Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patent- anmeldung 10 2014 006 379.8 vom 5. Mai 2014 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her- Stellung eines wasserstoffspeichernden Elements für einen Wasserstoffspeicher und eine wasserstoffspeichernde Komponente für einen Wasserstoffspeicher. Im Folgenden werden die Begriffe "Element" und "Komponente" synonym verwendet. Es ist bekannt, dass Wasserstoffspeicher beispielsweise verpresste, wasserstoffspeichernde Metalllegierungen aufweisen, die aus Pulver hergestellt sind . Beispiele hierfür sind in DE-C-195 46 904, DE-A-40 30 626 und DE-A-40 33 227 beschrieben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine einfache Möglichkeit zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungskomponente mit einer hohen Dichte des wasserstoffspeichernden Materials zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 und mit einer Komponente mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Ansprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale aus einer Ausgestaltung nicht auf diese beschränkt sind. Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung zu weiteren Erfindungs-Ausgestaltungen verknüpfbar. Auch dienen die Formulierungen insbesondere der unabhängigen Ansprüche nicht zur Beschränkung der zu beanspruchenden Gegenstände. Ein oder mehrere Merkmale der Anspruchs-Formulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch können die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallge- meinert beziehungsweise bei anderen Ausführungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden.

Alternativ wird mit der Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers mit den fol- genden Schritten vorgeschlagen. Ein erster Schritt umfasst das Herstellen eines ein hydrierbares Material, insbesondere ein hydrierbares Metall aufweisenden Schlicker. Ein zweiter Schritt umfasst das Erstellen eines Rohlings aus dem Schlicker enthaltend das hydrierbare Material, vorzugsweise in Schichtform. Ein dritter Schritt umfasst das Entfernen von Rest- Feuchtigkeit/Flüssigkeit aus dem Rohling und ggf. die Weiterverarbeitung einer wasserstoffspeichernden Komponente aus dem Rohling . Dieselbe Komponente lässt sich danach zur Wasserstoffspeicherung nutzen. Hierbei ist der Schlicker bereits soweit vorgetrocknet, dass er die Verarbeitung als Schicht zu einem Rohling erlaubt. Der in dem ersten Schritt hergestellte Schlicker um- fasst bevorzugt eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, wobei der Flüssigkeitsanteil im Schlicker ungefähr 15-25% betragen kann. In dem zweiten Schritt wird der Rohling insbesondere durch den Entzug von Flüssigkeit/Feuchtigkeit aus dem im ersten Schritt hergestellten Schlicker erstellt. Dies kann bevorzugt dadurch realisiert werden, dass der Schlicker mit einer Form in Kontakt ist, welche dem Schlicker Feuchtigkeit entzieht, wie das zum Beispiel bei einer Gipsform der Fall ist. An der Kontaktfläche zwischen dem Schlicker und der Form kann der Schlicker durch einen Feuchtigkeitstransfer von dem Schlicker zur Form trocknen und dadurch erstarren und insbesondere eine verfestigte Schicht bzw. Lage bilden, welche das hydrierbare Material aufweist. Der Feuchtigkeitsentzug kann zusätzlich oder alternativ durch Erwärmen des sich in der Form befindenden Schlickers beschleunigt werden. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich der Schlicker infolge des Hydrierens des hydrierbaren Materials automatisch erwärmen, da diese Reaktion (Adsorption von Wasserstoff) exotherm verläuft. Bevorzugt wird nach dem (Vor-)Trocknen/ Erstarren zumindest eines Teils des Schlickers, insbesondere einer Lage/Schicht des Schlickers, der restliche flüssige Schlicker von dem zumindest teilweise erstarrten oder bereits vollständig erstarrten Teil des Schlickers entfernt. Des Weiteren kann die Form von dem erstarrten Teil des Schlickers befreit werden. In vorteilhafter Weise ist das hydrierbare Material beim Erstarren/Trocknen bzw. danach in einem zumindest teilweise hydrierten Zustand. Der zu entfernende Feuchte- bzw. Flüssigkeitsanteil kann sich unterschiedlich ergeben. So kann dieser Anteil eher gering sein, beispielsweise weniger als etwa 13%. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann der Schlicker in Abhängigkeit von seiner Viskosität auf verschiedene Weisen in die Form eingebracht werden. So kann ein sehr zäher Schlicker, welcher etwa einen Flüssigkeits- bzw. Wasseranteil von 0-15% aufweist, mittels Pressens, ein mittelzäher Schlicker, welcher etwa einen Flüssigkeits- bzw. Wasseranteil von 15-25% aufweist, mittels einer plastischen Formgebung und ein zähflüssiger Schlicker, welcher etwa einen Flüssigkeits- bzw. Wasseranteil von über 25% aufweist, mittels Gießen in die Form eingebracht werden.

