Chemischer Wasserstoffspeicher



Chemische Wasserstoffspeicher wurden die neusten Medien zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff nachgewiesen. Dabei dient dieses Material als Transportmedium und wurde zu einem nicht verbrauchten, im Kreis geführten Faden. Beispiele für geeignete Stoffe sind flüssige Wasserstoffträgermaterialien („Organic Hydrogen Carriers“, LOHC ). [1]

Das Prinzip der chemischen Energiespeicher ist in einer chemischen Reaktion mit Energie, zB elektrolytischen Re-Assembly- Wasserstoff , zu laden. Durch die Anwendung des Wasserstoffs wird das Medium chemischer Energie freigesetzt . Of this Kann mit Wasserstoff angereichertem Werkstoff verlustfrei großen über ZeitRäume gelagert, Mit Hohen Energie Dense transportiert und Verteilt waren. Am Ort und zur Zeit des Energiebedarfs Wird energiereiche Formular von hydrogen wieder unter Freisetzung energetische ENTLADEN und zum Ort der Energieerzeugung zurückgebracht sterben. Dort steht sie zur erneuen Energieaufnahme bereit.

Hier können Sie Leistungsschwankungen bei der Energieerzeugung aufschlagen. SOMIT Kann die ursprünglich als Elektrischer Strom vorliegenden Energie Gespeichert, transportiert und zB in verbindung mit Brennstoffzellen rückverwandelt in Strom wieder waren. Bei geeigneter Integration des entsprechenden Speichersystem, beispielsweise in Wohnhäusern, Kann die Abwärme waren der Prozess genutzt, um das Gebäude zu beheizen. [2]

Wasserspender im engen Sinne

Wenn Wasserstoffspeicherung im Sinne engeren chemische Konversionen von can hydrogen gezählt waren, bei dem Wasserstoff wieder Gründe als Solche zurückgewonnen Werden und nicht EIN irreversibel in anderem Brennstoff umgewandelt Wird. Die wichtigsten Typen sind Metallhydrid und flüssige organische Wasserstoffträger .

N-Ethylcarbazol

Gegenwärtig steht im Kern des current Forschung an Flüssigen Organisatoren Chen Wasserstoffträger Einer Substanz, N -Ethylcarbazol die 2000er-Jahre Mitte des von dem US-Firma Air Products als Wasserstoffspeicher fect Ascheschichten Pastete gedeiht und im Rahmen öffentlich geförderten Projekte unter suchen Wird. Of this Wird in Einem Exothermen Prozess unter Druck und mit erhöhter Temperatur , in der MIT Perhydro-verbindung hydriert hydrogen „beladen“. Das könnte eine Eine Windkraftanlage oder Eine Photovoltaikanlage geschehen. Of this Kann nun mit Energie angereicherter Werkstoff verlustfrei große über ZeitRäume gelagert, mit Hohen Energiedichte transportiert und unter nutzung der Infrastruktur heutigen ( Pipeline, Behälter Schiff , Tanklager, Tankstelle ) wurde Verteilt. An der Verbrauchsstelle, z. B. in Einem Brennstoffzellenfahrzeug Wurde unter Wärme bei Zufuhr von Zwischen 100 und 200 ° C wieder den Wasserstoff frei. Bei beiden Prozessen waren Neuartige Katalysatoren eingesetzt. [1] [3]

Die Perhydro-Verbindung hat eine Ausbeute von 1,9 kWh / kg. Für die Erzeugung aus N- Ethylcarbazol müssen dem Prozess 2.8 kWh / kg zugeführt werden. Das Differenz (0,9 kWh / kg) fällt als Abwärme ein und Könnte einen Ort und Stelle genutzt wurden, um das mit Wirkungsgrad zu erhöhen. Der Heizwert der Perhydro-Verbindung liegt bei einem Fünfstel von Benzin . Da Brennstoffen aber beträchtlich effizienter arbeiten als Verbrennungsmotoren , schweissen sich mit Carbazol Reichweiten-Konventioneller Druck mit opkleltem Tankvolumen Realisierung. [4] Bei der Speicherung elektrischer Energie mit Hilfe von N-Ethylcarbazol kann deutlich höherer energetischer Wirkungsgrad erreicht werden als bei versuchsfähigen Ansätzen, die dem Sabatier-Prozess unterliegen . [5]

Die Perhydro-Form von N- Ethylcarbazol ist so stark wie der hochentzündliche Wasserstoff.

Methylcyclohexan

Stellen Sie in den 80er Jahren sicher, dass wir die Versuche mit Toluol verwenden , dass die Hydrierung zu Methylcyclohexan umgeändert wird. Die Grundidee dieser Variante wurde 1975 aus den USA und wurde 1979 am Paul-Scherrer-Institut in der Schweiz mit der ETH Zürich weiter entwickelt. Die Gesamte Kreislauf Wurde als M ethylcyclohexan- T oluol- H 2-System (MTH) bezeichnet.

Http://wordnetweb.princeton.edu/perl/webwn?s=philipse Dehydrierbarkeit von nicht-heterocycen Verbindungen hat sich der Schwerpunkt der Forschung aber zu anderen Trägermaterialien hin bewogen.

