用于氢储器的储氢元件制造技术

用于氢储器的储氢元件包含具有储氢的第一材料(2)并具有导热的第二材料(3)的压制件(1)，其中第二材料(3)与储氢的第一材料(2)热接触并在一些区域中具有在压制件(1)内不同的三维分布。三维分布。三维分布。

【技术实现步骤摘要】
用于氢储器的储氢元件
[0001]本申请是申请号为201580035527.0申请的分案申请，申请号为201580035527.0申请的申请日是2015年5月4日。
[0002]本专利申请要求德国专利申请10 2014 006 372.0的优先权，其内容经此引用并入本专利申请的主题。
[0003]本专利技术涉及包含透氢结构的氢储器和制造层结构的方法。
[0004]已知将氢气储存在圆筒形容器中，在该容器中插入金属氢化物/石墨复合材料片。这些片必须在径向上具有高导热能力以散除在氢化
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放热性嵌入
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过程中产生的热。在脱氢过程中，必须再供热
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吸热性操作。由于金属虽然是良好的导热体但它们的氢化物是极差的导热体，必须安置它们以确保经过第二材料的热流动。为此，将金属或金属氢化物与例如石墨混合，在这种情况下石墨承担导热功能。将这种混合物例如轴向压制成圆柱体或片或块或板，并插入容器，尤其是罐。为此，将具有极低密度的膨胀石墨混合物与可氢化金属或金属氢化物混合，以使膨胀石墨通过轴向压制相对于压制方向呈横向/直角取向。这产生相对于压制方向横向的高导热能力。
[0005]EP
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A
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1 348 527、EP
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A
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2 221 131、EP
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A
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1 407 877和JP
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A
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60162702公开了使用成型模具制造部件的方法和装置，其中将至少两种不同组合物的粉末引入成型模具或引入成型模具的模腔。另一些这种类型的方法是例如DE
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B
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10 2009 005 859、DE
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A
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10 2010 015 016、DE
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T
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60 2004 005 070和WO
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A
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2013/036982中已知的。
[0006]从DE
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A
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10 2011 103 490、DE
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T
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600 30 221、US
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B
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6 318 453、US
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2011/0142752和US
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A
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2006/0030483中获知另一些储氢方法和构造。
[0007]本专利技术的目的是提供一种材料结构，其中确保热传导，其尤其用于防止脱氢过程中过热或过冷以及随之损失该氢储器的功能。
