Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasdruckbehälter, enthaltend ein Gas, ein erstes Latentwärmespeichermaterial A und einen porösen Feststoff B, wobei der Gasdruckbehälter ein oberes Segment und ein unteres Segment und eine Behälterwand aufweist und der poröse Feststoff B bezogen auf das Gas ein Sorptionsmaterial ist. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Speicherung von Gas.

Für die sorptive Aufnahme von Stoffen, insbesondere Gasen, sind im Stand der Technik zahlreiche Sorbentien beschrieben. Häufig verwendete Sorbentien sind hierbei Aktivkohle, Silicagel, Zeolithe sowie seit jüngerer Zeit poröse metallorganische Gerüstmaterialien (MOF).

Die Sorption von Gasen erfolgt typischerweise exotherm, so dass das Sorbens bei der Sorption durch Aufnahme der freiwerdenden Energie erwärmt wird. Diese Wärmeaufnahme kann jedoch nachteilig für den vorgesehenen Sorptionszweck sein. Entsprechendes gilt bei der Desorption, wobei hier durch Temperaturerniedrigung der Desorptionsprozess negativ beeinträchtigt wer- den kann.

Um dies zu vermeiden, kann eine externe Temperaturregelung, beispielsweise durch Wärmeaustauscher, erfolgen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die entstehende Wärme durch ein weiteres Material zu regulieren. Als dieses weitere Material sind Latentwärmespeicher geeignet, die bei einer bestimmten Temperatur einen Phasenübergang vollziehen, wobei die am Sorptionsmaterial freiwerdende Sorptionswärme zu dieser Phasenumwandelung genutzt wird. Dadurch steigt die Temperatur des Sorptionsmaterials nicht oder weniger stark an.

Die allgemeine Verwendung von Latentwärmespeichern für isothermale thermocyclische Ver- fahren ist beispielsweise in DE-A 40 22 588 beschrieben.

Sorption wird beispielsweise zur Speicherung von gasförmigen Treibstoffen in Fahrzeugen eingesetzt, wobei neben der Technologie Erdgas in komprimierter Form zu speichern (Compres- sed Natural Gas, CNG) auch zunehmend Verfahren zur adsorptiven Speicherung von Erdgas (Adsorbed Natural Gas, ANG) für mobile Speicheranwendungen bekannt sind. In ANG- Anwendungen wird ein Feststoff wie Aktivkohle oder MOF in den Gasdruckbehälter gefüllt um die Speicherdichte zu erhöhen, wobei entweder ein geringeres Druckniveau bei gleicher Speicherkapazität oder eine größere Speicherkapazität bei gleichem Druck erreicht wird. Die Sorptionswärme hat einen nachteiligen Effekt auf die Effizienz des Befüllungsvorgangs des Gasdruckbehälters mit Gas sowie auf den Entleerungsvorgang, insbesondere wenn der Gasdruckbehälter ein Sorptionsmaterial enthält. Die Art und Weise wie der Gasdruckbehälter an einer Tankstelle mit Gas befüllt wird, hat einen starken Einfluss auf die Menge an Gas, die insgesamt pro Befüllungsvorgang in den Gasdruckbehälter eingebracht werden kann.

Die Temperatur in dem Gasdruckbehälter steigt während der Befüllung aufgrund von Kompres- sionswärme und Sorptionswärme an. Im Fall von CNG-Systemen, die kein Sorptionsmaterial umfassen, steigt die Temperatur in dem Gasdruckbehälter während der Befüllung auf ca. 50°C oberhalb der Umgebungstemperatur aufgrund von Kompressionswärme an. Für ANG-Systeme, die Sorptionsmaterial umfassen, kann die Temperatur im Speicherbehälter bis auf Temperaturen von ca. 90°C absolut ansteigen aufgrund der zusätzlichen Sorptionswärme, die beim Befül- lungsvorgang frei wird. Dieser Temperaturanstieg stellt eine Limitierung für die ANG- Technologie dar, insbesondere wenn Gasdruckbehälter aus Kohlefaserverbundmaterial gefertigt sind, die derzeit für Temperaturen bis zu 80°C zugelassen sind.

Im Gegensatz zur Befüllung nimmt die Temperatur im Gasdruckbehälter bei der Entnahme von Gas ab und die Entnahmerate wird durch den Energiebedarf bestimmt, da Wärme zugeführt werden muss um eine vollständige Desorption zu erreichen.