Amminboran

Amminborane-Schweißen ist prinzipiell auch möglich. Das einfachste ist das Formular Davon Amminboran (NBH 4 BZW. NBH 6 im hydrierten Zustand). Im säurehaltigen Medium wird hydriertes Wasser hydrolysiert, wobei Wasserstoff freisetzt. [6] Eine Regeneration aus der vorhandenen Ammonium – Borsäure – Lösung ist technisch nicht realisierbar. Dementsprechend verhält sich als ein solcher um einen Einweg-Wasserstoffspeicher.
Eine katalytische Dehydrierung ohne Zerstörung des Ammoniumborans ist grundsätzlich möglich. Die Regenerierung ist aber klug. Als Alternative wurde deshalb heterozyklischAminoran als potentieller Wasserstoffspeicher untersucht. [7] Der Schwerpunkt der entsprechenden Forschung liegt hier jedoch noch auf der Synthese der Verbindungen, die sehr anspruchsvoll ist. [8]
Die Speicherdichte von Amminboranen war grundsätzlich sehr hoch (12,1 Gew .-% bei NBH 6 , 7,1 Gew .-% bei 4 NBH 12 ). Da die Speicherdichte höher ist, ist kleiner.

Ameisensäure

Prinzipiell kann auch Ameisensäure als Trägersubstanz für Wasserstoff dienen. Durch katalytische Zerstörung lässt sich daraus Wasserstoff freisetzen. [9] Allerdings ist die Bildung von Ameisensäure aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid thermodynamisch sehr ungünstig und die Synthese mit einem hohen Energiebedarf. [10]

Dibenzyltoluol

Seit Mitte 2016 ist Dibenzyltoluol , ebenso wie Marlotherm bezeichnet, kommerziell als Wasserstoffspeicher in Anwendung. Es wird gezeigt, dass der LOHC-Heizungskessel mit Wasserstoff für die Hydrobox (Brennstoffzellen-System als Mikro-KWK-Anlage) gezeigt wird, der Keinen Gasanschluss hat, steht noch nicht fest.

Wasserstoffspeicher im weiteren Sinne

Daneben existieren Drüsen Auch zur Chemischen Wasserstoffspeicherung Ansätze bei Denen in der Nutzungsphase der nicht hydrogen zurückgewonnen Wird, Sondern der „Wasserstoffspeicher“ umgesetzt (verbrannt) Wird. Der Träger wurde von Ansätzen nicht zurückerlangt. Beispiele für mögliche Konversionsmethode sind:

  • Die Herstellung von Methan aus H 2 und CO 2 (vgl. Sabatier-Prozess , Windgas )
  • Die Herstellung von Methanol aus H 2 und CO 2 bzw. CO
  • Die Wiederherstellung von Ammoniak durch H 2 und N 2 (vgl. Haber-Bosch-Verfahren )
  • Die Hydrierung von Kohle ( Bergius-Verfahren oder Fischer-Tropsch-Verfahren )

Es wird kein elementarer Wasserstoff zurückgewonnen, dass die Art der Nutzung der gespeicherten Speicher im Sinne einer Abnutzung ist.

Einzelstunden

  1. ↑ Hochspringen nach:a b Daniel Teichmann, Wolfgang Arlt, Peter Wasserscheid, Raymond Freymann: Eine zukünftige Energieversorgung basierend auf flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC) . In: Energie- und Umweltwissenschaften . Nr. 4, 2011, S. 2767-2773, doi : 10.1039 / C1EE01454D .
  2. Hochspringen↑ Erlanger Forscher Test Energiespeicher der Zukunft. In: nordbayern.de. 11. August 2012, abgerufen am 24. August 2012 . .
  3. Hochspringen↑ Strom lässt sich speichern – Forschung mit Wasserstoff läuft auf Hochtouren. In: vdi nachrichten.com. 12. August 2011, abgelaufen am 11. Januar 2014 . .
  4. Hochspringen↑ Bernd Otterbach: Wundermittel Carbazol: Der weite Weg in der Serie Automobilindustrie online, 7. Juli 2011.
  5. Hochspringen↑ B. Müller, K. Müller, D. Teichmann, W. Arlt: Energiespeicherung mittel Methan und energieintensive Stoffe – ein thermodynamischer Vergleich. In: Chemieingenieur Technik. 83, Nein. 11, 2011, S. 1-13, doi: 10.1002 / cite.201100113
  6. Hochspringen↑ FH Stephens, V. Pons, RT Bäcker: Ammoniak-Boran: Die Wasserstoffquelle par excellence? In: Dalton Transaktionen. 25, 2007, S. 2613-2626. doi: 10.1039 / B703053C
  7. Hochspringen↑ PG Campbell, LN Zakharov, DJ Grant, DA Dixon, S.-Y. Liu: Wasserstoffspeicherung durch Bor-Stickstoff-Heterocyclen: Ein einfacher Weg zur Regeneration verbrauchten Brennstoffs. In: Zeitschrift der American Chemical Society. Vol. 132, 10, 2010, S. 3289-3291. doi: 10.1021 / ja9106622
  8. Hochspringen↑ AJV Marwitz, ER Abtei, JT Jenkins, LN Zakharov, S.-Y. Liu: Diversität durch Isosterismus: Der Fall von Bor-substituierten 1,2-Dihydro-1,2-azaborinen. In: Organische Briefe. Vol. 9, 3, 2010, S. 4905-4908. doi: 10.1021 / ol702383u
  9. Hochspringen↑ B. Loges, A. Boddien, F. Gärtner, H. Junge, M. Beller: Katalytische Erzeugung von Wasserstoff aus Ameisensäure und ihren Derivaten: Nützliche Wasserstoffspeichermaterialien. In: Themen in der Katalyse . Vol. 53, Nr. 13-14, 2010, S. 902-914, doi: 10.1007 / s11244-010-9522-8 .
  10. Hochspringen↑ I. Schmidt, K. Müller, W. Arlt: Bewertung von Ameisensäure-basierten Wasserstoffspeichertechnologien. In: Energie & Kraftstoffe . Vol. 28, Nr. 10, 2014, S. 6540-6544 doi: 10.1021 / ef501802r .

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.