Wasserstoffspeicherung in Metall- und komplexen Hydriden

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 100324

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0066;F - Wasserstoff

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Wasserstoffspeicherung in Metall- und komplexen Hydriden

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Ziel des Projektjahres 2006 war es den Mechanismus der Wasserstoffdesorption aus den komplexen Hydriden, z.B. LiBH4 hinsichtlich der möglichen Zwischenstufen zu untersuchen. Es ist uns gelungen, in theoretischen Modellrechnungen solche Zwischenprodukte zu identifizieren, welche eine grössere Stabilität als die Endprodukte haben. Experimentell konnten wir mit dem umgebauten Photoelektronenspektrometer (Einschleusen durch Ar-Kammer, Temperaturkontrolle der Probe, Massenspektrometer) während der Wasserstoffdesorption die Oberflächenzusammensetzung untersuchen und gleichzeitig mit dem Massenspektrometer die desorbierten Spezien identifizieren. Wir haben festgestellt, dass nicht nur Wasserstoff sondern auch Verbindungen von der Art (BH3)n desorbiert werden. Der Desorptionsmechanismus im Hochvakuum scheint grundsätzlich anders zu sein als unter einer Wasserstoffatmosphäre. Eine neue Sorptionsanalyseanlage wurde entwickelt und gebaut, welche ein Systemvolumen von nur noch 2 cm3 aufweist, was eine Grössenordnung kleiner ist als herkömmliche Anlagen. Zudem ist die Anlage im Endausbau vollständig digital, d.h. die Genauigkeit der Druck und Massenflussmessung konnte signifikant gesteigert werden.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Bielmann,Michael
Züttel,Andreas

Zugehörige Dokumente

• Wasserstoffspeicherung in Metall- und komplexen Hydriden - Jahresbericht 2006 [PDF] 1'160 kB

Schlussbericht (Deutsch)

Das Projekt widmet sich der Untersuchung und dem Verständnis der Tetrahydroborate, welche in unserer Gruppe 2001 als weltweite Pioniere gestartet wurde. In der Zwischenzeit ist das Potential dieser Klasse von Materialien anerkannt. Speziell intensiv wurde an LiBH4 gearbeitet, welches mit 18mass% die höchste Wasserstoffspeicherdichte der Familie besitzt. Im Zuge der Arbeiten konnte die Raumtemperaturstruktur mittels Röntgen und Neutronendiffraktion bestimmt werden. Die Stabilität konnte durch thermodynamische Untersuchungen mittels Differential Scanning Calorimetry mit H2-Druckzelle bestimmt und ein „vollständiges“ Energiediagramm des Materials erstellt und modelliert werden. Wir konnten zeigen, das die Aktivierungsenergie unter Zumischung von SiO2 wesentlich reduziert wird. Dieser katalytische Effekt ist bis heute noch nicht verstanden, zeigt aber, dass es möglich ist, die hohe Desorptionstemperatur durch geeignete Katalysatoren zu reduzieren – ein Schritt der für eine potentielle Anwendung wesentlich ist. Der Desorptionsmechanismus wurde mit einem speziell umgerüsteten Oberflächenanalysesystem und mittels Magnetschweibewaage untersucht. Speziell im Unterdruckbereich geht ein substantieller Anteil an Borwasserstoff Verbindungen in die Gasphase übergeht. Diese Beobachtung ist in Bezug auf die Reversibilität und Sicherheit von zentraler Bedeutung. Die Identifizierung des Desorptionsmechanismus gestaltet sich angesichts der komplexen Verbindungen als Herausforderung. Durch die direkte Synthese von LiBH4 aus den Elementen, welche erstmals gelang, ist jetzt aber die Herstellung von isotopenreinen Proben in Reichweite gerückt und damit auch die Aufschlüsselung der Desorptionsprodukte. Dies stellt ein wesentlicher Schritt im Verständnis des Desorptionsmechanismus dar. Dies zeigt auch die Reversibilität prinzipiell gegeben ist. Durch die pausenlose Neu- und Weiterentwicklung neuer Methoden als auch den Ausbau unserer experimentellen Möglichkeiten mit dem Transfer an die EMPA im Jahre 2006/2007 haben wir unsere Position weiter ausbauen können.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Bielmann,Michael
Züttel,Andreas

Zugehörige Dokumente

• Aluminium als Brennstoff und Speicher - Schlussbericht [PDF] 1'600 kB
• Wasserstoffspeicherung in Metall- und komplexen Hydriden - Schlussbericht [PDF] 1'114 kB