Hydrid-Alanat-Systeme sind pulverförmige Feststoffe, die oft bei oder knapp über Raumtemperatur und unter mäßigen Drücken einige Volumenprozent Wasserstoff zu speichern imstande sind. Für die Desorption des Wasserstoffs und damit seiner Zurverfügungstellung für Zwecke der Energienutzung ist es essentiell, einerseits messen zu können, wieviel Wasserstoff noch chemisch gebunden im Pulver vorhanden ist, als auch wie mittels thermischem Management die gewünschte Menge Wasserstoff schnell und effektiv desorbiert werden kann. Es galt also erstens einen Sensoreffekt zu finden, mit dem der gebundene Wasserstoff quantitativ bestimmt werden kann und zweitens Erkenntnisse zu gewinnen, wie sich das Material im Tankvolumen in puncto Wärmeieitung verhält und somit thermisch beeinflusst werden kann. Es wurden parallel optische und gravimetrische Messungen an Alanatproben durchgeführt, mit denen ein Bezug hergestellt werden kann zwischen der Infrarotabsorption des Materials und der Menge des im Pulver gespeicherten Wasserstoffes. Die Infrarotspektren gestatten darüber hinaus die Zuordnung zu den aus der Literatur bekannten Koordinationsphasen des Alanatmaterials. Recherchen ergaben weiterhin, dass der gefundene Sensoreffekt das Potential zur Miniaturisierung und Kommerzialisierung aufweist. Zwei verschiedene Verfahren für die Bestimmung der thermischen Eigenschaften des verwendeten Natriumalanat wurden aufgebaut getestet und die Messdaten für die Simulation erster Tankkonzepte eingesetzt. Erste Ergebnisse zeigen eine wesentliche Änderung der thermischen Eigenschaften als Funktion des verwendeten Katalysators und der Eigenschaften des Materials in Pulver bzw. in Pelletform. Parallele Messungen der Masse gespeicherten Wasserstoffs mit optischen Spektren wurden erstmals durchgeführt. Dafür wurde ein innovativer Labormessplatz realisiert, der auch Messungen an anderen Materialien zulässt. Dazu wurde ein FTIR-Spektrometer mit einer ATR-Elnheit und einer hochpräzisen Waage kombiniert und eine spezielle Messzelle entwickelt, die in diesen Aufbau integriert werden kann und thermische Beeinflussung und Wasserstoffabsorption bzw. -desorption in-situ erlaubt. Ein derartiger vielseitig verwendbarer Messplatz ist u.E. nach bisher nicht realisiert worden. In parallelen Untersuchungen der thermischen und optischen Eigenschaften, konnten die Wirkungen verschiedener Katalysatoren gezeigt und der Einfluss dieser Eigenschaften auf verschiedene Tankdesigns in Simulationen nachgewiesen werden. Der beschriebene Messplatz kann für eine Vielzahl weiterer Materialuntersuchungen, nicht nur zum Thema Wasserstoffspeicherung, genutzt werden. Die an Natriumalanat gefundenen Ergebnisse zum Desorptionsverhalten stellen einen kalibrierbaren Sensoreffekt dar, der in der Praxis zukünftig bei Wasserstoffspeichern eingesetzt werden kann, wenn es gelingt, den Laboraufbau durch einen kostengünstigen, einfach zu bauenden miniaturisierten Sensor zu ersetzen. Es besteht jetzt die Möglichkeit, gezielt Tankdesigns zu simulieren und dafür reale Daten von insitu-erzeugtem Material einzusetzen und entsprechende Entlade/Beladekonzepte kleiner stationärer Wasserstofftanks zu untersuchen. Damit ist es zunächst möglich, verschiedene Entladungskonzepte theoretisch zu untersuchen und gegebenenfalls erste Tankauslegungen mit einer Menge von bis zu 1 kg H2 auszulegen und zu testen.


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    Titel :

    Entwicklung und Test eines nanoskalig befüllten Metallhydrid-Wasserstoffspeichers mit integrierter Füllstandssensorik und thermisch optimiertem Tankhüllendesign. Schlussbericht. Berichtszeitraum: 01.07.2009 - 30.06.2012


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2012


    Format / Umfang :

    19 Seiten


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch