A hybrid hydrolytic hydrogen storage system based on catalyst sputter-coated hollow glass microspheres
[thesis]
Gerwin Schmid, Christoph Eisenmenger-Sittner
2015
Ein Wasserstoffspeichersystem bestehend aus hohlen, wasserstoffbeladenen Mikroglaskugeln und einem Hydrid (z.B. NaBH4) erreicht theoretische Speicherdichten von 8-20 Gewichtsprozent und 30-50 kg/m3. Zur Speicherung werden die Mikroglaskugeln mit 70 MPa Wasserstoff bedrückt und aufgeheizt (~250°C), sodass der Wasserstoff ins Innere der Kugeln diffundiert. Nach Abkühlen ist der Wasserstoff eingeschlossen und kann gelagert werden. Um Wasserstoff wieder freizusetzen, wird erneut Wärme appliziert.
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... ese Wärme wird durch eine exotherme chemische Reaktion bereitgestellt, in diesem Fall die Hydrolyse von Natriumborhydrid, welche als Nebenprodukt weiteren Wasserstoff freisetzt. Diese chemische Reaktion erfordert einen Katalysator, der auf die Kugeln aufgebracht wird. Zur gleichmäßigen Katalysatorbeschichtung der Kugeln, wurde eine Anlage mit gekippter Beschichtungsschale entwickelt (vgl. Betonmischer), welche unterhalb der Beschichtungsquelle rotiert (Sputterquelle). Da die Kugeln während des Verfahrens zum Verklumpen neigen und dadurch nicht gleichmäßig beschichtet werden, wurde ein Rüttelmechanismus entwickelt, der die Klumpen aufbrechen lässt. Dadurch konnten die Mikroglaskugeln gleichmäßig mit Katalysatoren beschichtet werden. Anatas, eine spezielle Phase des Titandioxids, wurde ist ein vielversprechendes Katalysatorträgermaterial, weshalb derartige Schichten auf planem Glassubstrat und auf Mikroglaskugeln untersucht wurden. Die TiO2-Schichten wurden reaktiv mit gepulster Spannungsversorgung abgeschieden. Auf planem Substrat konnten Anatas-Schichten hergestellt werden, jedoch nicht auf Mikroglaskugeln, was der geringen Schichtdicke geschuldet ist. Katalysator-Versuche wurden mit Ruthenium-, Platin- und Titandioxidschichten beziehungsweise Kombinationen dieser Materialien durchgeführt. Ruthenium-Schichten erzielten dabei die höchste Wasserstoffausbeute, zeigten jedoch eine problematisch geringe Haftung an den Glaskugeln. Die Haftungsproblematik konnte mittels Mehrschichtsystem und auch durch gleichzeitiges Abscheiden v [...]
doi:10.34726/hss.2015.21503
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