- oder Schrauben- Form, in einer aufgewickelten Rolle, als gefaltete oder aufeinanderliegende Lagen abgelegt wird. Furthermore, it can be provided that a laminate with the hydrogenatable metal is prepared from the liquid phase, wherein the laminate is deposited in a helical or helical form, in a wound roll, as folded or superimposed layers.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers vorgeschlagen, wobei ein Behälter vorgesehen ist zur Aufnahme einer flüssigen Schmelze enthaltend hydrierbares Metall, mit einer Schutzgasvorrichtung zur Abdeckung der flüssigen Schmelze mit Schutzgas zur Vermeidung einer Oxidation der Schmelze, mit einer Öffnung, durch der die flüssige Schmelze austritt, mit einer Ablage, auf der die flüssige Schmelze aufgebracht wird, und mit einer Weiterverarbeitungseinheit, die in Verbindung mit einer Ablage- einheit steht. According to a further aspect of the invention, an apparatus for producing a hydrogen storage component of a hydrogen storage is proposed, wherein a container is provided for receiving a liquid melt containing hydrogenatable metal, with a protective gas to cover the liquid melt with inert gas to prevent oxidation of the melt, with an opening through which the liquid melt exits, with a tray on which the liquid melt is applied, and with a further processing unit, which is in connection with a storage unit.
Vorzugsweise fließt die Schmelze unter Schutzgas aus der Öffnung heraus. Preferably, the melt flows out of the opening under protective gas.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Ablage eine gekühlte Walze ist, die direkt unterhalb der Öffnung angeordnet ist. Aber auch andere Ablagen, auch gekühlte Ablagen sind möglich. A development provides that the tray is a cooled roller, which is located directly below the opening. But other shelves, and refrigerated shelves are possible.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Weiterverarbeitungseinheit einen Kalander aufweist zur Dickenreduzierung und/oder zur Oberflächenstrukturierung zur Gasleitung. A further embodiment provides that the further processing unit has a calender for reducing the thickness and / or surface structuring of the gas line.
Des Weiteren wird beispielsweise vorgesehen, dass eine Laminatstation vorgesehen ist, mittels der eine zugeführte Lage mit dem hydrierbaren Metall verbunden wird. Furthermore, it is provided, for example, that a laminate station is provided, by means of which a supplied layer is connected to the hydrogenatable metal.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Komponente wie oben be- schrieben vorgeschlagen, sowie ein Laminat, vorzugsweise hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, insbesondere vorzugsweise hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, aufweisend zumindest eine erste Lage mit einem hydrierbaren Metall und eine zweite Lage mit einem wärmeleitenden Material, wobei das Laminat in einem Wasserstoffspeicher eingesetzt wird. According to a further aspect of the invention, a component is proposed as described above, and a laminate, preferably produced by a method according to one of claims 14 to 20, in particular preferably produced by a device according to one of claims 21 to 26, comprising at least one first location with a hydrogenatable metal and a second layer with a thermally conductive material, wherein the laminate is used in a hydrogen storage.
Eine Weiterbildung des Laminats sieht vor, dass zumindest die erste Lage des Laminats eine Oberflächenprofilierung aufweist. A development of the laminate provides that at least the first layer of the laminate has a surface profiling.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Laminat in einem Behälter eines Wasserstoffspeichers angeordnet ist, wobei das Laminat den Wasserstoffspeicher zumindest teilweise bildet. Furthermore, it can be provided that the laminate is arranged in a container of a hydrogen storage, wherein the laminate forms the hydrogen storage at least partially.
Eine weiter Ausgestaltung sieht vor, dass das Laminat in dem Behälter helixförmig, in gewickelter Struktur und/oder übereinander gestapelt angeordnet ist. A further embodiment provides that the laminate is arranged helically in the container, in a wound structure and / or stacked on top of one another.
