Nach der Patentanmeldung der Studiengesellschaft : Kohle mbH (SGK) PCT/WO 97/03919 ist ein Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff bekannt, das als Speichermaterialien die Alkalimetallalanate der allgemeinen Formel Mp(1-x)1-Mpx2AlH3+p M1 = Na, IR :. ; M2 = Li, K. ; 02x2~0. 8 ; 02p>3 verwendet.

Zur Verbesserung der Hydrier-/Dehydrierkinetik werden die Alkalimetallalanate mit Übergangsmetall-sowie Seltenerdmetallverbindungen oder ihren Kombinati- onen in katalytischen Mengen dotiert. Besondere Verwendung finden die Alanate NaAlH4, Na3AlH6 und Na2LiAlH6 Weiterhin ist ein Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff der SGK, PCT/EP01/02363 bekannt, wonach Gemische von Aluminiummetall mit Alkalimetallen und/oder Alkalimetallhydriden und Übergangsmetall-und/oder Seltenerdmetallkatalysatoren als Wasserstoffspeichermaterialien verwendet wer- den (die sog. #Direktsynthese von Ti-dotierten Alkalimetallalanaten", B. Bogda- novic, M. Schwickardi, Appl. Phys. A (2001) 221).

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die Eigenschaften der genann- ten Stoffe als Wasserstoffspeichermaterialien noch wesentlich verbessert werden können, wenn die zur Dotierung eingesetzten Katalysatoren, nämlich Übergangs- metalle der Gruppen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, oder Legierungen oder Mischungen dieser Metalle untereinander oder mit Aluminium, oder Verbindungen dieser Me- talle in Form sehr kleiner Partikel mit hohem Verteilungsgrad (z. B. Partikelgrö- ßen ca. 0. 5 bis 1000 nm) oder großen spezifischen Oberflächen (z. B. 50 bis 1000 m2/g) eingesetzt werden. Die Verbesserungen der Speichereigenschaften beziehen sich auf - Erhöhung der reversiblen Wasserstoffspeicherkapazitäten bis nahe an die theoretische Speicherkapazitätsgrenze des NaAlH4 (5. 5 Gew. % H2, Gl. 1) ; - eine vielfache Beschleunigung der Wasserstoffbe-und-entladungsprozesse ; - Aufrechterhaltung der Zyklenstabilität.

Die genannten Eigenschaften sind für die voraussehbaren Anwendungen dieser Materialien, wie z. B. als Wasserstoffspeicher für die Versorgung der Brennstoff- zellen mit Wasserstoff, von ausschlaggebender Bedeutung.

Insbesondere haben sich Titan, Eisen, Kobalt und Nickel als geeignete Über- gangsmetalle herausgestellt, beispielsweise in Form von Titan-, Titan-Eisen-und Titan-Aluminium-Katalysatoren. Die Metalle Titan, Eisen und Aluminium können dabei in elementarer Form, in Form von Ti-Fe-oder Ti-Al-Legierungen, oder in Form ihrer Verbindungen zur Dotierung eingesetzt werden. Als geeignete Metall- verbindungen zu diesem Zweck gelten beispielweise Hydride, Carbide, Nitride, Oxide, Fluoride und Alkoholate von Titan, Eisen und Aluminium. Zur Dotierung eignen sich z. B. Titannitrid mit einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 200 m2/g oder Titan oder Titan-Eisen-Nanopartikel. Der hohe Verteilungsgrad bzw. die große spezifische Oberfläche der Dotierungsmittel kann insbesondere erreicht werden durch : - Anwendung der Darstellungsmethoden für Dotierungsmittel, die zu Dotierungsmitteln in feinstverteilter Form führen ; - Vermahlen des Dotierungsmittels, alleine oder zusammen mit den zu dotieren- den Alkalimetallalanaten oder Natriumhydrid-Aluminum Gemischen ; dadurch wird eine besonders innige Durchdringung des Speichermaterials mit dem Do- tierungsmittel erzielt ; - Vermahlen von Natriumhydrid-Aluminium-Gemischen mit dem Dotierings- mittel in Gegenwart von Wasserstoff ; - Kombination der genannten Methoden.