Der Begriff Wasserstoffspeicher beschreibt einen Vorratsbehälter, in dem Wasserstoff unter Verwendung mindestens eines hydrierbaren Elements gespeichert werden kann. Dabei können konventionelle Methoden zur Speicherung und Lagerung von Wasserstoff verwendet werden, beispielsweise Druckgas- speicherung, wie Speicherung in Druckbehältern durch Verdichten mit Kompressoren oder Flüssiggasspeicherung, wie Speicherung in verflüssigter Form durch Kühlung und Verdichten. Weitere alternative Formen der Speicherung von Wasserstoff basieren auf Feststoffen oder Flüssigkeiten, beispielsweise Metallhydridspeicher, wie Speicherung als chemische Verbindung zwischen Wasserstoff und einem Metall bzw. einer Legierung, oder Adsorptionsspeiche- rung, wie adsorptive Speicherung von Wasserstoff in hochporösen Materialien. Weiterhin sind für Lagerung und Transport von Wasserstoff auch Wasserstoffspeicher möglich, die den Wasserstoff temporär an organische Substanzen binden, wobei flüssige, drucklos speicherbare Verbindungen entstehen (so genannter chemisch gebundener Wasserstoff).

Das hydrierbare Material kann den Wasserstoff aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Material partikuläre Materialien in einer beliebigen 3-dimensionalen Ausgestaltung, wie Partikel, Granulate, Fasern, vorzugsweise geschnittene Fasern, Flakes und/oder sonstige Geometrien. Insbesondere kann das Material auch platten- förmig oder pulverartig ausgebildet sein. Dabei ist es nicht notwendig, dass das Material eine gleichmäßige Ausgestaltung aufweist. Vielmehr kann die Ausgestaltung regelmäßig oder unregelmäßig sein. Partikel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise annähernd sphärische Partikel ebenso wie Partikel mit einer unregelmäßigen, eckigen äußeren Gestalt. Die Oberfläche kann glatt sein, es ist jedoch auch möglich, dass die Oberfläche des Mate- rials rau ist und/oder Unebenheiten und/oder Vertiefungen und/oder Erhebungen aufweist. Erfindungsgemäß kann ein Wasserstoffspeicher das Material in nur einer spezifischen 3-dimensionalen Ausgestaltung aufweisen, so dass alle Partikel des Materials die gleiche räumliche Ausdehnung aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Wasserstoffspeicher das Material in unterschiedli- chen Ausgestaltungen/Geometrien umfasst. Durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien oder Ausgestaltungen des Materials kann das Material in einer Vielzahl an unterschiedlichen Wasserstoffspeichern verwendet werden.

Vorzugsweise weist das Material Hohlkörper auf, zum Beispiel Partikel mit ein oder mehreren Aushöhlungen und oder mit einer Hohlform, beispielsweise eine Hohlfaser oder einen Extrusionskörper mit Hohlkanal. Der Begriff Hohlfaser beschreibt eine zylinderförmige Faser, die im Querschnitt einen oder mehrere durchgängige Hohlräume aufweist. Durch die Verwendung einer Hohlfaser, können mehrere Hohlfasern zu einer Hohlfasermembran zusammengefasst werden, wodurch eine Aufnahme und/oder Abgabe des Wasserstoffs aus dem Material auf Grund der hohen Porosität erleichtert werden kann. Bevorzugt weist das hydrierbare Material eine bimodale Größenverteilung auf. Hierdurch kann eine höhere Schüttdichte und damit eine höhere Dichte des hydrierbaren Materials im Wasserstoffspeicher ermöglicht werden, wodurch die Wasserstoffspeicherkapazität, also die Menge an Wasserstoff, die im Speicher gespeichert werden kann, erhöht wird.

Das hydrierbare Material kann erfindungsgemäß wenigstens ein hydrierbares Metall und/oder wenigstens eine hydrierbare Metalllegierung umfassen, vorzugsweise daraus bestehen. Es kann auch ein anderes wasserstoffspeicherba- res Material sein, was für eine jeweiligen Zweck angepasst, eine ausreichende Wasserstoffspeicherfähigkeit zur Verfügung stellt. Daher kann auch ein nichtmetallisches Material wie auch eine Mischung aus verschiedenen, jeweils wasserstoffspeichernden Materialien zum Einsatz kommen. Das hydrierbare Material im Sinne der Erfindung kann ein noch hydrierbares Material, ein schon hy- driertes Material oder auch eine Mischung daraus umfassen.

Als hydrierbare Materialien können auch zum Einsatz kommen :

- Erdalkalimetall- und Alkalimetallalanate,

- Erdalkalimetall- und Alkalimetallborhydride,

- Metal-Organic-Frameworks (MOF's) / Metall-organische Gerüste, und/oder

- Clathrate,

sowie natürlich jeweilige Kombinationen aus den jeweiligen Materialien. Das Material kann erfindungsgemäß auch nichthydrierbare Metalle oder Metalllegierungen umfassen.

Das hydrierbare Material kann erfindungsgemäß ein Niedertemperaturhydrid und/oder ein Hochtemperaturhydrid umfassen. Der Begriff Hydrid bezeichnet dabei das hydrierbare Material, unabhängig davon, ob es in der hydrierten Form oder der nicht-hydrierten Form vorliegt. Niedertemperaturhydride speichern Wasserstoff vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen -55°C bis 180°C, insbesondere zwischen -20 °C und 150 °C, besonders zwischen 0 °C und 140 °C. Hochtemperaturhydride speichern Wasserstoff vorzugsweise in einen Temperaturbereich ab 280°C und mehr, insbesondere ab 300 °C und mehr. Bei den genannten Temperaturen können die Hydride nicht nur Wasserstoff speichern sondern auch abgegeben, sind also in diesen Temperaturberei- chen funktionsfähig .