Auch kann vorgesehen sein, 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 umfasst, wobei das erste Material und/oder das zweite Material ein wasserstoffspeicherndes Material aufweisen. Dieses wird zum Beispiel bevorzugt in den Schichten des Verbundmaterials vorgesehen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Material des Mantels ein Polymer aufweist, was zumindest wasserstoffdurchlässig gestaltet ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Kern ein wärmeleitendes Material aufweist und der Mantel ein wasserstoffspeicherndes Material. Wiederum kann vorgesehen sein, dass der Kern ein primär wasserstoffspeicherndes Material aufweist und der Mantel ein primär wärmeleitendes Material, wobei das wärmeleitende Material wasserstoffdurchlässig ist. It can also be provided that the hydrogen storage 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 exhibit. For example, this is preferably provided in the layers of the composite material. An embodiment provides that the second material of the shell comprises a polymer, which is at least designed hydrogen-permeable. A further embodiment provides that the core has a heat-conducting material and the jacket a hydrogen-storing material. Again, it can be provided that 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.
Weiterhin kann eine Oberflächenbehandlung der Komponente vorgesehen sein, von was- serstoffspeicherfähigen Materialien bevorzugt metallischen Werkstoffen durch Entfetten, Reinigen und„Beizen" oder gezielten chemischen Angriff zur späteren erleichterten Aktivierung, oder, was in den meisten Fällen abseits der Wasserstoffspeicherung vermieden werden soll, hier jedoch angestrebt wird, durch das Beizen bereits Wasserstoff in die Metalloberfläche einzubringen. Furthermore, a surface treatment of the component can be provided, of hydrogen-storing materials preferably metallic materials by degreasing, cleaning and "pickling" or targeted chemical attack for later facilitated activation, or what should be avoided in most cases, aside from the hydrogen storage, but here the aim is already to introduce hydrogen into the metal surface by pickling.
Weiterhin kann jegliche Art der Wärmebehandlung, falls möglich integriert in den Ferti- gungsprozess, vorgesehen, z.B. Bildung intermetallischer Phasen, Kristallit- bzw. Korn- vergröberung, Rekristallisation amorpher Bereiche. 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 und Ausführungen sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können aus ein oder meh- rere Figuren ein oder mehrere Merkmale mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Insbesondere sind die Merkmale nicht beschränkend sondern beispielhaft angegeben. Es zeigen: Furthermore, any type of heat treatment, if possible integrated into the production process, can be provided, for example formation of intermetallic phases, crystallite or grain coarsening, recrystallization of amorphous regions. Further advantageous embodiments as well as features will become apparent from the following figures and the associated description. The resulting from the figures and the description of individual features and embodiments are exemplary only and not limited to the particular embodiment. Rather, from one or more figures, one or more features may be combined with other features from the above description to form further embodiments. In particular, the features are not limiting but exemplified. Show it:
Fig. 1 eine beispielhafte Herstellungsvorrichtung mit einem Kalander, 1 shows an exemplary production device with a calender,
Fig. 2 eine nähere Darstellung hinsichtlich der Formgestaltung, und Fig. 2 is a closer view of the shape design, and
Fig. 3 eine beispielhafte Ausgestaltung in Bezug auf ein Einsetzen einer helix- /schraubenförmigen Gestalt in einen Wasserstoffspeicher.  Fig. 3 shows an exemplary embodiment with respect to an insertion of a helical / helical shape in a hydrogen storage.