In den Speichermaterialien liegen Alkalimetall und Aluminium vorzugsweise in einem Molverhältnis von 3, 5 : 1 bis 1 : 1, 5 vor, die zur Dotierung verwendeten Kata- lysatoren in Mengen von 0. 2 bis 10 mol % bezogen auf die Alkalialanate, beson- ders bevorzugt in Mengen von 1 bis 5 mol %. Ein Überschuss an Aluminium be- zogen auf Formel 1 wirkt sich vorteilhaft aus.

Mit Hilfe der neuen Speichermaterialien lässt sich die Hydrierung bei Drücken zwischen 0. 5 und 15 MPascal (5 und 150 bar) und bei Temperaturen zwischen 20 und 200°C, die Dehydrierung bei Temperaturen zwischen 20 und 250 °C durch- führen.

Zur Verdeutlichung der Erfindung seien folgende Beispiele genannt : Natriumalanat (Beispiel la) dotiert durch Vermahlen mit dem herkömmlichen, technischen Titannitrid (TiN) mit einer spezifischen Oberfläche von 2 m2/g liefert nach einem Dehydrier-Rehydrierzyklus nur noch 0. 5 Gew. % Wasserstoff. Wird hingegen (Beispiel l) Natriumalanat in gleicher Weise mit einem Titannitrid, das eine spezifische Oberfläche von 150 m2/g und eine Korngröße im Nanometerbe- reich (laut TEM) aufweist, vermahlen, so erhält man ein Speichermaterial, das in einem Zyklentest (Tabelle 1) eine reversible Speicherkapazität von bis 5 Gew. % H2 aufweist. Vergleichbar hohe reversible Wasserstoffspeicherkapazitäten (4. 9 Gew. %, Beispiel 2) zeigt außerdem auch NaAlH4, das mit kolloidalen Titan- Nanopartikeln (H. Bönnemann et al., J. Am. Chem. Soc. 118 (1996) 12090) dotiert ist.

Tabelle l.

Zyklentest urchgeführt an einer 2. 0 g Probe des NaAlH4, dotiert durch Vermah- len (3 h) mit 2 mol % TiN mit großer spezifischer Oberfläche (Beispiel 1) Zyklus Hydrier-Dehydrierungh'Gew. % Nr. bedingungena) (°C/bar) [°C] H, 1-120/180 5. 4 <BR> <BR> <BR> 2 A (104/140-115) 120/180 5. 0<BR> <BR> <BR> <BR> 3 A (104/140-115) 120/180 5. 0<BR> <BR> <BR> <BR> 4 B (170/136-122) 120/180 5. 1 5 B (170/136-122) 120/180 5. 0 6 B (170/136-122) 80/120/150 4.7 7 B (170/136-122) 120 3.3 8 C (120/49-37) 120 2.7 9 C (100/49-37) 120 2.7<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 10 C (80/49-39) 120/180 4. 0<BR> <BR> <BR> <BR> 11 B (170/136-122) 120/180 5. 0<BR> <BR> <BR> <BR> 12 C (120/49-37) 120/180 3. 1<BR> <BR> <BR> <BR> 13 C (100/49-35) 120/180 3. 5 14 C (80/49-38) 120/180 2. 4 <BR> <BR> 15 B (170/132-117) 120/180 4. 9<BR> <BR> <BR> <BR> 16 B (170/132-117) 120/180 4. 9<BR> <BR> <BR> <BR> 17 B (170/132-117) 120/180 5. 0 a) Die Probe wird bei 60 °C mit 134 (A), 130 (B) bzw. 49 (C) bar H2 beaufschlagt und mit 20 °C/min auf die angegebene Temperatur aufge- heizt. Die Wasserstoffaufnahme beginnt be- reits während der Aufheizphase. b) Bei Normaldruck ; Aufheizgeschwindigkeit : 4 °C/min.

