[发明专利]包含可氢化材料和聚合基质的氢储器

说明书

本发明涉及包含可氢化材料和聚合基质的氢储器、制造该氢储器的方法和用于制造该氢储器的装置。

21世纪的较大挑战之一是提供替代能源。众所周知，化石能量载体的资源，如石油或天然气有限。氢气是在此令人感兴趣的替代品。氢气（H₂）本身虽然不是能源，而是首先必须利用其它能源制备。但是，与借助例如太阳能直接生成的电流相比，氢气可以储存和运输。此外，氢气可以以不同方式，例如在燃料电池中或通过直接燃烧再次转化成能量。形成的唯一废物是水。但是，使用氢气时的一个缺点在于其易燃，并且与空气的混合产生极易爆炸的混合物，所谓的氢氧气。

为了运输或储存，安全储存因此也是一大挑战。

氢气不能容易地储存在氢储器中，然后回收，因为氢气具有所有气体中的最小分子。US 2006/0030483 A1描述了据说是氢储器的中空微球。US 2012/0077020 A1和US 2013/0136684 A1公开了使用碳作为氢储器中的基质材料。在DE 60 030 221 T2中阐述了在电池电极中的氢气储存。

本发明的目的是提供与现有技术相比具有改进的性质，尤其具有延长的使用寿命的氢储器。

提出具有权利要求1的特征的氢储器、具有权利要求12的特征的制造氢储器的方法和具有权利要求14的特征的用于制造氢储器的装置。有利的特征、实施方案和扩展方案从下列说明书、附图以及权利要求书中显而易见，其中来自一个实施方案的各个特征不限于其。相反，来自一个实施方案的一个或多个特征可以与另一实施方案的一个或多个特征组合以提供进一步的实施方案。特别地，各个独立权利要求也可以各自互相组合。独立权利要求的措辞不应被视为对要求保护的主题的限制。因此可以更换和省略，也可另外补充权利要求措辞的一个或多个特征。也可以以一般化形式使用借助具体实施例引述的特征，或同样可以在其它实施例，尤其是用途中使用它们。

本发明涉及氢储器，其包含可氢化材料和在其中嵌入可氢化材料的基质，其中所述基质包含至少一种聚合物。基质和可氢化材料一起形成复合材料。

术语“氢储器”描述可储存氢气的储存容器。在此可以使用传统储氢和贮氢方法进行，例如压缩气体储存，如通过用压缩机压缩而储存在压力容器中，或液化气体储存，如通过冷却和压缩以液化形式储存。另外替代性的储氢形式基于固体或液体，例如金属氢化物储器，如作为氢和金属或合金之间的化合物储存，或吸附储氢，如氢气吸附储存在高度多孔材料中。此外，为了储存和输送氢气，还可能有暂时将氢键合到有机物质上以产生可不经加压而储存的液体化合物（所谓的“化学键合氢”）的氢储器。

氢储器可包含例如与氢气反应形成氢化物（金属氢化物）的金属或金属合金。这一储氢过程也被称作氢化并伴随着放热进行。其因此是放热反应。在氢化中储存的氢气可在脱氢中再释放。在此必须供热，因为脱氢是吸热反应。相应的氢储器因此可具有两种极端状态：1) 储氢材料载满氢气。该材料完全为其氢化物形式；和2) 储氢材料没有储存氢气，因此该材料为金属或金属合金的形式。

术语“复合材料”描述由两种或更多种复合的材料构成的复合体。在这种情况下，将第一材料，在本情况中为可氢化材料，嵌入第二材料，即基质中。该基质可具有开孔或闭孔。该基质优选是多孔的。通过一种材料嵌入另一材料，可补充例如否则仅各独立组分具有的材料性质。就复合材料的性质而言，组分的物质性质和几何是重要的。特别地，尺寸效应通常起到一定作用。例如通过材料配合（Stoffschluss）或形状配合（Formschluss）的方式或两者的组合实现结合。由此例如能将可氢化材料牢固定位在基质中。

除所述至少一种聚合物外，该基质还可包含一种或多种附加组分，例如用于导热和/或传导气体的材料。

该基质根据本发明可包含一种或多种聚合物并因此被称作聚合基质。该基质因此可包含一种聚合物或两种或更多种聚合物的混合物。该基质优选包含仅一种聚合物。特别地，该基质本身可以是储氢的。例如，可以使用乙烯（聚乙烯，PE）。优选使用钛-乙烯化合物。在一个优选实施方案中，其可储存最多14重量%的氢气。

术语“聚合物”描述由直链或支化分子构成的化合物，所谓的大分子，其又由相同或同类的单元，所谓的结构重复单元构成。合成聚合物通常是塑料。