Fig. 1 zeigt eine bespielhafte Ausgestaltung, bei der mittels eines Kalanders 1 eine band- förmige, metallhaltige Gestalt 2 herstellbar ist. So kann zum Beispiel über eine Aufschmelzvorrichtung 3 ein Ausgangsmaterial geschmolzen werden. Hierbei kann die Schmelze ein Metall, insbesondere ein hydrierbares Metall bzw. Metalllegierung aufweisen, eine Materialmischung aus festem und flüssigem Material wie beispielsweise einem Polymer und einem Metall oder dergleichen. Die Schmelze kann zum Beispiel unter einer Schutzgasatmosphäre oder auch unter atmosphärischen Bedingungen auf eine Ablage 4 gebracht werden. Hier ist die Ablage zum Beispiel eine gekühlte Walze, zum Beispiel mit einer Kupferoberfläche, die ein Kupferrad bildet. Das Material, beispielsweise ein rasch erstarrtes Metall, insbesondere ein Band, vorzugsweise ein metallisches Band aus Mg, kann sodann in einem In-Line-Prozeß weiterbehandelt werden. Die Aufschmelzvorrich- tung 3 kann auch auf ein Ablageband das geschmolzene Material ablegen, von dem aus eine Weiterverarbeitung erfolgt. Dem Kalander 2 kann die so hergestellte Vorform 5 zugeführt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass ein oder mehrere zusätzliche Materialien dem Kalander 1 zusätzlich zugeführt werden, die sodann gemeinsam kalandriert werden. Es besteht die Möglichkeit, dass zum Beispiel durch das Kalandrieren auch eine Oberflächenschicht, insbesondere Oxidationsschicht entfernt wird, zum Beispiel durch Abplatzen. Insbesondere erfolgt eine Formgebung in eine gewünschte Gestalt. Verschiedene Gestalten sind beispielhaft angegeben, so eine Helix/Schrauben-Struktur 2.1 , eine Rollen-Struktur 2.2 oder schematisch angedeutet eine gefaltete/gestapelte Struktur 2.3. Beim Kalandrieren kann insbesondere auch eine Oberflächenbehandlung auf chemi- schem Wege erfolgen. So kann zum Beispiel ein Beizen der Oberfläche erfolgen, eine Oberflächenbearbeitung mittels Säure oder einem anderen Mittel erfolgen. Weiterhin geht aus Fig. 1 in beispielhafter Ausgestaltung eine Weiterverarbeitung hervor. Diese kann zum Beispiel in einer Einhausung 6 unter Schutzgasatmosphäre erfolgen. Das Schutzgas ist vorzugsweise inert sein, es kann aber auch Wasserstoff sein, was als Schutzgas gegen Oxidation genutzt wird. Bevorzugt erfolgt das Kalandrieren ebenfalls unter Schutzgas. Hierzu kann der Kalander 1 ebenfalls eingehaust sein. Dem Kalandrieren nachfolgendkann zum Beispiel ein weiterer Kalandrierungsschritt folgen, zum Beispiel dann, wenn beim ersten Kalandrieren nur eine Oberflächenbehandlung erfolgt, nicht hingegen schon eine endgültige Gestalt hergestellt wird. So kann zum Beispiel aus dem ersten Kalander 1 auch ein ebenes Material abgezogen werden, welches sodann erst mit einem weiteren Material mittels eines weiteren Kalanders verbunden wird. So kann zum Beispiel von einer beispielhaft dargestellten Rolle eine Lage, insbesondere eine Folie bzw. ein Film angerollt und der Vorform zugeführt werden. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine Graphitfolie, um eine beschichtete Aluminiumfolie, zum Beispiel Eloxal oder anderes handeln. Die Folie kann zum Beispiel perforiert sein oder noch perforiert werden. Nach der nicht näher dargestellten Kalandrierung und damit vorzugsweise einhergehenden weiteren Formgebung zur Endgestalt wird die Gestalt zum Beispiel direkt in einen Container 7 eingebracht. Der Container 7 kann zum Beispiel mit Schutzgas verschlossen werden. Auch kann dieser mit Wasserstoff gefüllt und dann verschlossen werden. Der Container 7 dient vorzugsweise später direkt als Wasserstoffspeicher, wenn an ihn die notwendigen Leitungen angeschlossen worden sind. Fig. 1 shows an exemplary embodiment in which by means of a calender 1, a band-shaped, metal-containing shape 2 can be produced. For example, a starting material can be melted via a melting device 3. Here, the melt may comprise a metal, in particular a hydrogenatable metal or metal alloy, a material mixture of solid and liquid material such as