Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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The project aims at the synthesis of new complex d- and p- metal hydrides to be used with PEM fuel cell systems. The IEA target properties of the materials to be synthesized are hydrogen dissociation temperatures of less than 80°C at 1.5 bar pressure, and hydro-gen/metal weight ratios of more than 5 wt.%. The project will be integrated into the Task 17: 'Solid und Liquid State Hydrogen Storage Materials' of the Hydrogen Implementing Agreement of the International Energy Agency (IEA) and its follow-up Task 22.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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Solid state metal hydrides provide the most compact and safe way of storing hydrogen. During this year we have investigated the following complex d- and p- metal hydrides to be used with PEM fuel cell systems. Mg2FeH6 has been prepared with a yield of 91% which sets a new record compared to the previously achieved yield of 80%. Catalyzed desorption experiments confirmed the beneficial influence of dopants such as TiCl3 on its desorption kinetics. The dynamics of BaReH9 has been investigated by neutron scattering techniques in order to better understand the factors that could possibly stabilize the manganese analogue ‘MgMnH9‘. The latter compound, if thermodynamically stable, is expected to display new record hydrogen storage efficiencies among complex d-metal hydrides. A new hydride of composition La2MgNi2H8 has been discovered and characterized with respect to structure and properties. It is non-metallic and displays the first dinuclear [Ni2H7]7- and tetranuclear [Ni4H12]12- complexes known in the literature. The hydrogen induced metal-insulator transition is of interest for of hydrogen related devices such as ‘optical mirrors’ and hydrogen detectors. LaMg2PdH7 is a new complex d-metal hydride which is also insulating. Compared to its nickel analogue LaMg2NiH7 it is partially reversible under technically useful conditions and thus of interest for practical applications. The structure of the p-metal hydride Mg(BH4)2 has been solved. It displays ten symmetry independent [BH4]- anions. The compound desorbs hydrogen above 150°C.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Université de Genève, Laboratoire de Cristallographie
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Yvon,Klaus
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Metallhydride speichern Wasserstoff energieeffizient, kompakt und sicher. Wir haben die folgenden komplexen d- and p- Metallhydride für mögliche Anwendungen, insbesondere in PEM Brennstoffzellensystemen, synthetisiert. Die Magnesium-Eisenverbindung Mg2FeH6 wurde kostengünstig in der Kugelmühle mit einer Ausbeute von 91% hergestellt, was im Vergleich zur früheren Ausbeute von 80% einen neuen Rekord darstellt. Um die thermische Stabilität zu verringern und die Desorptionskinetik zu erhöhen wurde die Verbindung mit einigen At.% TiCl3 und Nb2O5 ”gedopt”. Die Ergebnisse bestätigen den positive Einfluss der Dopierung auf die Kinetik, besonders am Beginn der Desorption, zeigen aber auch, dass die Thermodynamik nahezu unbeeinflusst bleibt. Hingegen steigert Langzeitmahlen in der Kugelmühle den Wasserstoffgleichgewichtsdruck um ~0.1 bar, d.h. es destabilisiert die Verbindung. Ein neues auf Nickel basierende Hydrid der Zusammensetzung La2MgNi2H8 wurde entdeckt und hinsichtlich Struktur und Eigenschaften aufgeklärt. Die Verbindung ist nichtmetallisch und enthält die ersten in der Literatur bekannten dinuklearen [Ni2H7]7- and tetranuklearen [Ni4H12]12-Komplexe. Der Wasserstoff-induzierte Metall-Isolatorübergang in diesem System ist von prinzipiellem Interesse, für mögliche Anwendungen ist das System jedoch nicht genügend reversibel. Die Palladiumverbindung LaMg2PdH7 ist eine neues d-Metallhydrid welches [PdH4]4- Komplexe enthält, und ebenfalls einen Wasserstoff-induzierten Metall-Isolatorübergang zeigt. Im Vergleich zur Nickelverbindung ist dieses System unter technisch relevanten Bedingungen reversibel und daher für Anwendungen, wie z.B. Wasserstoffdetektoren, von Interesse. Nach langjährigen Bemühungen ist es uns gelungen, das p-Metallhydrid Mg(BH4)2 mittels einer neuartigen synthetischen Methode unter guter Ausbeute zu präparieren. Die Verbindung hat eine theoretische Wasserstoffspeicherkapazität von >10 wt.%, gibt den Wasserstoff allerdings erst bei über 150°C ab. Ihre Struktur ist markant verschieden von jener der analogen Kalziumverbindung Ca(BH4)2 und zeigt eine äusserst komplexe Anordnung von zehn Symmetrieunabhängigen [BH4]- Anionen. Die Schwingungsdynamik der Rheniumverbindung BaReH9 wurde durch inelastische Neutronenbeugung gemessen um jene Faktoren zu eruieren, welche die unbekannte Manganverbindung ‘MgMnH9‘ möglicherweise stabilisieren könnte. Diese Verbindung würde, falls sie thermodynamisch stabil ist, den Rekord der Wasserstoffspeicherdichte in d-Metallhydriden brechen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Université de Genève, Laboratoire de Cristallographie
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Yvon,Klaus
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Schlussbericht
(Englisch)
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Solid state metal hydrides provide the most energy efficient, compact and safe way of storing hydrogen. We have synthesized and investigated the following complex and d- and p-metal hydrides to be used in PEM fuel cell systems. The relatively inexpensive magnesium-iron compound Mg2FeH6 has been prepared by ball milling with a yield of 91% which sets a new record compared to the previously achieved yield of 80%. In order to decrease its thermal stability and increase its desorption kinetics, it was doped with a few at.% of TiCl3 and Nb2O5. The experiments confirm the beneficial influence of doping on desorption kinetics, at least at the beginning of the desorption reaction, but show that the thermal stability is nearly unaffected. On the other hand, milling over longer time periods increases the equilibrium plateau pressure by ~0.1 bar, i.e. it destabilizes the compound. A new nickel based hydride of composition La2MgNi2H8 has been discovered and characterized with respect to structure and properties. It is non-metallic and displays the first dinuclear [Ni2H7]7- and tetranuclear [Ni4H12]12- complexes known in the literature. Its hydrogen induced metal-insulator transition is of interest for hydrogen related devices such as hydrogen detectors, but it lacks reversibility. The palladium based compound LaMg2PdH7 is a new d-metal hydride that contains [PdH4]4- complexes and shows a hydrogen induced metal-insulator insulator transition. Compared to the nickel compound it is reversible under technically useful conditions and thus of interest for practical applications such as hydrogen detectors. After some years of efforts, the p-metal hydride Mg(BH4)2 has been prepared by a new synthetic method. The compound desorbs hydrogen above 150°C a nd has a theoretical hydrogen storage capacity of >10 wt.%. Its structure differs significantly from the calcium analogue Ca(BH4)2 and displays a very complex arrangement of ten symmetry independent [BH4]- anions. Raman data are available to understand better the dynamics of the system. The dynamics of rhenium based BaReH9 has been investigated by neutron scattering techniques in order to better understand the factors that could possibly stabilize the manganese analogue ‘MgMnH9‘. The latter hydride, if thermodynamically stable, is expected to display new record hydrogen storage efficiencies among complex d-metal hydrides.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Université de Genève, Laboratoire de Cristallographie
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Yvon,Klaus
Zugehörige Dokumente
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