Weiterhin wurde überraschenderweise gefunden, dass sich die Geschwindigkeit der Wasserstoffbe-und-entladung der reversiblen Alanat-Systeme um ein Vielfa- ches steigern läßt, indem man sie mit feinverteilten Titan-Eisen-Katalysatoren anstelle eben solcher Titan-Katalysatoren dotiert. So z. B. benötigt die Hydrierung des mit 2 mol % Titantetrabutylat (Ti (OBu") 4) vermahlenen, dehydrierten Natriu- malanats bei 115-105 °C/134-118 bar (Beispiel 3a,. Fig. 2) ~ 15 h. Wird jedoch (Beispiel 3) Natriumalanat in gleicher Weise mit 2 mol % Ti (OBun) 4 und 2 mol % Eisenethylat (Fe (OEt) 2) dotiert ("Ti-Fe-Kombination"), so ist die Hydrierung un- ter den gleichen Bedingungen (Fig. 2) nach ~ 15 min. beendet. Die Hydrierzeit wird damit um einen Faktor > 60 verkürzt.

Ein wichtiges Kriterium für die technische Anwendbarkeit von Metallhydriden als . Wasserstoffspeichermaterialien ist der für die Beladung eines Metallhydrid- Wasserstoffspeichers mit Wasserstoff notwendige Wasserstoffdruck. Die Reduzie- rung des Wasserstoffbeladungsdrucks führt in vielerlei Hinsicht zur Verbesserung der technischen Eigenschaften eines Metallhydrid-Wasserstoffspeichers : - die Reduzierung des Wasserstoffbeladungsdruckes erhöht in erheblichem Maße die Sicherheit im Umgang mit Wasserstoff ; - sie führt zur Senkung der notwendigen Wandstärke des Materials für die Was- serstofibehälter und damit auch zur Senkung der Material-und Produktionskosten solcher Behälter ; - die Senkung des Gewichtes des Wasserstoffbehälters läuft auf eine Erhöhung der gewichtsbezogenen Wasserstoffspeicherkapazität des Wasserstoffspeichers hinaus, was im Falle von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen die Reichweite der Fahrzeuge erhöht.

- Die Reduzierung des Wasserstoffbeladungsdruckes führt auch zur Energieein- sparung bei der Beladung des Metallhydrid-Wasserstoffspeichers mit Wasser- stoff.

Wie anhand eines Zyklentests, durchgeführt am Ti-Fe-dotierten NaAlH4 (Beispiel 3, Tabelle 4), gezeigt wird, kann bei diesem erfindungsgemäßen Material der Wasserstoffbeladungsdruck von z. B. 13. 6-13. 1 MPascal (136-131 bar) (Zyklus 6) bis auf 5. 7-4. 4 MPascal (57-44 bar) (Zyklus 17) ohne erhebliche Einbuße an Speicherkapazität herabgesetzt werden : Zu den maßgebenden Kriterien zur Beurteilung der Eignung von Metallhydriden zu Wasserstoffspeicherzwecken gehört auch die Höhe der WasserstofFdesorptions- temperatur. Dies gilt insbesondere für diejenigen Anwendungen, bei denen die Abwärme des wasserstoffverbrauchenden Aggregats (Otto-Motor, Brennstoffzel- le) zur Desorption des Wasserstoffs aus dem Hydrid genutzt werden soll. Im all- gemeinen ist eine möglichst tiefe Wasserstoffdesorptionstemperàtur, gleichzeitig mit einer möglichst hohen Desorptionsgeschwindigkeit des Wasserstoffs er- wünscht.

