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Natriumalanat-Wasserstoffspeicher aus stranggepresstem Aluminium-Profil als Systemkomponente zur Entkopplung der Strom- und Wärmeerzeugung in der Energieversorgung

Für eine zukünftige Wasserstoffwirtschaft werden neben geeigneten Energiewandlern Wasserstoffspeicher benötigt. Zur Wasserstoffspeicherung stehen unterschiedliche Methoden zur Verfügung: Die Druckgasspeicherung, die Flüssiggasspeicherung oder die adsorptive und die chemische Speicherung in Festkörpern. Die Arbeiten am IUTA auf diesem Gebiet konzentrieren sich auf die Entwicklung metallhydridbasierter Speicher.

In diesem Vorhaben wird ein serienfertigungstauglicher Wasserstoffspeicher auf Basis des Speichermaterials „Natriumalanat“ entwickelt. Natriumalanat besitzt eine hohe gravimetrische Speicherdichte von bis zu 5,5 Gew.-%. Das Temperaturniveau der bei der H2-Befüllung freigesetzten bzw. bei der H2-Entnahme zuzuführenden thermischen Energie liegt bei ca. 150°C. Der Speicher eignet sich somit insbesondere für Energiesysteme, bei denen Wärme auf diesem Temperaturniveau erzeugt und umgesetzt wird, wie z.B. für zukünftige Brennstoffzellen-Heizgeräte im Hausenergiebereich.

Der Speicher beinhaltet folgende Komponenten:
• Behälter inkl. Böden,
• Wasserstoffverteilungssystem,
• Thermofluid-Leitungen mit Wärmeübertragungsstrukturen,
• Speichermaterial.

Die Behälter-Wandung und die Wärmeübertragungsstrukturen werden aus Aluminium hergestellt. Dieser Werkstoff ist leicht, weist ausreichende Festigkeitseigenschaften bei entsprechend ausgelegten Wanddicken auf und besitzt eine im Vergleich z.B. zu austenitischen Stählen sehr hohe Wärmeleitfähigkeit (ca. 230 W/m*K vs. ca. 15 W/m*K). Ein weiterer Vorteil von Aluminium ist die gute Verarbeitbarkeit. Nicht nur die spanabhebende Bearbeitung zur Herstellung von Prototypen kann problemlos bewerkstelligt werden, sondern auch eine serienmäßige Herstellung von Bauteilen fast beliebiger Geometrien durch Umformungsverfahren.
Dabei ist es möglich, in einem Strangpress-Prozess z.B. die Wärmeleitstrukturen zusammen mit den Strömungskanälen des Thermofluides herzustellen. Alternativ dazu könnte die Behälterwand zusammen mit den oben erwähnten Strukturen im selben Prozess-Schritt gefertigt werden.

Der Speicher wird aus einem zylindrischen Aluminium-Behälter bestehen, der bei Drücken bis zu bis p=120 bar und Temperaturen bis T=180°C betrieben wird.

Das Vorhaben wird von zwei Forschungsinstituten und zwei Unternehmen aus der Aluminiumbranche durchgeführt:

● Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), Duisburg
● Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (MPI), Mülheim
TRIMET ALUMINIUM AG (TRIMET), Essen
● F. W. Brökelmann Aluminiumwerk GmbH & Co. KG (FWB), Ense-Höingen

Projektstart war der 07.01.2010. Für die Durchführung des Vorhabens stellt das Land NRW dem IUTA insgesamt rd. 325 T€ zur Verfügung. Das Vorhaben wird mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

Dieses Projekt wird vom Bereich Gasprozesstechnik & Energiewandlung bearbeitet.


Ansprechpartner im IUTA:

Herr Dr. rer. nat. Stefan Peil
Telefon: +49 (0) 2065 418-222
E-Mail: peil@iuta.de