Daher besteht ein Optimierungsbedarf bei der Regelung der Temperaturschwankungen, die bei der Befüllung beziehungsweise bei der Entleerung von Gasdruckbehältern auftreten.

In der WO 2009/071435 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Entnahme von Gas aus einem Sorptionsspeicher offenbart, wobei die Temperatur im Sorptionsspeicher mit abnehmendem Gehalt an Gas im Sorptionsspeicher bis zum Erreichen einer maximal zulässigen Temperatur erhöht wird, so dass ein vorgegebener Mindestdruck im Sorptionsspeicher nicht unterschritten wird. Weiterhin ist eine Vorrichtung beschrieben, die ein Heizelement umfasst, mit der der Sorptionsspeicher erwärmt werden kann. Das Heizen wird durch Wärmetauscher mit einem Heizmedium oder durch ein elektrisches Heizelement durchgeführt. Ebenso werden gezielte Wärmebrücken erwähnt. Die DE 102 008 043 927 A1 hat ein Verfahren zur Entnahme eines Gases aus einem Sorptionsspeicher zum Gegenstand, bei dem Gas bis zum Erreichen eines vorgegebenen Arbeitsdrucks bei einer konstanten Entnahmetemperatur entnommen wird. Nach Erreichen des Arbeitsdrucks wird weiter Gas bei der gleichen Entnahmetemperatur bis zum Erreichen eines minimalen Entnahmedrucks entnommen. Das nach Erreichen des vorgegebenen Arbeitsdrucks entnommene Gas wird auf den vorgegebenen Arbeitsdruck komprimiert. Es ist ein Sorptionsspeicher beschrieben, der im Inneren beispielsweise Kühlschlangen oder ähnliche Kühlvorrichtungen aufweist. Der Sorptionsspeicher kann auch einen mit geeignetem Kühlmittel durchströmbaren Doppelmantel sowie Wärmeaustauschmittel in Form von durchströmbaren Rohrschlangen oder Wärmetauscherplatten aufweisen.

Die US 7,641 ,715 B2 beschreibt ein Verfahren zur Regelung von thermischen Effekten in physikochemischen Verfahren sowie ein Verbundmaterial, das einen aktiven Feststoff und einen Latentwärmespeicher enthält. Der aktive Feststoff liegt in Form von Partikeln oder Monolithen vor. Der Latentwärmespeicher liegt in Form von Mikroknoten vor, die in Poren des aktiven Feststoffs angeordnet sein können oder eine Mischung mit Partikeln des aktiven Feststoffs bilden, wobei die Mikroknoten zwischen den Partikeln des Feststoffs angeordnet sind. In der WO 2008/122543 A1 und der WO 2008/122542 A2 ist ein Gasdruckbehälter mit einem vorgegebenen maximalen Befülldruck zur Aufnahme, Speicherung und Abgabe eines Gases beschrieben. Der Gasdruckbehälter enthält das Gas und eine Mischung, enthaltend, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, 2 bis 60 Gew.-% einer Latentwärmespeicherkomponente A und 40 bis 98 Gew.-% einer Gerüstmaterialkomponente B. Die Latentwärme- speicherkomponente A ist mikroverkapselt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Gasdruckbehälter bereitzustellen, der es erlaubt Sorptionswärme effizient abzuführen und/oder zuzuführen, so dass die maximale Befüllung mit Gas in kürzester Zeit erreicht werden kann und die Gasentnahme aus dem Gasdruck- behälter beschleunigt und/oder in größerer Menge erfolgen kann. Weiterhin sollen die Maßnahmen zur Wärmezuführung und/oder Wärmeabführung wenig Platz und keine große zusätzliche elektrische Leistung benötigen und wenig zusätzliches Gewicht darstellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Gasdruckbehälter, enthaltend ein Gas, ein erstes Latentwärmespeichermaterial A, einen porösen Feststoff B und gegebenenfalls ein zweites Latentwärmespeichermaterial C, wobei der Gasdruckbehälter einen Innenraum, umfassend zumindest zwei Segmente, ein oberes Segment und ein unteres Segment, und eine Behälterwand aufweist, das obere Segment und das untere Segment bezüglich ihres jeweiligen Gesamtvolumens gleich sind, der poröse Feststoff B bezogen auf das Gas ein Sorptionsmaterial ist und in dem oberen Segment zumindest ein größerer Teil des ersten Latentwärmespeichermaterials A, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Latentwärmespeichermaterials A, enthalten ist als in dem unteren Segment.