Die Wasserstoffdesorption des dotierten Natriumalanats vollzieht sich in zwei Stufen (Gl. l a und b), die sich durch ihre deutlich verschiedenen Desorptionstem- peraturen voneinander unterscheiden. Bei der tieferen Desorptionstemperatur (Gl. la) werden maximal 3. 7 und bei den höheren (G1. 1b) maximal 1. 8 Gew. % H2 abgegeben.

Wie das Beispiel 3a (Fig. 2) zeigt, ist die Wasserstoffdesorption des Ti-dotierten Alanats bei Normaldruck bis zur ersten Stufe (Gl. la) bei > 80-85 °C und bis zur zweiten (Gl. lb) bei # 130-150 °C möglich. Dies zeichnet die Ti-dotierten Alanat- Systeme als reversible Wasserstoffspeichermaterialien von den reversiblen Leichtmetallhydriden auf Mg-Basis aus, deren Wasserstoffdesorptionstemperatu- ren bei Normaldruck oberhalb von 250-300 °C liegen.

Es wurde weiterhin gefunden, dass sich bei Desorptionstemperaturen von # 80 bzw. > 130 °C die Desorptionsgeschwindigkeit des Wasserstoffs erheblich erhö- hen und damit die Desorptionzeit verkürzen läßt, indem man das NaAlH4 gemäß der vorliegenden Erfindung mit Ti-Fe-Kombinationen, anstatt alleine mit Ti do- tiert. So z. B. (Beispiel 3a, Fig. 2) benötigt die Dehydrierung des durch Vermahlen mit Ti (OBun) 4 (2 mol %) dotierten NaAlH4 bei 80-82 bzw. 150-152 °C insgesamt 12l/2 h. Wird dagegen NaAlH4 (Beispiel 3, Fig. 2) in gleicher Weise mit einer Kombination von jeweils 2 mol % Ti (OBun) 4 und Fe (OC2H5) dotiert, so ist die Dehydrierung in der ersten Stufe (84-86 °C) nach ~1 h und in der zweiten Stufe (150-152 °C) nach 15-20 min beendet.

Bei der Direktsynthese von Ti-dotierten Natriumalanaten (S. 1) werden nach Gl. 2 Natriumhydrid-Aluminiumpulver-Gemische in Gegenwart des Dotierungsmittels mit Wasserstoff umgesetzt. Ti-Dotierungsmittel NaH + Al + 2/3 Hz Ti-dotiertes NaAlH (2) Wie das Beispiel 4 zeigt, werden bei dem Einsatz der Titanmetall-Nanopartikel als Dotierungsmittel bei der Direktsynthese bereits nach 2 Zyklen reversible Wasser- stoffspeicherkapazitäten von 4. 6 % H2 erreicht, was in Bezug auf das bisherige Verfahren (SGK, PCT/EP01/02363) eine erhebliche Verbesserung bedeutet. So- wohl bei dem Einsatz von dotierten Natriumalanaten als reversible Wasserstoff- speicher, als auch von solchen, die durch Direktsynthese erhalten worden sind, kann Aluminium gegebenenfalls in überschüssigen oder unterschüssigen Mengen bezogen auf Gel. l bzw. 2 eingesetzt werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein. Sämtliche Versuche mit luftempfindlichen Stoffen wur- den in einer Schutzatmosphäre, z. B. Argon durchgeführt.

Beispiel 1 (NaAlH4 dotiert mit Titannitrid mit großer spezifischer Oberfläche als reversibler Wasserstoffspeicher) Zur Darstellung des Titannitrids (TiN) mit großer spezifischer Oberfläche wurde folgendes Verfahren angewendet : 27. 0 g (15. 6 ml, 0. 14 mol) TiC14, (Aldrich 99. 9 %) wurden in 700 ml Pentan gelöst und zu der Lösung bei Raumtemperatur (RT) ein Gemisch von 35 ml (0. 43 mol) THF und 60 ml Pentan unter Rühren zuge- tropft. Nach 5-stündigem Rühren bei RT wurde der gelbe Niederschlag filtriert, 2 mol mit je 50 ml Pentan gewaschen und im Vakuum (10-3 mbar) getrocknet.

