用于儲存氫氣的儲存介質和方法技術

本發明專利技術涉及一種用于儲存氫的儲存介質和方法。按照本發明專利技術，該儲存介質具有至少一種可氫化的離子化合物或者至少部分地由至少一種可氫化的離子化合物組成。該離子化合物優選以液體和／或固體形式存在。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種。氫氣的儲存和分配可以以不同的方式實現。例如可以以壓縮的形式儲存在相應的高壓儲存器中，它們能夠實現直到875bar壓力的儲存。此外已知將液化的、深冷的氫氣儲存在相應的冷容器中，最好是超級隔熱的冷容器中。上述方法尤其在以氫氣驅動的汽車中實現，而與它們是否通過改型的內燃機和驅動電動機的燃料電池運行無關。儲存系統位于試驗站中，在這些儲存系統中在可氫化的、能夠使氫化合的有機化合物上進行氫氣的儲存。這種儲存系統以MPH(Methylcyclohexane Poluene Hydrogen)系統、Decailn/Naphthalin和系統n-Heptan/Toluol系統的名稱被公開。上述系統的共同點是，氫通過這些系統在適合的條件下進行反應，由此實現氫氣的氫化和儲存。所有上述可選擇的方案具有特殊的優點和缺點，因此通常由對應的使用條件和情況決定來確定一種可選擇的方案。后面提到的可選擇的方案主要缺陷是，所使用的化學反應系統具有相對高的蒸汽壓力，因此是揮發性的并因此以明顯的程度污染氫氣。因此，這種反應系統必需部分地技術上和/或能量上耗費地去除，尤其是為了達到高的氫氣純度。專業人員不斷地致力于實現氫氣儲存可能性，它能夠儲存純或極純的氫氣，其中儲存要能夠以盡可能安全和經濟的方式和方法實現。尤其是在運行燃料電池時需要非常純的氫。但是在上述改型的內燃機情況下，它們后面通常連接催化劑，也致力于使氫氣以(高)純形式儲存，因為否則被氫氣攜帶的碳氫化合物(可能)會對觸媒的活性和壽命產生負面影響。尤其是在將氫氣用于所謂移動應用場合-驅動汽車等時，首先考慮安全性；這一點尤其適用于加氫過程，因為該過程通常由司機本人并因此由“技術外行”執行。為了解決上述問題，提出一種用于儲存氫氣的儲存介質，其特征是，儲存介質具有至少一種可氫化的離子化合物或者至少部分地由至少一種可氫化的離子化合物組成。以類似方式，在按照本專利技術的用于儲存氫氣的方法中，氫氣的儲存在一種儲存介質上進行，該儲存介質具有至少一種可氫化的離子化合物或者至少部分地由至少一種可氫化的離子化合物組成。在此，所使用的離子化合物最好以液體和/或固體的形式存在。下面將以液體形式存在的可氫化的離子化合物稱為離子液體。以類似方式將以固體形式存在的可氫化的離子化合物稱為離子固體。因此，可氫化的離子化合物是離子液體或離子固體，它們具有使氫化合的能力。離子液體是低熔點的有機鹽，具有100至-90℃之間的熔點，其中，大多數已知的離子液體在室溫時已經以液體形式存在。與傳統的分子液體不同，離子液體是完全離子的并因此顯示出新的和不尋常的特性。離子液體通過陰離子和/或陽離子的結構變化以及通過它們的組合的變化在其特性上可相對更好地適配于所遇到的技術問題。由此它們經常也被稱為所謂的“設計師溶劑”。在常見的分子液體相反僅能夠實現結構的變化。與傳統的分子液體不同，離子液體還具有優點，即它們沒有可測量的蒸發壓力。這意味著，只要不達到其分解溫度，它就不會自動在高真空中以極少的痕跡蒸發。由此產生不可燃性和環境友好的特性，因為離子液體因此不可能進入大氣。如上所述，已知的離子液體的熔點按照定義處于100℃以下。所謂的液相線范圍通常為400℃或更高，所謂液相線范圍是熔點與熱分解之間的范圍。此外離子液體具有高的熱穩定性。其分解點通常位于400℃以上。對于離子液體，密度和與其它液體的混合特性可以通過選擇離子來影響或調節。離子液體還具有的優點是，它們是導電的并由此可以防止充電，充電是潛在的危險。關于“離子固體”的概念在下面應理解為前述離子液體意義上的鹽，它們具有至少100℃的熔點。此外在離子液體與離子固體之間在前述定義的意義上不存在原理上的化學的和物理的差別。