Werden in diesem Zusammenhang 'Hydride' beschrieben, so ist hierunter das hydrierbare Material in seiner hydrierten Form als auch in seiner nicht- hydrierten Form zu verstehen. Erfindungsgemäß können bei der Herstellung von Wasserstoffspeichern hydrierbare Materialien in ihrer hydrierten und/oder nicht-hydrierten Form eingesetzt werden, so zum Beispiel auch als Mischungen.

Bezüglich Hydride und deren Eigenschaften wird auf die Tabellen 1 bis 4 in S. Sakietuna et al, International Journal of Energy, 32 (2007), S. 1121-1140 im Rahmen der Offenbarung verwiesen.

Der Wasserstoffspeicher kann verschiedene Schichten aufweisen, welche unterschiedliche Funktionen erfüllen können. Der Begriff Schichten beschreibt, dass vorzugsweise ein Material, aber auch zwei oder mehr Materialien in einer Lage angeordnet sind und diese sich als Lage von einer direkten Umgebung abgrenzen lässt. So können beispielsweise unterschiedliche Materialien nacheinander übereinander angeordnet werden, so dass sich benachbarte Schichten unmittelbar berühren. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die hyd- rierbare Schicht unmittelbar benachbart zu einer wärmeleitfähigen Schicht angeordnet sein, so dass die entstehende Wärme bei der Wasserstoffaufnahme und/oder Wasserstoffabgabe seitens des hydrierbaren Materials direkt an die benachbarte Schicht abgegeben werden kann. Die Wasserstoffspeicherung (Hydrierung) kann bei Raumtemperatur erfolgen. Die Hydrierung ist eine exotherme Reaktion. Die entstehende Reaktionswärme kann abgeführt werden. Im Gegensatz hierzu muss für die Dehydrierung Ener- gie in Form von Wärme dem Hydrid zugeführt werden. Die Dehydrierung ist eine endotherme Reaktion.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Niedertemperaturhydrid mit einem Hochtemperaturhydrid zusammen eingesetzt wird. So kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass beispielweise das Niedertemperaturhydrid und das Hochtemperaturhydrid gemischt in einer Schicht eines zweiten Bereichs vorgesehen sind. Auch können diese jeweils getrennt voneinander in unterschiedlichen Schichten oder Bereichen, insbesondere auch in unter- schiedlichen zweiten Bereichen angeordnet sein. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass zwischen diesen zweiten Bereichen ein erster Bereich angeordnet ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein erster Bereich eine Mischung aus Nieder- und Hochtemperaturhydrid in der Matrix verteilt aufweist. Auch besteht die Möglichkeit, dass verschiedene erste Bereiche entwe- der ein Niedertemperaturhydrid oder ein Hochtemperaturhydrid aufweisen.

Bevorzugt umfasst das hydrierbare Material ein Metall, ausgewählt aus Magnesium, Titan, Eisen, Nickel, Mangan, Nickel, Lanthan, Zirkonium, Vanadium, Chrom, oder eine Mischung aus zwei oder mehreren aus diesem Metallen. Das hydrierbare Material kann auch eine Metalllegierung aufweisen, die wenigstens eines der genannten Metalle umfasst.

Besonders bevorzugt umfasst das hydrierbare Material (Wasserstoffspeichermaterial) wenigstens eine Metalllegierung, die bei einer Temperaturen von 150 °C oder weniger, insbesondere in einem Temperaturbereich von -20°C bis 140°C, insbesondere von 0°C bis 100 °C in der Lage ist, Wasserstoff zu speichern und wieder abzugeben. Die wenigstens eine Metalllegierung ist dabei vorzugsweise ausgewählt aus einer Legierung des AB ₅ -Typs, des AB-Typs und/oder des AB ₂ -Typs. Dabei bezeichnen A und B jeweils voneinander ver- schiedene Metalle, wobei A und/oder B insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe, welche Magnesium, Titan, Eisen, Nickel, Mangan, Nickel, Lanthan, Zirkonium, Vanadium und Chrom aufweist. Die Indizes stellen das stöchiomet- rische Verhältnis der Metalle in der jeweiligen Legierung dar. Dabei können die Legierungen erfindungsgemäß mit Fremdatomen dotiert sein. Der Dotierungsgrad kann erfindungsgemäß bis zu 50 Atom-%, insbesondere bis zu 40 Atom- % oder bis zu 35 Atom-%, vorzugsweise bis zu 30 Atom-% oder bis zu 25 Atom-%, besonders bis zu 20 Atom-% oder bis zu 15 Atom-%, bevorzugt bis zu 10 Atom-%oder bis zu 5 Atom-% von A und/oder B betragen. Die Dotierung kann beispielsweise mit Magnesium, Titan, Eisen, Nickel, Mangan, Nickel, Lanthan oder andere Lanthanide, Zirkonium, Vanadium und/oder Chrom erfolgen. Dabei kann die Dotierung mit einem oder mehreren unterschiedlichen Fremdatome erfolgen. Legierungen des AB ₅ -Typs sind leicht aktivierbar, das heißt die Bedingungen, welche zur Aktivierung notwendig sind, ähneln denen im Betrieb des Wasserstoffspeichers. Sie weisen zudem eine höhere Duktilität auf als Legierungen des AB- oder AB ₂ -Typs. Legierungen des AB ₂ beziehungsweise des AB-Typs weisen hingegen eine höhere mechanische Stabilität und Härte gegenüber Legierungen des AB ₅ -Typs auf. Beispielhaft können hier FeTi als Legierung des AB-Typs, TiMn ₂ als Legierung des AB ₂ -Typs und LaNi ₅ als Legierung des AB ₅ -Typs genannt werden.