Man erhielt 45. 5 g (96 %) TiCl4#2THF als zitronengelben Feststoff. 2. 46 g davon wurden in einer Glovebox in einem Porzellanschiffchen eingewogen und in einem Quarzrohr, das sich in einem Rohrofen befand, im NH3-Strom (20-25 ml/min) mit 10°C/min auf 700 °C aufgeheizt und 1 h bei dieser Temperatur im NH3-Strom gehalten. Das weiße NH4Cl-Sublimat wurde in einer Kühlfalle aufgefangen. Man ließ das Quarzrohr im NH3-Strom auf 120 °C abkühlen, anschließend wurde das Rohr 5 min mit Argon gespült und die Apparatur auf RT abgekühlt. Das TiN im Quarzrohr wurde bei 10-3 mbar getrocknet und in der Glovebox in ein Schlenk- Gefäß umgefüllt. Man erhielt 0. 34 g TiN als lockeres, schwarzes Pulver. Elemen- taranalyse : Ti 60. 13, N 13. 76, C 12. 86, H 1, 24, Cl < 1%. Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche nach der BET-Methode an einer 0. 17 g Probe des TiN ergab 152. 4 m2/g. Die Isothermenform weist auf das Vorliegen von Nanopartikeln hin. Im XRD (als Film) wurden 3 breite Reflexe gefunden, die dem TiN zuzuord- nen sind. Die Breite der Reflexe deutet auf Partikelgröße im Nanometerbereich hin.

4. 00 g (74. 1 mmol) des gemäß Lit. J Alloys Comp. 302, (2000) 36 durch Kristalli- sation gereinigten NaAlH4 und 0. 092 g (1. 48 mmol ; 1. 6 mol % bez. auf NaÅlH4) des TiN wurden in einer Glove-Box miteinander verrührt und zur Dotierung wäh- rend 3 h mit Hilfe einer Spex-Schwingmühle vermahlen (Mahlbecher aus Stahl, 61 ml ; 2 Stahlkugeln von je 8. 4 g und 13 mm Durchmesser). Eine Probe (2. 00 g) des auf diese Weise mit TiN dotierten NaAlH4 wurde einem 17 Zyklen dauerndem Dehydrier-/Rehydriertest unterworfen, wobei die Zyklisierungsbedingungen vari- iert wurden : Für den Zyklentest wurde die Apparatur, beschrieben und abgebildet in J. Alloys Comp. 253-254 (1997) l, verwendet (Autoklavenvolumen: # 40 ml).

Die Ergebnisse des Zyklentests sind in der Tabelle 1 enthalten. Wie der Tabelle 1 zu entnehmen ist, werden unter den Hydrierbedingungen A bzw. B (Zyklen Nr. 2- 6, 11, 15-17) reversible Wasserstoffspeicherkapazitäten von 4. 9-5. 0 Gew. % (91-93 % d. Th.) erzielt. In dem Zyklus Nr. 7 wurde, durch Einhalten der Desorp- tionstemperatur bei 120 °C, die Dehydrierung nur bis zur ersten Dissoziationsstufe (Gl. l a) durchgeführt ; dabei lieferte die Probe 3. 3 Gew. % Wasserstoff (89 % d.

Th.).

Beispiel la (Vergleichsbeispiel) In einem Vergleichsbeispiel wird NaAlH4 in gleicher Weise wie in Beipiel 1, je- doch mit 2 mol % eines kommerziellen TiN (Fa. Aldrich, spez. Oberfläche 2 m2/g) dotiert. Bei der ersten Thermolyse (bis 180 °C) wurden 4. 3 Gew. % H2 de- sorbier. Nach der Rehydriertmg (100 °C/100 bar/12 h) lieferte die Probe bei De- hydrierung bei 180 °C innerhalb von 3 h lediglich 0. 5 Gew. % H2.