In dem erfindungsgemäßen Gasdruckbehälter sind das erste Latentwärmespeichermaterial A und der poröse Feststoff B so positioniert, dass eine Temperaturregelung, insbesondere bei der Befüllung und Entleerung des Gasdruckbehälters, verbessert wird und maximale Temperaturen, die im Gasdruckbehälter auftreten, verringert werden. Dies ermöglicht die Auswahl auch weniger temperaturbeständiger Materialien für die Behälterwand. Der Platzbedarf des Latentwärmespeichermaterials im Gasdruckbehälter ist verhältnismäßig gering. Es wird keine zusätzliche elektrische Leistung benötigt.

Der erfindungsgemäße Gasdruckbehälter stellt ein einfaches und effizientes System dar, das beim Befüllen mit dem Gas durch den porösen Feststoff B eine effektive Speicherung ermöglicht und durch das erste Latentwärmespeichermaterial A den Effekt der Erwärmung reduzieren kann. Mithilfe des porösen Feststoffs B wird die Speicherkapazität des erfindungsgemäßen Gasdruckbehälters erhöht. Der beim Befüllen auftretende Temperaturanstieg kann durch das erste Latentwärmespeichermaterial A zumindest teilweise kompensiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Gasdruckbehälter zusätzlich das zweite Latentwärmespeichermaterial C, wobei das zweite Latentwärmespeichermaterial C einen Phasenübergang bei einer Temperatur Tc aufweist, die niedriger ist als eine Temperatur TA, bei der das erste Latentwärmespeichermaterial A einen Phasenübergang aufweist, und in dem unteren Segment ist zumindest ein größerer Teil des zweiten Latentwärmespeichermaterials C, bezogen auf die Gesamtmasse des zweiten Latentwärmespeichermaterials C, enthalten.