Besonders bevorzugt umfasst das hydrierbare Material (Wasserstoffspeichermaterial) eine Mischung aus wenigstens zwei hydrierbaren Legierungen, wobei wenigstens eine Legierung des AB ₅ -Typs und die zweite Legierung eine Legierung des AB-Typs und/oder des AB ₂ -Typs ist. Der Anteil der Legierung des AB ₅ -Typs beträgt insbesondere 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% und besonders 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des hydrierbaren Materials.

Das hydrierbare Material (Wasserstoffspeichermaterial) liegt vorzugsweise in partikulärer Form (Partikel, Teilchen) vor. Die Teilchen weisen insbesondere eine Teilchengröße x ₅₀ von 20 pm bis 700 pm, bevorzugt von 25pm bis 500 pm, besonders von 30pm bis 400 pm, insbesondere von 50 pm bis 300 pm auf. Dabei bedeutet x ₅₀ , dass 50% der Teilchen eine mittlere Partikelgröße aufweisen, die gleich oder kleiner dem ge- nannten Wert ist. Die Teilchengröße wurde mittels Laserbeugung bestimmt, kann aber beispielsweise auch durch Siebanalyse erfolgen. Die mittlere Partikelgröße ist vorliegend die Gewichtsbasierte Partikelgröße, wobei die Volumenbasierte Partikelgröße vorliegend gleich ist. Angegeben ist hier die Teil- chengröße des hydrierbaren Materials bevor es zum ersten Mal einer Hydrierung unterworfen wird . Während der Wasserstoffspeicherung treten Spannungen im Material auf, was dazu führen kann, dass während mehrerer Zyklen eine Verringerung der x ₅₀ Teilchengröße erfolgt. Vorzugsweise ist das hydrierbare Material derart fest eingebunden in der Matrix, dass es sich bei einer Speicherung von Wasserstoff zerkleinert. Bevorzugt werden daher Partikel als hydrierbares Material eingesetzt, welches aufbricht, während die Matrix zumindest zum überwiegenden Teil unzerstört bleibt. Dieses Ergebnis ist überraschend, da davon ausgegangen war, dass die Matrix bei einer Dehnung durch Volumenzuwachs des hydrierbaren Materials während der Speicherung von Wasserstoff eher zum Zerreißen neigen würde, wenn eine hohe Dehnung aufgrund des Volumenzuwaches erfolgt. Es wird momentan davon ausgegangen, dass die auf die Partikel einwirkenden Kräfte von außen durch die Anbindung in der Matrix bei der Volumenzunahme zusammen mit den Spannungen innerhalb der Partikel durch die Volumenzunahme zu einem Aufbrechen führen. Ein Aufbrechen der Partikel konnte bei Einbindung in Polymermaterial in der Matrix besonders deutlich aufgefunden werden. Die Matrix aus Polymermaterial war in der Lage, auch die derart aufgebrochenen Patikel stabil ortsfest positioniert zu halten.

Tests haben im Übrigen ergeben, dass bei Nutzung eines Binders, insbesondere eines Klebebinders in der Matrix zur Fixierung dieser Partikel eine besonders gute ortsfeste Positionierung innerhalb der Matrix ermöglicht wird. Ein Bindergehalt kann vorzugsweise zwischen 2 Vol-% und 3 Vol-% des Matrixvolumens betragen.

Bevorzugt erfolgt eine Änderung einer Partikelgröße aufgrund von Aufbrechen der Partikel durch die Speicherung von Wasserstoff um den Faktor 0,6, mehr bevorzugt um den Faktor 0,4, bezogen auf die x ₅₀ Teilchengröße zu Beginn und nach 100 Speichervorgängen.

Des Weiteren kann zum Beispiel für eine Matrix eine Carbonmatrix genutzt werden, in die das Niedertemperaturhydrid eingelassen ist. Zum Beispiel geht aus der Dissertation an der Universität Utrecht mit dem Titel "Carbon matrix confined sodium alanate for reversible hydrogen storage" von J. Gao, abrufbar unter http ://dspace.library.uu.nl/handle/1874/256764 hervor, wie denn für das zu verwendende hydrierbare Material und die Matrix aufeinander abge- stimmt werden können, so dass auch bei niedrigeren Temperaturen der daraus hergestellte Wasserstoffspeicher betrieben werden kann. Im Rahmen der Offenbarung wird auf den diesbezüglichen Inhalt dieser Druckschrift verwiesen.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schlicker mit einem pulverförmigen, hydrierbaren Metall hergestellt wird.

Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Schlicker in eine Form gegossen wird zur Erstellung des Rohlings und anschließend die Flüssigkeit aus der Form entfernt wird, wobei vorzugsweise die Form ein Behälter ist, der spä- ter verschlossen als Wasserstoffspeicher dient. Besonders vorteilhaft wird die Form erhitzt und die im Rohling enthaltende Flüssigkeit verdampft.

Weiterhin kann das Verfahren vorsehen, dass eine Form (bzw. mehrere Formen nacheinander) zum Teil mit Schlicker gefüllt werden, anschließend zu- mindest ein anderes Material in die Form eingebracht wird und dann die jeweilige, zum Teil mit Schlicker schon gefüllte Form weiter mit Schlicker gefüllt wird. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Rohling eine Profilierung an der Oberfläche während des Herstellungsvorgangs erhält, vorzugsweise mittels eines Kamms. Zusätzlich ist auch denkbar, auf eine Schlickerschicht ein anderes Material als Schlicker, beispielsweise eine Folie, ein Blech und/oder Element, das beispielsweise der Wärmeleitung dienen kann, aufzulegen, um dann die Herstellung der Komponente durch ein oder mehrere weitere Schlickerschichten fortzusetzen. Andere Materialien können dabei immer wieder im Bedarfsfall auf geschlickerte Schichten aufgelegt werden.

Das vorgeschlagene Verfahren kann beispielsweise als In-Line-Prozess durch- geführt werden, wobei eine Vielzahl an gleichen scheibenförmigen Rohlingen aus einer Schlickercharge hergestellt werden, aus denen gleiche Komponenten eines Wasserstoffspeichers in Scheibenform hergestellt werden, wobei die Scheiben in dem Wasserstoffspeicher übereinander beabstandet zueinander angeordnet werden.

Des Weiteren kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass neben dem hydrierbaren Metall der Schlicker mit zumindest einem Graphitmaterial hergestellt wird, vorzugsweise mit zumindest einem natürlich expandiertem Graphit. Das hydrierbare Material kann bevorzugt in einer Matrix angeordnet sein, nachdem der Schlicker erstarrt ist. Der Begriff Matrix beschreibt einen Verbundwerkstoff aus zwei oder mehr verbundenen Materialien. Hierbei nimmt bevorzugt ein Material ein anderes auf. Die Matrix kann offenporig wie auch geschlossen porig sein. Bevorzugt ist die Matrix porös, vorzugsweise so porös, dass eine Durchströmung von einem wasserstoffhaltigen Fluid möglich ist. Durch die Aufnahme des einen Materials durch das andere Material können beispielsweise Werkstoffeigenschaften sich ergänzen, die ansonsten jeweils nur die einzelne Komponente aufweist. Für die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe sind stoffliche Eigenschaften und Geometrie der Komponenten von Bedeutung . Insbesondere spielen oft Größeneffekte eine Rolle. Die Verbindung erfolgt zum Beispiel durch Stoff- oder Formschluss oder eine Kombination von beidem. Auf diese Weise kann in der Matrix zum Beispiel eine feste Positionierung des hydrierbaren Materials ermöglicht werden. Weitere Komponenten der Matrix können beispielsweise Materialien für die Wärmeleitung und/oder die Gasdurchführung sein.

Es ist bevorzugt, dass die Matrix und/oder eine Schicht eine Mischung aus verschiedenen Kohlenstoffsorten aufweist, umfassend beispielweise expandierten natürlichen Graphit als eine der Kohlenstoffsorten. Bevorzugt wird nichtexpandierter Graphit zusammen mit expandiertem natürlichen Graphit verwendet, wobei gewichtsbezogen mehr nichtexpandierter Graphit denn expandierter Graphit eingesetzt wird . Insbesondere kann die Matrix expandierten natürli- chen Graphit aufweisen, in dem zum Beispiel ein hydrierbares Material angeordnet wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Rohling mit dem hydrierbaren Metall aus dem Schlicker hergestellt, wobei der Rohling in einer Helix- oder Schrauben-Form, in einer aufgewickelten Rolle, als gefaltete oder aufeinanderliegende Lage abgelegt wird . Dabei wird vorteilhafterweise der Schlicker in einer Helix- oder Schrauben-Form, in Form einer aufgewickelten Rolle, oder wie gefaltete oder aufeinanderliegende Lage gegossen. Der Begriff Helixfüllung beschreibt hierbei eine Anordnung des Materials durch eine Füllvorrichtung, die ihre Auslassöffnung zum Auslassen des hydrierbaren Materials im Kreis schwenkt, so dass eine Helixstruktur entsteht. Weiterhin kann die Füllvorrichtung die Auslassöffnung nur hin und her schwenken, so dass das ausgetragene Material eine Wellenform aufweist. Das hydrierbare Material kann beispielweise mittels Schlickerguß in die Matrix eingebracht werden. Im Rahmen der Offenbarung wird hierzu auf den Inhalt der DE 10 2014 006 371 verwiesen, aus der eine Zuführvorrichtung hervorgeht, die auch hier bei einer Schlickerbefüllung zum Einsatz kommen kann. Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Schlicker mit einem aufgeschwemmten, hydrierbaren Metall und mit Fasern hergestellt wird, wobei die Fasern der später aus dem Schlicker hergestellten wasserstoffspeichernden Komponente eine höhere Festigkeit und eine höhere Wärmeleitfähigkeit verleiht.