Beispiel 2 (NaAlH4 dotiert mit Ti-Nanopartikeln als reversiblen Wasserstoffspei- cher) 1. 0 g (18. 5 mmol) des durch Kristallisation (vgl. Beispiel 1) gereinigten NaAlH4 und 44 mg des in Form von Nanopartikeln (# 0. 8 nm) dargestellten kolloidalen Titans Ti° 0. 5 THF (H. Bönnemann et al., J. Am. Chem. Soc. 118 (1996) 12090 ; die Probe enthält ca. 40 Gew. % Ti, entsprechend-2 mol % Ti bezogen auf NaAlH4, Rest Tetrahydrofuran, KBr) wurden in einer Glove-Box miteinander ver- rührt und anschließend während 3 h mit Hilfe einer Spex-Schwingmühle (vgl.

Beispiel 1) vermahlen. Eine Probe (-1 g) des mit Ti-Nanopartikeln vermahlenen NaAlH4 wurde einem Zyklentest (Tabelle 2) unterzogen.

Tabelle 2 Zyklus Hydrierung Dehydrierung [°C] a) Gew. % H2 -120/180 5. 25 2 100°C/100-125bar/12hb) 120/180 4. 9 3 100°C/100-125bar/12hb) 120/180 4. 9 4 100°C/100-125bar/12hb) 120/180 4. 9 a Bei Temperaturen von 120 und anschließend 180 °C (Aufheiz- geschwindigkeit 4 °C/min) erfolgt bei Normaldruck die De- hydrierung bis zu der 1. und der 2. Dissoziationsstufe des Ti- dotierten NaAlH4. Die Dehydrierung in der 1. Dissoziati- onsstufe war nach #1 h und in der 2. nach ~ l/2 h abgeschlos- sen. b Die Probe in einem 200 ml Autoklaven wird bei Raumtempe- ratur mit 100 bar Wasserstoff beaufschlagt, und anschließend wird der Autoklav 12 h bei 100 °C gehalten.

Beispiel 2a (Vergleichsbeispiel) Der Versuch wurde analog Beispiel 2 durchgeführt, wobei käufliches Titanpulver (325 mesh) zur Dotierung des NaAlH4 eingesetzt wurde. Bei der ersten Dehydrie- rung lieferte eine Probe (#1.1 g) innerhalb von 8 h bei 160 °C 3. 6 Gew. % H2.

Beispiel 3 (NaAlH4 dotiert durch Vermahlen mit jeweils 2 mol % Ti (OBun) 4 und Fe (OEt) 2 als reversibler Wasserstoffspeicher) Vorsicht : Das mit Ti (OBun) 4 und Fe (OEt) 2 dotierte NaAlH4 im gemahlenen Zu- stand kann sich bei Luftzutritt explosionsartig zersetzen. Beim Umgang mit die- sem Material ist daher Vorsicht geboten ! 1. 50 g (27. 8 mmol) des gereinigten (vgl. Beispiel l) NaAlH4 und 81 mg (0. 56 mmol) Fe (OEt) 2 (dargestellt nach Liebigs Ann. Chem. (1975) 672) wurden in einer Glove Box in einem 10 ml Mahlbecher aus Stahl eingewogen, miteinander ver- rührt und daraufhin aus einer Nadelspritze mit 0. 2 ml (0. 56 mmol) Ti (OBu°) 4 ver- setzt. Das Mahlgefäß wurde mit 2 Stahlkugeln (6. 97 g, 12 mm Durchmesser) ver- sehen und anschließend wurde das Gemisch 3 h bei 30 s-l in einer Schwingmühle (Fa. Retsch, MM 200, Haan, Deutschland) vermahlen. Nach Beendigung des Mahlvorgangs war das Mahlgefäß heiß und das ursprünglich farblose Gemisch dunkelbraun.