Wird das Innere des Gasdruckbehälters beim Entleeren erwärmt mit Hilfe des ersten Latentwärmespeichermaterials A und insbesondere mit Hilfe des zweiten Latentwärmespeichermate- rials C, so kann eine größere Menge des Gases dem Gasdruckbehälter entnommen werden und die Desorption wird beschleunigt. Eine kleinere Menge an Gas verbleibt in sorbiertem Zustand auf dem oder in dem Sorptionsmaterial in dem Gasdruckbehälter. Die Reichweite eines Fahrzeugs mit einem solchen Gasdruckbehälter zwischen zwei Tankstopps wird vergrößert. Da wärmeres Gas im Gasdruckbehälter nach oben strömt aufgrund einer geringeren Dichte, treten im oberen Segment des Gasdruckbehälters höhere Temperaturen auf als im unteren Segment. Bei der Befüllung des Gasdruckbehälters sowie bei der Entnahme von Gas entsteht im Gasdruckbehälter ein Temperaturprofil, wobei die Temperatur von unten nach oben zunimmt. Insbesondere beim Entleeren des Gasdruckbehälters, also beim Entnehmen des Gases aus dem Gasdruckbehälter, treten im unteren Segment Temperaturen auf, die unterhalb der Umgebungstemperatur liegen. Durch den auftretenden Joule-Thomson-Effekt bei Abnahme des Drucks im Gasdruckbehälter findet eine drastische Temperaturabnahme insbesondere im unteren Segment des Gasdruckbehälters statt. Sowohl bei der Befüllung als auch bei der Entleerung des Gasdruckbehälters liegt eine Temperaturdifferenz zwischen oberem und unterem Segment des Gasdruckbehälters vor. Daher ist es vorteilhaft, unterschiedliche Latentwärmespeichermaterialien in dem Gasdruckbehälter zu kombinieren, wobei die räumliche Anordnung der Latentwärmespeichermaterialien entsprechend dem Temperaturprofil im Gasdruckbehälter und der spezifischen Temperatur des Phasenübergans der jeweiligen Latentwärmespeicherma- terialen erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Latentwärmespeichermaterial A einen Phasenübergang bei einer Temperatur TA von 50°C bis 100°C auf und, wenn der Gasdruckbehälter das zweite Latentwärmespeichermaterial C enthält, weist das zweite Latentwärmespeichermaterial C einen Phasenübergang bei einer Temperatur Tc von -10°C bis 40°C auf. Beson- ders bevorzugt liegt die Temperatur TA in einem Bereich von 60°C bis 80°C. Besonders bevorzugt liegt die Temperatur Tc in einem Bereich von 0°C bis 20°C.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen das erste Latentwärmespeichermaterial A und, wenn der Gasdruckbehälter das zweite Latentwärmespeichermaterial C enthält, das zweite Lat- entwärmespeichermaterial C eine Wärmekapazität jeweils in einem Bereich von 1 kJ/(kg x K) bis 6 kJ/(kg x K) auf. Besonders bevorzugt beträgt die Wärmekapazität von 2 kJ/(kg x K) bis 4 kJ/(kg x K). Bevorzugt sind das erste Latentwärmespeichermaterial A und das zweite Latentwärmespeichermaterial C in der Lage eine Enthalpie von mindestens 10 kJ/kg freizusetzen. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen das erste Latentwarmespeichermaterial A und, wenn der Gasdruckbehälter das zweite Latentwarmespeichermaterial C enthält, das zweite Latentwärmespeichermaterial C eine Dichte in einem Bereich von 800 kg/m ³ bis 4000 kg/m ³ auf. Besonders bevorzugt liegt die Dichte in einem Bereich von 1000 kg/m ³ bis 2000 kg/m ³ , insbesondere von 1300 kg/m ³ bis 2000 kg/m ³ . Unter anderem durch Auswahl von Latentwärmespeichermaterialien, die diese Dichte aufweisen, wird sichergestellt, dass durch die Latentwärmespeichermaterialien nicht zu viel Raum eingenommen und nicht zu viel zusätzliches Gewicht in den Gasdruckbehälter eingebracht wird, was insbesondere für mobile Anwendungen des Gas- druckbehälters relevant ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Latentwärmespeichermaterial A oberhalb des porösen Feststoffs B und zwischen der Behälterwand und dem porösen Feststoff B angeordnet und, wenn der Gasdruckbehälter das zweite Latentwärmespeichermaterial C enthält, ist das zweite Latentwärmespeichermaterial C unterhalb des porösen Feststoffs B und zwischen der Behälterwand und dem porösen Feststoff B angeordnet. Bevorzugt ist also das erste Latentwärmespeichermaterial A oberhalb des porösen Feststoffs B und benachbart zur Behälterwand angeordnet und, wenn der Gasdruckbehälter das zweite Latentwärmespeichermaterial C enthält, das zweite Latentwärmespeichermaterial C unterhalb des porösen Feststoffs B und benachbart zur Behälterwand. Dies ist so zu verstehen, dass das erste Latentwärmespeichermaterial A, der poröse Feststoff B und das zweite Latentwärmespeichermaterial C Schichten bilden, die in dieser Reihenfolge von oben nach unten in dem Gasdruckbehälter angeordnet sind. Der Gasdruckbehälter enthält bevorzugt zwei Schüttungen, wobei eine Schüttung des ersten Latentwärmespeichermaterials A über einer Schüttung des porösen Feststoffs B angeordnet ist. Mehr bevorzugt enthält der Gasdruckbehälter drei Schüttungen, wobei die Schüttung des ersten Latentwärmespeichermaterials A über der Schüttung des porösen Feststoffs B angeordnet ist und die Schüttung des porösen Feststoffs B über einer Schüttung des zweiten Latentwärmespeichermaterials C angeordnet ist. Dabei stehen zumindest Teile des ersten Latentwärmespeichermaterials A und gegebenenfalls des zweiten Latentwärmespeichermaterials C in direktem Kontakt zur Behälterwand. Das hat den Vorteil, dass die Behälterwand vor einem zu hohen Temperaturanstieg geschützt wird, was insbesondere bei Behälterwänden aus Kohlenstofffaserverbundmaterial relevant ist. Das Vorliegen in Schichten bedeutet jedoch nicht, dass die mindestens drei hier genannten Stoffe räumlich durch gerade Ebenen voneinander getrennt sein müssen. Die Form der Schichten kann auch beispielsweise zumindest teilweise der Form der Behälterwand entsprechen.