Weiterhin wird eine Wasserstoffspeicher- Herstellungsvorrichtung zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers vorgeschlagen, vorzugsweise einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers, wobei ein Behälter vorgesehen ist zumindest zur Bereitstellung des Schlickers, vorzugsweise zur Herstellung eines Schlickers, mit zumindest einer ersten Zuführung von hydrierbarem Metall und mit einer Öffnung, durch die der Schlicker austritt zur Weiterverarbeitung .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Matrize zur Erstellung von Rohlingen aus dem Schlicker hat und mit einer Weiterverarbeitungseinheit verbunden ist, in der den Rohlingen Feuchtigkeit entzogen wird und Komponenten des Wasserstoffspeichers gebil- det werden.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Behälter mit zumindest einer zweiten Zuführung von Graphit versehen ist. Auch kann vorgesehen sein, dass der Weiterverarbeitungseinheit nachfolgend eine Station zum Zusammenbau der Komponenten in einen Wasserstoffspeicher folgt. In einer speziellen Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Zuführung von vorgefertigtem Material vorgesehen ist zur Anordnung zwischen den Komponenten. Auch kann vorgesehen sein, dass eine Profilierstation vorgesehen ist zur Profilierung von zumindest einer Oberfläche der Komponente.

Auch kann vorgesehen sein, dass der Wasserstoffspeicher Komponenten in Form einer Kern-Mantel-Struktur aufweist, bei der der Kern ein erstes Material umfasst und der Mantel ein davon verschiedenes zweites Material umfasst, wobei das erste Material und/oder das zweite Material ein wasserstoffspei- cherndes Material aufweisen. Dieses wird zum Beispiel bevorzugt in den Schichten des Verbundmaterials vorgesehen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Material des Mantels ein Polymer aufweist, was zumindest wasserstoffdurchlässig gestaltet ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Kern ein wärmeleitendes Material aufweist und der Mantel ein wasserstoff- speicherndes Material. Wiederum kann vorgesehen sein, dass der Kern ein primär wasserstoffspeicherndes Material aufweist und der Mantel ein primär wärmeleitendes Material, wobei das wärmeleitende Material wasserstoffdurchlässig ist. Weiterhin wird ein Wasserstoffspeicherelement vorgeschlagen, vorzugsweise hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere vorzugsweise hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem der An- Sprüche 11 bis 14, aufweisend zumindest einen wasserstoffdurchlässigen Körper, vorzugsweise einen porösen Körper hergestellt aus einem Schlickerguss enthaltend ein hydrierbares Material und vorzugsweise ein wärmeleitendes Material, wobei das Element zur Nutzung in einem Wasserstoffspeicher vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Wasserstoffspeicherelements sieht vor, dass zumindest eine Oberfläche des Elements eine Oberflächenprofilierung aufweist. Eine weitere Ausgestaltung des Wasserstoffspeicherelements sieht vor ,dass das Element in einem Behälter eines Wasserstoffspeichers angeordnet ist, wobei das Element den Wasserstoffspeicher zumindest teilweise bildet.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Wasserstoffspeicherelement in dem Behälter helixförmig, in gewickelter Struktur und/oder mehrere Elemente übereinander gestapelt angeordnet sind.

Eine spezielle Ausgestaltung sieht vor, dass das erste hydrierbare Material ein Niedertemperaturhydrid ist und das Wasserstoffspeicherelement ein zweites hydrierbares Material aufweist, welches ein Hochtemperaturhydrid ist.

Der Begriff Wasserstoffspeichermaterial beschreibt ein Material, das Wasserstoffspeicherfähigkeit aufweist. Dabei kann dieses Material vor und/oder während der erfindungsgemäßen Verarbeitung im hydrierten oder im zumindest teilweise nicht hydrierten Zustand vorliegen. Sofern im Vorstehenden oder Nachfolgenden "hydrierbar" erwähnt ist, soll dies insoweit nicht einschränkend verstanden werden, als mit diesem Begriff grundsätzlich auch der hydrierte Zustand des Wasserstoffspeicherelements gemeint sein kann. Nach der Erfindung sind die hydrierbaren bzw. hydrierten Partikel (z. B. aus Metall oder Metallhydrid) stets in festem Zustand in einer viskosen Masse suspendiert. Das gilt auch für eventuelle Zusatzstoffe wie z. B. Partikel aus wär- meleitendem Material (z. B. aus Graphit und/oder aus Metallpartikeln, -fasern etc., zum Beispiel aus Aluminium). Die viskose Masse kann ein Polymer aufweisen, das thermoplastisch erstarrt. Es ist aber auch denkbar, dass das Extrudat durch Verdunsten einer Materialkomponente verfestigt, wobei eine offene Porosität für die Gasleitfähigkeit entstehen kann. Alternativ ist es auch möglich, dass das Extrudat durch eine Reaktion unterschiedlicher Reaktionskomponenten (wie beispielsweise Epoxid odgl . Harze) verfestigt.