如果使按照本專利技術的儲存介質在適合的條件(壓力、溫度、催化劑、氫加入到離子液體中等)下與氫反應，則發生氫化，由此使氫存儲到或化合到按照本專利技術的儲存介質上或儲存介質中。按照本專利技術的儲存介質的卸載在釋放所儲存的氫的條件下實現。為了減少用于逆反應、即從按照本專利技術的儲存介質中輸出氫的能耗，按照本專利技術的有利擴展結構，該儲存介質具有至少一個共軛的、優選芳香族的Pi電子系統。這個Pi電子系統可以位于陽離子部分中、陰離子部分中或者上述兩個部分中；此外也可以將多個相互處于諧振中的或者分開的Pi電子系統統一在一個分子中。在熱動力學意義上，脫氫形式的Pi電子系統的進一步穩定化或者氫化形式的非穩定化通過用適合的替代物衍生達到。在此，通過感應、中介和/或場效應實現替代物與Pi電子系統的相互作用。相關的陽離子(Q+)n是四級的銨陽離子(R1R2R3R4N+)、磷陽離子(R1R2R3R4P+)和/或硫陽離子(R1R2R3S+)和/或類似的四級的氮基雜環芳香物、磷基雜環芳香物或硫基雜環芳香物，其中，上述殘留物R1，R2，R3和R4可以是相同的、部分相同的或不同的。所述殘留物可以是直線的、環狀的、分支的、飽和的和/或不飽和的烷基殘留物、單環或聚環芳香的或雜環芳香的殘留物和/或這些殘留物的通過其它功能基團替代的衍生物，其中，R1，R2，R3和R4也可以相互化合。作為陰離子可以使用所有已知的有機的以及無機的陰離子。按照本專利技術儲存介質的有利擴展結構，使用可氫化的陰離子。用于儲存氫的本專利技術儲存介質以及本專利技術方法提供了一種用于氫儲存可能性，它與現有技術相比具有高的環境相處性和明顯的安全性優勢。權利要求1.用于儲存氫的儲存介質，其特征在于，所述儲存介質具有至少一種可氫化的離子化合物或者至少部分地由至少一種可氫化的離子化合物組成。2.如權利要求1所述的儲存介質，其特征在于，所述離子化合物以液體和/或固體形式存在。3.如權利要求1或2所述的儲存介質，其特征在于，所述儲存介質在加載的和/或非加載的狀態下在其分解溫度以下沒有可測量的蒸發壓力。4.如權利要求1至3中任一項所述的儲存介質，其特征在于，所述儲存介質具有至少0.01mS/cm的導電能力。5.如權利要求1至4中任一項所述的儲存介質，其特征在于，所述可氫化的離子化合物由至少一種有機鹽和/或至少一種有機鹽混合物構成，該有機鹽混合物由有機陽離子和有機和/或無機的陰離子組成。6.如權利要求5所述的儲存介質，其特征在于，所述陽離子是四級的銨陽離子(R1R2R3R4N+)、磷陽離子(R1R2R3R4P+)和/或硫陽離子(R1R2R3S+)和/或類似的四級的氮基雜環芳香物、磷基雜環芳香物或硫基雜環芳香物，其中，所述殘留物R1，R2，R3和R4是相同的、部分相同的或不同的。7.如權利要求6所述的儲存介質，其特征在于，所述殘留物R1，R2，R3和R4是直線的、環狀的、分支的、飽和的和/或不飽和的烷基殘留物、單環或聚環芳香的和/或雜環芳香的殘留物和/或這些殘留物的通過其它功能基團替代的衍生物和/或這些殘留物R1，R2，R3和R4相互化合。8.如權利要求5至7中任一項所述的儲存介質，其特征在于，所述陰離子是可氫化的陰離子。9.如權利要求1至8中任一項所述的儲存介質，其特征在于，所述可氫化的離子化合物能夠實現氫的物理結合。10.用于儲存氫的方法，其特征在于，在一種儲存介質上實現氫的儲存，該儲存介質具有至少一種可氫化的離子化合物或者至少部分地由至少一種可氫化的離子化合物組成。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于儲存氫的儲存介質，其特征在于，所述儲存介質具有至少一種可氫化的離子化合物或者至少部分地由至少一種可氫化的離子化合物組成。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅伯特阿德勒，羅蘭卡爾布，沃爾夫岡韋斯納，
申請(專利權)人：林德股份公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]