a polymer and a metal or the like. The melt can be placed on a tray 4 under a protective gas atmosphere or under atmospheric conditions, for example. Here, for example, the tray is a cooled roller, for example, with a copper surface forming a copper wheel. The material, for example a rapidly solidified metal, in particular a strip, preferably a metallic strip of Mg, can then be further treated in an in-line process. The melting device 3 can also deposit the molten material on a depositing belt, from which further processing takes place. The calender 2, the preform 5 thus prepared can be supplied. There is also the possibility that one or more additional materials are additionally supplied to the calender 1, which are then calendered together. There is the possibility that, for example, calendering also removes a surface layer, in particular an oxidation layer, for example by chipping off. In particular, a shaping takes place in a desired shape. Various shapes are given by way of example, such as a helix / screw structure 2.1, a roller structure 2.2 or schematically indicated a folded / stacked structure 2.3. In the case of calendering, it is in particular also possible to carry out surface treatment by chemical means. Thus, for example, pickling of the surface can take place, a surface treatment by means of acid or another means. Furthermore, FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a further processing. This can be done, for example, in a housing 6 under a protective gas atmosphere. The shielding gas is preferably inert, but it may also be hydrogen, which is used as a protective gas against oxidation. The calendering preferably also takes place under protective gas. For this purpose, the calender 1 may also be housed. The calendering may be followed, for example, by a further calendering step, for example, if only a surface treatment is carried out during the first calendering, whereas a final shape is not already produced. Thus, for example, from the first calender 1 and a flat material can be deducted, which is then connected only with another material by means of another calender. Thus, for example, a roll, in particular a film or a film, can be rolled up and fed to the preform from a roll illustrated by way of example. This may, for example, be a graphite foil, a coated aluminum foil, for example anodized or else. For example, the film may be perforated or perforated. After the calendering, not shown in detail, and thus preferably further shaping to the final shape, the shape is introduced, for example, directly into a container 7. The container 7 can be closed, for example with inert gas. Also, this can be filled with hydrogen and then sealed. The container 7 is preferably used later as a hydrogen storage, when the necessary lines have been connected to it.
Fig. 2 zeigt beispielhaft in schematischer Ansicht einen Ablauf, wie die gewünschte Gestalt 2 mittels Walzen geschaffen werden kann. Eine ebene Metallfolie 8, zum Beispiel von einem Band oder einer Rolle kommend, wird über die Walzenvorrichtung 9 zu struktu- rierten oder ebenen, helix-/schraubenförmigen Strukturen geformt. Wie dargestellt, kann die Walzenvorrichtung 8 einen beispielsweise einen Winkel zwischen den Walzen aufweisen, Version A), oder die helix-/schraubenförmige Gestalt wird mittels konischer Walzen geschaffen, vgl. Version B). Weist eine Walze eine Oberflächenprofilierung auf, durch zum Beispiel Höhen- und Tiefenprofile, durch Nadeln, Stanzen oder dergleichen, kann diese zusätzlich zu der helix-/schraubenförmigen Gestaltung hinzu aufgeprägt werden. Diese wird durch die verschiedenen Metallfolienquerschnitte 10.1 , 10.2, 10.3 und 10.4 angedeutet. Ein Metallfolienquerschnitt 10.5 weist hingegen keine zusätzliche Aufprägung auf und ist daher plan. Fig. 3 zeigt in schematischer Ansicht eine beispielhafte Ausgestaltung, wie eine Gestalt 2 mit einer helix-/schraubenförmigen Struktur in einen Container 7 als späterer Wasserstoffspeicher eingelassen werden kann. Die Gestalt 2 kann weiterverarbeitet oder wie herge- stellt in Form von ein oder mehreren Komponenten 1 1 in den Container eingebracht werden. Im Container 7 ist zum Beispiel mittig ein poröses Rohr 12 angeordnet, durch das Wasserstoff ein- oder ausströmen kann. Die Gestalt 2 kann zum Beispiel ein primär wärmeleitendes Material wie Aluminium, abgekürzt AI, und ein Hochtemperaturhydrid- Material, zum Beispiel Mg, aufweisen. Beide sind vorzugsweise stofflich voneinander isoliert, zum Beispiel durch eine Graphitschicht. Die Komponente 1 1 wird bevorzugt in den Container 7 derart eingesetzt, dass ein direkter Kontakt zwischen einer Containerwand 13 mit dem primär wärmeleitenden Material 14 sichergestellt ist. Dazu kann wie angedeutet das primär wärmeleitende Material vor dem Einsetzen am Rand des Containers Fig. 2 shows an example in a schematic view of a sequence, as the desired shape 2 can be created by means of rollers. A flat metal foil 8, for example coming from a belt or a roller, is formed via the roller device 9 into structured or plane, helical / helical structures. As shown, the roller device 8 may have, for example, an angle between the rollers, version A), or the helical / helical shape is created by means of conical rollers, cf. Version B). If a roller has a surface profiling, for example by height and depth profiles, by needling, punching or the like, this can be impressed in addition to the helical / helical design. This is indicated by the different metal foil cross sections 10.1, 10.2, 10.3 and 10.4. A metal foil cross section 10.5, however, has no additional imprint and is therefore flat. Fig. 3 shows a schematic view of an exemplary embodiment of how a shape 2 with a helical / helical structure in a container 7 can be inserted as a later hydrogen storage. The figure 2 can be further processed or as herge represents in the form of one or more components 1 1 are introduced into the container. In the container 7, for example, a porous tube 12 is arranged centrally through which hydrogen can flow in or out. For example, the shape 2 may comprise a primary heat-conductive material such as aluminum, abbreviated to Al, and a high-temperature hydride material, for example Mg. Both are preferably materially isolated from each other, for example by a graphite layer. The component 11 is preferably inserted into the container 7 such that a direct contact between a container wall 13 with the primary heat-conducting material 14 is ensured. For this purpose, as indicated, the primary heat-conducting material before insertion at the edge of the container
7überstehen und bei Einsetzen umknicken und so den direkten Wandkontakt auch über eine größere Fläche herstellen. Gleiches ist auch am porösen Rohr oder einer sonstigen Geometrie im Inneren des Containers 7 möglich, beispielsweise für eine verbesserte Wärmeübertragung wie auch für eine Stabilisierung der Komponente 1 1 im Container 7. 7stand and bend over when inserting and thus produce the direct wall contact also over a larger area. The same is also possible on the porous tube or other geometry in the interior of the container 7, for example, for improved heat transfer as well as for stabilization of the component 1 1 in the container. 7

Claims

Ansprüche Expectations
1. Bandförmige, metallhaltige, vorzugsweise metallene Gestalt einer Komponente eines Wasserstoffspeichers, wobei die Gestalt zumindest eine der folgenden primä- ren Funktionen im Wasserstoffspeicher wahrnimmt: Wärmeleitung, Gasdurchführung, Isolierung und/oder Wasserstoffspeicherung, wobei die bandförmige, metallhaltige, vorzugsweise metallene Gestalt gewalzt ist. 1. Band-shaped, metal-containing, preferably metal shape of a component of a hydrogen storage, the shape performing at least one of the following primary functions in the hydrogen storage: heat conduction, gas passage, insulation and / or hydrogen storage, the band-shaped, metal-containing, preferably metal shape being rolled .