Ferner ist es von Vorteil, wenn der Schlickerkörper von einer Schutzschicht umgeben ist, die ihn während der Herstellung des Hydridspeichers bis zu des- sen Inbetriebnahme vor Oxidation schützt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wie auch Merkmale gehen aus den nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Die aus den Figuren und der Beschreibung hervorgehenden einzelnen Merkmale sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können ein oder mehrere Merkmale der Figuren mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Daher sind die Merkmale nicht beschränkend sondern beispielhaft angegeben. Es zeigt:

Fig. 1

eine Form 1, welche mit einem Schlicker 2 gefüllt ist, welcher ein hydrierbares Material 3, insbesondere einen hydrierbares Metall aufweist, und

Fig. 2

ein Beispiel für einen Bandguss aus Schlicker. Fig. 1 zeigt eine Form 1, welche mit einem Schlicker 2, aufweisend ein hydrierbares Material 3, insbesondere einen hydrierbares Metall, gefüllt ist. Der Schlicker 2 weist vor der Herstellung eines Rohlings einen Flüssigkeitsanteil (siehe bei 4) auf. Während der Herstellung des Rohlings nimmt die Form 1 die Flüssigkeit 4 zumindest in dem an die Form 1 angrenzenden Bereich 5, welcher in Fig. 1 gestrichelt markiert ist, auf, so dass der Schlicker 2 in diesem Bereich 5 erstarrt. Die Flüssigkeit 4 kann zum Beispiel neben Wasser auch ein organisches Lösungsmittel sein, insbesondere bei Nutzung eines Polymers in dem zu verschlickernden, hydrierbaren Material 3. Das Erstarren kann durch Wärmezufuhr von der Form 1 hin zu dem Schlicker 2 beschleunigt werden. Hierzu kann die Form 1 mit einer integrierten (z. B. elektrisch betriebenen) Heizung versehen sein oder von außerhalb erwärmt werden (z. B. durch Strahlungswärme oder Konvektion). Auch kann das Erstarren durch Hydrieren des hydrierbaren Materials 3 beschleunigt werden. Das Hydrieren, d .h. die Was- serstoffaufnahme des hydrierbaren Materials 3, kann mittels Zuleiten von Wasserstoff 6 durch in der Form 1 angeordnete Kanäle 7 realisiert werden. Nach dem Erstarren bleibt bevorzugt ein Teil 8 des Schlickers 2 flüssig, welcher aus der Form ausgegossen wird. Der Schlicker 2 weist gemäß dieser Ausgestaltung überdies ein Polymer auf, das eine Stützstruktur ausbildet. Das Polymer dient neben dem Schutz vor Oxidation des hydrierbaren Materials vor allem dem Zusammenhalt der Partikel aus dem hydrierbaren Material, die bei Nutzung des erstarrten Schlickers als Wasserstoffspeicherkomponente entstehen. Denn das hydrierbare Material dehnt sich bei der Wasserstoffaufnahme aus (und erwärmt sich zudem), was im Laufe der Zeit zur Rissbildung und damit zu einzelnen Bruchstücken (Partikel) führen kann, was insoweit von Vorteil ist, als sich die Oberfläche des hydrierbaren Materials der Komponente erhöht, die somit mehr und ggf. schneller Wasserstoff speichern kann.

Wegen seiner Binder- (bzw. Kleber-) Wirkung verhindert das Polymermaterial, dass die einsetzende Rissbildung nicht zum mechanischen Zerfall der Wasserstoffspeicherkomponente führt. Vielmehr bleibt die aus dem erstarrten Schli- cker mit hydrierbarem Material geformte Komponente (in z. B. Scheiben-, Block-, Tabletten- oder Pellett-Form) während ihrer weiteren Anwendung als Wasserstoffspeicherelement im Wesentlichen formstabil. Fig . 2 zeigt schematisch, dass der Schlicker 2 auf ein Förderband 10 gegossen werden kann, so dass ein Schlickerband entsteht. Je nach der Konsistenz und Beschaffenheit des Schlickers kann dieser auch als Mehrkomponenten- Schlickerguss in Bandform verarbeitet werden. Das Schlickergussband hätte dann mehrere übereinander bzw. nebeneinander verlaufende Schichten, die nach Art einer laminaren Strömung aus dem Vorratsbehälter 12 herausfließen würden.