Bevorzugt ist entlang einer beliebigen fiktiven vertikalen Geraden, die durch den Gasdruckbehälter verläuft, das erste Latentwärmespeichermaterial A vollständig oberhalb des porösen Feststoffs B und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C vollständig unter- halb des porösen Feststoffs B angeordnet. Weiter bevorzugt ist dies für jede beliebige fiktive vertikale Gerade zutreffend. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt zumindest eines der Latentwärmespeichermatria- lien in mikroverkapselter Form vor.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Behälterwand als Doppelmantel ausgeführt und das erste Latentwarmespeichermaterial A und, wenn der Gasdruckbehälter das zweite Latentwärmespeichermaterial C enthält, das zweite Latentwärmespeichermaterial C sind jeweils in einem Hohlraum in dem Doppelmantel angeordnet. Der Doppelmantel kann einen oder mehrere, bevorzugt mindestens zwei Hohlräume aufweisen. Der mindestens eine Hohlraum kann 100 % oder weniger des inneren Gesamtvolumens des Doppelmantels darstellen. Durch die Anord- nung im Doppelmantel wird eine Vermischung des ersten Latentwärmespeichermaterials A beziehungsweise des zweiten Latentwärmespeichermaterials C mit dem porösen Feststoff B vermieden und der Schutz vor einem zu großen Temperaturanstieg ist direkt an der Behälterwand gegeben, insbesondere an der äußeren Behälterwand. Weiterhin sind das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C in der ge- wünschten Position im oberen bzw. im unteren Segment des Gasdruckbehälters im Gasdruckbehälter lokal fixiert, auch wenn diese in flüssigem Zustand sind. Der Doppelmantel kann auf der Seite, die dem Inneren des Gasdruckbehälters zugewandt ist, durchlässig für das Gas sein. Die ist vorteilhaft für einen effektiven Wärmetransport zu beziehungsweise von dem Latentwärmespeichermaterial, das im Doppelmantel angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Behälterwand aus einem Kohlenstofffaserverbundmaterial aufgebaut, da dieses einen Gewichtsvorteil darstellt. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Gasdruckbehälters ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Material der Behälterwand nur bis zu einem gegebenen Grenzwert temperaturbeständig ist, was bei Kohlen- stofffaserverbundmaterial der Fall ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gasdruckbehälter horizontal angeordnet. Hierfür wird eine längliche Form des Gasdruckbehälters angenommen. Bevorzugt hat der Gasdruckbehälter eine zylindrische Form. Insbesondere bevorzugt ist das Verhältnis der Länge des Zylin- ders zu dem Durchmesser des Zylinders größer als 1 .

In einer bevorzugten Ausführungsform sind für 2 % bis 30 %, mehr bevorzugt 3 % bis 20 % und besonders bevorzugt 5 % bis 15 %, der Fläche der Behälterwand, bezüglich des Gasdruckbehälters von außen nach innen betrachtet, erst die Behälterwand, dann das erste Latentwärme- speichermaterial A und dann der poröse Feststoff B nebeneinander angeordnet sind und, wenn der Gasdruckbehälter das zweite Latentwärmespeichermaterial C enthält, für 2 % bis 30 %, mehr bevorzugt 3 % bis 20 % und besonders bevorzugt 5 % bis 15 %, der Fläche der Behälterwand, bezüglich des Gasdruckbehälters von außen nach innen betrachtet, erst die Behälterwand, dann das zweite Latentwärmespeichermaterial C und dann der poröse Feststoff B ne- beneinander angeordnet. Kontaktflächen zwischen dem ersten Latentwärmespeichermaterial A und der Behälterwand sind bevorzugt dort angeordnet, wo maximale Temperaturen in dem Gasdruckbehälter auftreten. Die Kontaktflächen zwischen dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C und der Behälterwand sind bevorzugt dort angeordnet, wo minimale Temperaturen in dem Gasdruckbehälter auftreten. Die Prozentangaben beziehen sich auf die nach innen weisende Behälterwand.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Gasdruckbehälter, bezogen auf das Gesamt- volumen des Innenraums, 0,5 Vol.-% bis 30 Vol.-% erstes Latentwärmespeichermaterial A und 70 Vol.-% bis 99,5 Vol.-% porösen Feststoff B, mehr bevorzugt 1 Vol.-% bis 15 Vol.-% erstes Latentwärmespeichermaterial A und 85 Vol.-% bis 99 Vol.-% porösen Feststoff B, besonders bevorzugt 2 Vol.-% bis 5 Vol.-% erstes Latentwärmespeichermaterial A und 95 Vol.-% bis 98 Vol.-% porösen Feststoff B. Bevorzugt liegen zusätzlich zu dem ersten Latentwärmespeicher- material A und dem porösen Feststoff B, bezogen auf das Gesamtvolumen des Innenraums, 0,5 Vol.-% bis 25 Vol.-%, mehr bevorzugt 1 Vol.-% bis 10 Vol.-% und besonders bevorzugt 2 Vol.-% bis 5 Vol.-%, zweites Latentwärmespeichermaterial C vor.