2. Bandförmige, metallhaltige, vorzugsweise metallene Gestalt nach Anspruch 1 , mit einem Wasserstoffspeicher, in dem die bandförmige, metallhaltige Gestalt verbaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige, metallhaltige Gestalt eine Höhenerstreckung aufweist, wobei sich entlang zumindest einer Seite der bandförmigen, metallhaltige Gestalt, einer Oberseite oder Unterseite, eine funktionale Schicht des Wasserstoffspeichers direkt anschließt, wobei die funktionale Schicht mit einer anderen primären Funktion als die bandförmige, metallhaltige Gestalt für den Wasserstoffspeicher versehen ist, wobei die primäre Funktion aus der Gruppe aufweisend eine Wärmeleitung, eine Gasdurchführung, eine Isolierung und/oder eine Wasserstoffspeicherung gewählt ist. 2. Band-shaped, metal-containing, preferably metal shape according to claim 1, with a hydrogen storage in which the band-shaped, metal-containing shape is installed, characterized in that the band-shaped, metal-containing shape has a height extension, being along at least one side of the band-shaped, metal-containing Shape, a top or bottom, a functional layer of the hydrogen storage directly adjoins, the functional layer being provided with a different primary function than the band-shaped, metal-containing shape for the hydrogen storage, the primary function from the group comprising a heat conduction, a gas duct, insulation and/or hydrogen storage is selected.
3. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige metallhaltige Gestalt in eine gewundene Form gewalzt ist, wobei die gewundene Gestalt vorzugsweise helix-, Schnecken- und/oder wellenförmig ist3. Band-shaped, metal-containing shape according to claim 1 or 2, characterized in that the band-shaped metal-containing shape is rolled into a winding shape, the winding shape preferably being helical, snail-shaped and/or wave-shaped
4. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige metallhaltige Gestalt ein Pulvermaterial aufweist, welches in die zusammenhängende, bandförmige, dreidimensionale Gestalt gewalzt ist. 4. Band-shaped, metal-containing shape according to one of the preceding claims, characterized in that the band-shaped metal-containing shape has a powder material which is rolled into the coherent, band-shaped, three-dimensional shape.
5. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvermaterial in eine eine bandförmige Vorform der bandförmigen, metallhaltigen Gestalt hineingewalzt ist, wobei vorzugsweise das Pulvermaterial eine Schicht entlang der bandförmigen metallhaltigen Gestalt bildet. 5. Band-shaped, metal-containing shape according to claim 4, characterized in that the powder material is rolled into a band-shaped preform of the band-shaped, metal-containing shape, the powder material preferably forming a layer along the band-shaped metal-containing shape.
6. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvermaterial zumindest einen Wärmeleiter auf einer Oberfläche der bandförmigen metallhaltigen Gestalt bildet. 6. Band-shaped, metal-containing shape according to claim 4 or 5, characterized in that the powder material forms at least one heat conductor on a surface of the band-shaped metal-containing shape.
7. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten eingewalzt sind, wobei vorzugsweise zumindest eine Schicht als Isolationsschicht zwischen zwei Materialien der bandförmigen, metallhaltigen Gestalt angeordnet ist, wobei eines der beiden Materialien vorzugsweise ein Hochtemperatur-wasserstoffspeicherndes Material, insbesondere ein Hochtemperaturhydrid ist, vorzugsweise eine Schicht aufweisend Graphit eine Isolationsschicht zwischen dem Hochtemperaturhydrid, insbesondere einem Magnesiummaterial als Wasserstoffspeicher und einem Aluminiummaterial als Wärmeleiter bildet. 7. Band-shaped, metal-containing shape according to one of claims 4, 5 or 6, characterized in that several layers are rolled in, preferably at least one layer being arranged as an insulating layer between two materials of the band-shaped, metal-containing shape, one of the two materials preferably being one High-temperature hydrogen-storing material, in particular a high-temperature hydride, preferably a layer comprising graphite forms an insulating layer between the high-temperature hydride, in particular a magnesium material as a hydrogen storage and an aluminum material as a heat conductor.
8. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige, metallhaltige Gestalt eine zusätzliche Oberflächenstrukturierung zusätzlich zu einer Formgebung zur Gestalt aufweist, die beim Walzen in die Oberfläche der bandförmigen, metallenen Gestalt eingebracht worden ist. 8. Band-shaped, metal-containing shape according to one of the preceding claims, characterized in that the band-shaped, metal-containing shape has an additional surface structuring in addition to a shape to the shape that was introduced into the surface of the band-shaped, metal shape during rolling.
9. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige, metallhaltige Gestalt ein hydrierbares Metall aufweist, welches vorzugsweise vor dem Walzen eine Speicherung von Wasserstoff erfahren hat. 9. Band-shaped, metal-containing shape according to one of the preceding claims, characterized in that the band-shaped, metal-containing shape has a hydrogenatable metal, which has preferably undergone storage of hydrogen before rolling.
10. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die bandförmige, metallhaltige Gestalt aus Pulvermaterial gewalzt ist. 10. Band-shaped, metal-containing shape according to one of the preceding claims, characterized in that the band-shaped, metal-containing shape is rolled from powder material.
1 1 . Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmige, metallhaltige Gestalt ein vorgefertigtes bandförmiges Material, vorzugsweise ein Metallmaterial aufweist, welches in die Gestalt gewalzt worden ist. 1 1 . Band-shaped, metal-containing shape according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the band-shaped, metal-containing shape has a prefabricated band-shaped material, preferably a metal material, which has been rolled into the shape.
12. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige, metallhaltige Material ein Polymermaterial mit im Polymer enthaltenem wasserstoffspeichernden Metall um- fasst. 12. Band-shaped, metal-containing shape according to one of the preceding claims, characterized in that the band-shaped, metal-containing material comprises a polymer material with hydrogen-storing metal contained in the polymer.
13. Bandförmige, metallhaltige Gestalt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Gestalt bzw. eine Vorform der Gestalt einer zusätzlichen Oberflächenbehandlung unterworfen worden ist, vorzugsweise einem Beizen und/oder einer Beschichtung. 13. Band-shaped, metal-containing shape according to one of the preceding claims, characterized in that a surface of the shape or a preform of the Shape has been subjected to an additional surface treatment, preferably pickling and / or a coating.
14. Verfahren zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Was- serstoffspeichers mittels Erstellen der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren14. Process for producing a hydrogen-storing component of a hydrogen storage by creating the band-shaped, metal-containing, hydrogenable
Gestalt nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den folgenden Schritten: Shape according to one of claims 1 to 13 with the following steps:
a. Erstellen einer Vorform der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt, a. Creating a preform of the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape,
b. Walzen der Vorform zur bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Ge- stalt, wobei die Vorform eine dreidimensionale Gestaltung zur bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt erfährt, vorzugsweise in eine He- lix- oder Schrauben-Form, als aufgewickelte Rolle, als gefaltete und/oder aufeinanderliegende Lagen, b. Rolling the preform into a band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape, the preform undergoing a three-dimensional design into a band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape, preferably in a helix or screw shape, as a wound roll, as a folded roll and/or lying one on top of the other layers,
c. Einsetzen der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt als Kom- ponente oder Teil derselben in einen Wasserstoffspeicher. c. Insertion of the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable form as a component or part thereof in a hydrogen storage.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung die folgende Schritte mitumfasst: a) Herstellen einer flüssigen Schmelze aufweisend das hydrierbare Metall, b) Erstellen einer Vorform für die Komponente, vorzugsweise einer Lage, aus der flüssigen Phase. 15. The method according to claim 14, characterized in that the production includes the following steps: a) producing a liquid melt comprising the hydrogenatable metal, b) creating a preform for the component, preferably a layer, from the liquid phase.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the liquid
Schmelze eine Polymerschmelze ist, in der das hydrierbare Metall sich befindet. Melt is a polymer melt in which the hydrogenatable metal is located.
17. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform mittels eines Kalanders derart gewalzt wird, dass die aus dem Kalander ab- gezogene gewalzte Gestalt zur dreidimensionalen Gestaltung gebogen ist. 17. The method according to claim 14, 15 or 16, characterized in that the preform is rolled by means of a calender in such a way that the rolled shape withdrawn from the calender is bent to form a three-dimensional design.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform durch einen Kalander aufweisend zumindest zwei Walzen geführt wird, wobei die zwei Walzen unterschiedliche Walzengeschwindigkeiten und/oder unterschiedliche Walzengestalten im Kalanderspalt aufweisen, und die18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the preform is guided through a calender having at least two rolls, the two rolls having different roll speeds and / or different roll shapes in the calender gap, and the
Komponente dadurch eine ungleiche Verstreckung erhält, die zu einem Biegen der Komponente führt, vorzugsweise zum Erzeugen einer helixförmigen Geomerie. Component thereby receives an unequal stretching, which leads to bending of the component, preferably to create a helical geometry.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung als In-Line-Prozess abläuft, wobei die Vorform durch den Kalander aufweisend zumindest zwei Walzen geführt und gepresst wird, vorzugsweise zum Verringern einer Dicke der Komponente und/oder zum Erzeugen einer Struktur, vorzugsweise einer Profilierung an der Oberfläche während des Walzens, insbesondere einer Mikrostruktur auf der Oberfläche. 19. The method according to claim 18, characterized in that the production takes place as an in-line process, wherein the preform is guided and pressed through the calender having at least two rollers, preferably to reduce a thickness of the component and / or to create a structure , preferably a profiling on the surface during rolling, in particular a microstructure on the surface.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform mit einem zweiten Material zusammengewalzt wird, wobei vorzugsweise das zweite Material primär eine wärmeleitende Funktion im Wasserstoffspeicher ausführen wird. 20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the preform is rolled together with a second material, wherein preferably the second material will primarily perform a heat-conducting function in the hydrogen storage.
21 . Vorrichtung zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente aufweisend eine bandförmige, metallhaltige, hydrierbare Gestalt nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einer dreidimensionalen Gestaltung, wobei die Vorrichtung einen Kalander umfasst, der die bandförmige, metallhaltige, hydrierbare Gestalt in eine dreidimensionale Gestaltung bringt, vorzugsweise in eine Helix- oder Schrauben- Form, als aufgewickelte Rolle, als gefaltete und/oder aufeinanderliegende Lage. 21. Device for producing a hydrogen-storing component having a band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape according to one of claims 1 to 13 with a three-dimensional design, the device comprising a calender which brings the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape into a three-dimensional shape, preferably into a Helix or screw shape, as a wound roll, as a folded and/or stacked layer.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kalander unterschiedliche Walzen aufweist, mittels der die dreidimensionale Gestaltung erzielbar ist 22. The device according to claim 21, characterized in that the calender has different rollers by means of which the three-dimensional design can be achieved
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalander ein Steuergerät aufweist, mittels dem verschiedene Walzen des Kalanders mit voneinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten betreibbar sind. 23. Device according to claim 21 or 22, characterized in that the calender has a control device by means of which different rollers of the calender can be operated at different speeds.
24. Vorrichtung nach Anspruch 21 , 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Zuführung für ein zusätzliches Material vorgesehen ist zum gemeinsamen Kalandrieren der Vorform der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestalt und dem zusätzlichen Material. 24. The device according to claim 21, 22 or 23, characterized in that at least one further feed for an additional material is provided for joint calendering of the preform of the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable shape and the additional material.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kalander eine Pulverschüttung angeordnet ist zur Zuführung eines schüttfähigen Materials, insbesondere zur Herstellung der zu kalandrierenden Vorform der bandförmigen, metallhaltigen, hydrierbaren Gestaltung. 25. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a powder bed is arranged in front of the calender for supplying a pourable material, in particular for producing the preform to be calendered of the band-shaped, metal-containing, hydrogenatable design.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine gekühlte Walze vorgesehen ist, auf die das hydrierbare, zu kalandrierende Metall vor dem Kalander aus einer Schmelze abgelegt wird. 26. Device according to one of the preceding claims 21 to 25, characterized in that a cooled roller is provided, onto which the hydrogenatable metal to be calendered is deposited from a melt in front of the calender.
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