Die Merkmale einzelner Ausgestaltungen der Erfindung werden beispielhaft nachfolgend nochmals gruppiert angegeben, wobei die Merkmale einzelner Gruppen miteinander sowie auch mit Merkmalen der weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung kombiniert werden können, und zwar durch Hinzufügung oder Weglassen einzelner Merkmale. 1. Verfahren zur Herstellung einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers mit den folgenden Schritten : a) Herstellen eines Schlickers aufweisend ein hydrierbares Material, insbesondere einen hydrierbares Metall, b) Erstellen eines Rohlings, vorzugsweise einer Lage, aus dem Schlicker enthaltend das hydrierbare Material, c) Entfernen von Flüssigkeit aus dem Rohling und Herstellen

wasserstoffspeichernden Komponente aus dem Rohling, d) Nutzen der Komponente in einem Wasserstoffspeicher. Verfahren nach Ziffer 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker mit einem pulverförmigen, hydrierbaren Metall hergestellt wird.

Verfahren nach Ziffer 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker in eine Form gegossen wird zur Erstellung des Rohlings und anschließend die Flüssigkeit aus der Form entfernt wird, wobei vorzugsweise die Form ein Behälter ist, der später verschlossen als Wasserstoffspeicher dient.

Verfahren nach Ziffer 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form erhitzt wird und die im Rohling enthaltende Flüssigkeit verdampft.

Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Form zum Teil mit Schlicker gefüllt wird, anschließend zumindest ein anderes Material in die Form eingebracht wird und dann die zum Teil mit Schlicker gefüllte Form weiter mit Schlicker gefüllt wird.

Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling eine Profilierung an der Oberfläche während des Herstellungsvorgangs erhält, vorzugsweise mittels eines Kamms.

Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung als In-Line-Prozess abläuft, wobei eine Vielzahl an gleichen scheibenförmigen Rohlingen aus einer Schlickercharge hergestellt werden, aus denen gleiche Komponenten eines Wasserstoffspeichers in Scheibenform hergestellt werden, wobei die Scheiben in dem Wasserstoffspeicher übereinander beabstandet zueinander angeordnet werden.

Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem hydrierbaren Metall der Schlicker mit zumindest ei- nem Graphitmaterial hergestellt wird, vorzugsweise mit zumindest einem natürlich expandiertem Graphit.

Verfahren nach einer der vorherigen Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling mit dem hydrierbaren Metall aus dem Schlicker hergestellt wird, wobei der Rohling in einer Helix- oder Schrauben-Form, in einer aufgewickelten Rolle, als gefaltete oder aufeinanderliegende Lage abgelegt wird.

Verfahren nach einer der vorherigen Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker mit einem aufgeschwemmten, hydrierbaren Metall und mit Fasern hergestellt wird, wobei die Fasern der später aus dem Schlicker hergestellten wasserstoffspeichernden Komponente eine höhere Festigkeit und eine höhere Wärmeleitfähigkeit verleiht.

Vorrichtung zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers, vorzugsweise einer wasserstoffspeichernden Komponente eines Wasserstoffspeichers, wobei ein Behälter vorgesehen ist zumindest zur Bereitstellung des Schlickers, vorzugsweise zur Herstellung eines Schlickers, mit zumindest einer ersten Zuführung von hydrierbarem Metall und mit einer Öffnung, durch die der Schlicker austritt zur Weiterverarbeitung .

Vorrichtung nach Ziffer 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Matrize zur Erstellung von Rohlingen aus dem Schlicker hat und mit einer Weiterverarbeitungseinheit verbunden ist, in der den Rohlingen Feuchtigkeit entzogen wird und Komponenten des Wasserstoffspeichers gebildet werden. 13. Vorrichtung nach Ziffer 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit zumindest einer zweiten Zuführung von Graphit versehen ist. Vorrichtung nach Ziffer 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Weiterverarbeitungseinheit nachfolgend eine Station zum Zusammenbau der Komponenten in einen Wasserstoffspeicher folgt. Vorrichtung nach einer der Ziffern 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung von vorgefertigtem Material vorgesehen ist zur Anordnung zwischen den Komponenten. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass eine Profilierstation vorgesehen ist zur Profilierung von zumindest einer Oberfläche der Komponente. Komponente, vorzugsweise hergestellt mit einem Verfahren nach einer der Ziffern 1 bis 10, insbesondere vorzugsweise hergestellt mit einer Vorrichtung nach einer der Ziffern 11 bis 16, aufweisend zumindest einen porösen Körper hergestellt aus einem Schlickerguss enthaltend ein erstes hydrierbares Material und vorzugsweise ein wärmeleitendes Material, wobei die Komponente zur Nutzung in einem Wasserstoffspeicher vorgesehen ist. Komponente nach Ziffer 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberfläche der Komponente eine Oberflächenprofilierung aufweist. Komponente nach einer der Ziffern 17 oder 18, angeordnet in einem Behälter eines Wasserstoffspeichers, wobei die Komponente den Wasserstoffspeicher zumindest teilweise bildet. Komponente nach einer der vorherigen Ziffern 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente in dem Behälter helixförmig, in gewickelter Struktur und/oder mehrere Komponenten übereinander gestapelt angeordnet sind . Komponente nach einer der Ziffern 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste hydrierbare Material ein Niedertemperaturhydrid ist und die Komponente ein zweites hydrierbares Material aufweist, welches ein Hochtemperaturhydrid ist.