Die Darstellung des Ti-Fe-dotierten NaAlH4 wurde, ausgehend von 1. 70 g NaAlH4, in gleicher Weise wie oben beschrieben wiederholt. Eine gemischte Pro- be (1. 72 g) des Ti-Fe-dotierten Alanats aus den beiden Ansätzen wurde einem 17 Zyklen dauernden Zyklentest (vgl. Beispiel l) unterzogen. Tabelle 3 enthält die Daten über den durchgeführten Zyklentest. Ein Vergleich der Hydriergeschwin- digkeiten des Ti-Fe-dotierten NaAlH4 mit einer entsprechenden Ti-dotierten Probe (Beispiel 3a) bei 104 °C/134-135 bar ist in Fig. 1 gegeben.

Tabelle 3 Zyklentest durchgeführt an einer 1. 72 g Probe des NaAlH4, dotiert durch Vermah- len (3 h) mit jeweils 2 mol % Ti (OBu) 4 und Fe (OEt)2 (Beispiel 3) Zyklus Hydrierunga) Dehydrierungb) H2[Gew. %] Nr. (°C/bar) [°C] 1./1. +2. Stufe 80/150 2. 6/4. 3 2 A (104/135-119) 80/150 2. 3/3. 8 <BR> <BR> 3 A (104/135-120) 80/150 2. 2/3. 7<BR> <BR> <BR> <BR> 4 A (104/135-120) 30/80/150/3. 2 5 B (150/135-128) 80/140 2. 0/3. 5 6 B (160/136-131) 80/130 2. 0/3. 3 7 C (120/48-43) 80/130/1. 6 8 C (120/n. b. c) 120/180 9 C (120/48-43) 120/180 ~ 0/1. 6 10 C (120/48-43) 120/180 ~ 0/1. 5 11 B (160/138-135) 120/180 1. 8/3. 3 12 C (120/49-42) 120/180 0. 3/1. 8 13 C (100/49-42) 120/180 ~ 0/1. 4 14 C (100/49-42) 120/180 ~ 0/1. 4 15 (100/73-59)) 120/180 1. 5/3. 0 16 (100/62-49)e) 120/180 1. 5/2. 9 17 (100/57-44) f) 120/180 1. 6/3. 1 a) Die Probe wird bei 60 °C mit 134 (A), 130 (B) bzw. 49 (C) bar H2 beaufschlagt und mit 20 °C/min auf die angegebene Temperatur aufgeheizt. Die Wasserstoff- aufnahme beginnt bereits während der Aufheizphase. b) Bei Normaldruck ; Aufheizgeschwindigkeit : 4 °C/min.

) Nicht bestimmt. d) Vordruck : 70 bar bei 60 °C. e) Vordruck : 60 bar bei 60 °C. f)Vordruck : 55 bar bei 60 °C.

Eine Probe von 0. 8 g des Ti-Fe-dotierten Alanats aus dem ersten Ansatz wurde 3 Dehydrier-Rehydrier-Zyklen (Tabelle 4 und Fig. 2) unterzogen. Dabei wurde bei Dehydrierungen die Temperatur zuerst auf 84-86 und anschließend auf 150-152 °C angehoben, um die Dehydrierung bis zur ersten (Gl. la) und zweiten (Gl. lb) Dissoziationsstufe herbeizufiihren. Nach jeder Dehydrierung wurde die Probe bei 100 °C/10 MPascal (100 bar)/12 h rehydriert. Wie die Fig. 2 zeigt, verlaufen die Dehydrierungen in der 1. und der 2. Stufe mit nahezu konstanten Geschwindigkei- ten ; dabei ist die 2. Dehydrierung schneller als die 1. und gleich schnell wie die 3..