[0008]通过本专利技术提出具有权利要求1的特征的用于氢储器的储氢元件实现这一目的。有利的特征、实施方案和扩展方案从下列说明书、附图以及从属权利要求中显而易见，其中实施方案的各个特征不限于其。相反，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本专利技术的进一步的实施方案。特别地，各个独立和从属权利要求也可以各自互相组合。独立权利要求的措辞也不应被视为对要求保护的主题的限制。因此可以更换或省略，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，或也可以在其它实施例，尤其是用途中使用它们。
[0009]根据本专利技术，该储氢元件包含与具有储氢能力的第一材料热接触的导热材料。在这种情况下，这两种材料互相交错，意味着它们不是彼此靠近的纯粹的层形式。导热的第二材料在子区域中伸入具有储氢能力的第一材料中，即就此而言具有在储氢元件内不同的三维分布。这种三维分布本身又可具有规则的重复结构，但情况不必如此。例如，可以想到，第二材料是薄膜或带，其在一些区段中伸出该薄膜或带的平面。通过导热的第二材料根据本专利技术的三维分布，其与具有储氢能力的第一材料热接触的表面积因此提高，这带来氢化过程中的良好散热和脱氢过程中的良好供热。
[0010]导热的第二材料因此在该压制件内既在X和Y方向上，即在第二材料位置的方向
上，也在Z方向上，即在第一和第二材料的几个层的相互叠置方向上延伸。
[0011]当第二材料具有螺旋形式时，其不同三维分布特别有利。螺旋或盘旋形式的第二材料可以说是穿透该压制件，并因此在大表面积内与具有储氢能力的第一材料热接触。
[0012]在本专利技术的另一变体中，提供一种氢储器，其具有作为压制的组件包含于该氢储器中并用于含氢气体流过的透氢结构，优选多孔结构。
[0013]本专利技术尤其涉及氢储器的，优选金属氢化物储器的具有良好导热石墨层的层状结构，以使该石墨可以在氢储器的氢化中散除大量的热并在脱氢中供应大量的热。该层状结构的层之一主要具有下列功能的至少之一：主要储氢、主要导热和/或主要传导气体。“主要储氢”、“主要导热”和/或“主要传导气体”的功能被理解为是指各层履行这些功能的至少一个作为在该复合材料压制件的一个区域中的主要任务。例如，一个层可以主要用于储氢，但同时也能够提供至少一定的导热能力。此处可以设定，存在至少一个承担主要导热的其它层，这意味着来自压制的材料复合体的热量大部分经此层导出。在这种情况下，又可以采用主要传导气体的层，经其例如将氢气导入该材料复合体中和例如从中导出氢气。在这种情况下，流经的流体也可夹带热。
[0014]术语“氢储器”描述可借助大多保持固有尺寸稳定并且例如为片、块、板或丸粒形式的储氢元件或组件储存氢气的储存容器。这可以使用传统储氢和贮氢的方法进行，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学化合物储存，或吸附储存，如氢气吸附储存在高度多孔材料中。此外，为了贮存和输送氢气，还可行的是暂时将氢键合到有机物质上以产生可不经加压储存的液体化合物（所谓的“化学键合氢”）的氢储器。
[0015]“元件”和“组件”各自是指具有储存能力的任意几何的部件，其例如为片、圆柱体、块或板等形式。将一个或多个这种类型的预制储氢部件安置在氢储器的（压力）容器中。
[0016]术语“层”描述的是，布置优选一种材料，也可两种或更多种材料的层，且这些材料层可与它们的直接环境分界。例如，可以相继以松散形式彼此叠加地堆积不同材料，以使相邻层彼此直接接触。在一个优选实施方案中，可氢化的层与导热层直接相邻布置，以使在吸收氢气和/或释放氢气时产生的热可从该可氢化材料直接释放到相邻层中。
[0017]层之一可以例如通过喷涂制造。适用于此用途的方法的一个实例是在其它行业中以名称“湿粉末喷涂”为人所知的方法。在本公开中例如参考文章"Wet powder spraying
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a process for the production of coatings", A. Ruder, H. P. Buchkremer, 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造储氢器的方法，该方法包括：将包含储氢材料和导热材料的分开的层引入压制模具，在该模具中所述导热材料呈自由流动的材料和/或床的形式；将所述储氢材料和所述导热材料的分开的层压制在一起成压制件以产生夹层结构，其中所述储氢材料和所述导热材料以至少两个相互交错的层布置，并且在压制的过程中，在所述层之一中的导热材料伸入在所述层另一个中的储氢材料中，以在压制件中提供所述导热材料在所述储氢材料层内的三维分布；其中，所述的导热材料在所述夹层结构用作储氢器时承担导热的任务。2.如权利要求1中所述的方法，其中使用金属粉末和/或正常的天然石墨作为导热材料。3.如权利要求2中所述的方法，其中在使用正常的天然石墨的情况下，其透镜状颗粒在填充时呈水平取向，以致其在石墨结构的六方晶格结构的方向上导热。4.如权利要求1中所述的方法，其中将一个或多个轧制膨胀石墨的薄膜、轧制膨胀石墨的薄片和/或石墨织物作为导热材料引入所述夹层结构。5.如权利要求1中所述的方法，其中将一个或多个保持多孔的材料层作为气体传导层引入所述夹层结构。6.如权利要求1中所述的方法，其中彼此分开地压制两个或多个夹层结构，并且然后布置在共同的容器中。7.如权利要求1中所述的方法，其中借助旋转压缩或回转压机压实所述层。8.如权利要求1中所述的方法，其中等静压制所述层。9.如权利要求1中所述的方法，其中至少一种低温氢化物和/或高温氢化物用于所述储氢材料。10.如权利要求1中所述的方法，其中在所述夹层结构用作氢储器时，所述导热材料在所述氢储器的导热层的延伸方向上导热。11.如权利要求1中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A卡泽拉斯，K多尔迈尔，E厄恩斯特，R林德瑙，A厄兹坎，L温贝特，
申请(专利权)人：吉凯恩粉末冶金工程有限公司，
类型：发明
国别省市：