Dehydrierung. In den Zyklen 2 und 3 ist die Dehydrierung in der 1. Stufe nach ~1 h und in der 2. nach 20-30 min abgeschlossen. Zum Vergleich ist in Fig. 2 auch die Dehydrierung einer entsprechenden Ti-dotierten Probe (Beispiel 3a) darge- stellt.

Tabelle 4 Zyklus Hydrierung Dehydrierung [°C] a) Gew. % H2 1./2. Stufe 1./1. +2. Stufe 84-86/150-152 2. 7/4. 2 2 100 °C/100 bar/12 hb) 84-86/150-152 2. 2/3. 7 3 100°C/100 bar/12 hb) 84-86/150-152 2. 0/3. 5 a Dehydrierung bis zur 1. und 2. Dissoziationsstufe des dotierten NaAlH4 ; die Verläufe der Dehydrierungen sind in der Fig. 2 dargestellt.

Beispiel 3a (Vergleichsbeispiel) Im Vergleichsbeispiel wurde NaAlH4 in der gleichen Weise wie im Beispiel 3, jedoch unter dem Einsatz von Ti (OBu") 4 dotiert. Das Hydrier-bzw. Dehydrierver- halten der Probe des Ti-dotierten Alanats im Vergleich zur Ti-Fe-dotierten Probe ist in Fig. 1 bzw. 2 dargestellt.

Beispiel 4 (Direktsynthese des Ti-dotierten NaAlH4 aus NaH, AI-Pulver und Ti- Nanopartikeln) Der Versuch wurde analog Beispiel 2, jedoch ausgehend von 0. 70 g (29. 2 mmol) NaH, 0. 79 g Al-Pulver (Aluminiumhütte Rheinfelden, Korngröße < 60, u ; 93 %-ig, entsprechend der bei der Hydrolyse mit verd. H2SO4 entwickelten Menge Wasser- stoffs ; 27. 2 mmol Al) und 0. 069 g der Titannanopartikel Ti°n0. 5 THF (0. 58 mmol Ti) durchgeführt. Nach 3-stündigem Vermahlen wurde der schwarze Feststoff (1. 50 g) 3 Hydrier-Dehydrierzyklen (Tabelle 5) unterworfen. Wie die Tabelle zeigt, wird nach der ersten Hydrierung eine Wasserstoffspeicherkapazität von 3. 9 und nach der zweiten von 4. 6 Gew. % erreicht.

Tabelle 5 Zyklus Hydrierung'''Dehydrierung Gew. % H2 [°C/bar/h] [°C]b,c) [1. Stufe/1. +2. Stufe] 100/100/12 120/180 2. 2/3. 9 <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 2 140/90/12 120/180 2. 9/4. 6<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 3 150/90/12 120/180 2. 8/4. 4 a Die Probe in einem 200 ml Autoklaven wird bei Raumtempe- ratur mit 10 bzw. 9 MPascal (100 bzw. 90 bar) Wasserstoff be- aufschlag und anschließend wird der Autoklav 12 h bei der angegebenen Temperatur gehalten. b Bei Temperaturen von 120 und anschließend von 180 °C er- folgt bei Normaldruck die Dehydrierung bis zur 1. und 2. Dis- soziationsstufe des Ti-dotierten NaAlH4. c Dehydrierzeiten : bei 120 °C ~1 h und bei 180 °C ~2 h.

Beispiel 5 (Demonstration der Zyklenstabilität) Eine 2 g Probe des (wie in Beispiel 2) mit 2. Q mol % kolloidalen Titans dotierten NaAlH4 wurde einem 25 Zyklen dauernden Wasserstoffent-und-beladungstest unterzogen. Zyklentestbedingungen : Dehydrierung, 120/180 °C, Normaldruck ; Hydrierung : 100 °C/100-85 bar. Nach den ersten Zyklen 2-5, mit einer Speicher- kapazität von 4, 8 Gew. % Ha, blieb die Kapazität bis zum Ende des Tests bei 4. 5-4. 6 Gew. % H2 konstant.