Weiterhin stellt die Erfindung ein Verfahren zur Speicherung von Gas in dem Gasdruckbehälter bereit, wobei der poröse Feststoff B das Gas adsorbiert, absorbiert oder desorbiert und beim Befüllen des Gasdruckbehälters mit dem Gas eine erste Temperatur Ti in dem oberen Segment des Gasdruckbehälters größer ist als eine zweite Temperatur T2 in dem unteren Segment des Gasdruckbehälters und das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C zunächst in fester Form und dann in flüssiger Form vorliegen und wobei beim Entnehmen des Gases aus dem Gasdruckbehälter das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C zunächst in flüssiger Form und dann in fester Form vorliegen.

Das obere Segment und das untere Segment sind jeweils räumliche Teile des Gasdruckbehälters, die bis zu 50 Vol.-% des Gesamtvolumens des Innenraums des Gasdruckbehälters einnehmen können. Das obere Segment und das untere Segment können die obere und die untere Hälfte bezüglich des Volumens des Innenraums des Gasdruckbehälters sein. Bevorzugt ist das obere Segment bezüglich einer der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung vollständig oberhalb des unteren Segments angeordnet. Bevorzugt umfassen das obere Segment und das untere Segment jeweils 0,01 bis 40 Vol.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 20 Vol.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Vol.-% und insbesondere bevorzugt 2 bis 4 Vol.-% des Gesamtvolumens des Innenraums des Gasdruckbehälters. Gesamtvolumen des Innenraums bezeichnet das Gesamtvolumen des Inneren des Gasdruckbehälters, der von der äußeren Behälterwand begrenzt wird. Bevorzugt ist das obere Segment der oberste Teil des Gasdruckbehälters und das untere Segment der unterste Teil des Gasdruckbehälters. Bei der Abgrenzung des oberen Segments und des unteren Segments handelt es sich um eine gedankliche Abgrenzung zur Beschreibung eines Teilbereichs. Eine physikalische Abgrenzung des oberen Segments und des unteren Segments kann vorliegen, ist aber nicht zwingend. Aufgrund von Auftriebskräften bei Temperaturunterschieden im Gasdruckbehälter entsteht in dem unteren Segment des Gasdruckbehälters eine kalte Region, in der Temperaturen zwischen -40°C und 20°C beim Befüllungsvorgang vorliegen. In dem oberen Segment des Gasdruckbe- hälters entsteht eine heiße Region mit Temperaturen zwischen 40°C und 100°C beim Befül- lungsvorgang.

Bevorzugt sind das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Lat- entwärmespeichermaterial C jeweils in nur einem kontinuierlichen räumlichen Teilbereich, der bevorzugt eine physische Begrenzung aufweist, des Gasdruckbehälters angeordnet, wobei dieser Teilbereich keinen porösen Feststoff B enthält. Ebenso können das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C jeweils in mehreren separaten räumlichen Teilbereichen des Gasdruckbehälters angeordnet sein, wobei die mehreren separaten Teilbereiche keinen porösen Feststoff B enthalten.

Das erste Latentwärmespeichermaterial A, der poröse Feststoff B und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C sind bevorzugt durch einen Separator räumlich voneinander getrennt. Der Separator kann auch durchlässig für das Gas und nicht durchlässig für das erste Latentwärmespeichermaterial A, den porösen Feststoff B und das zweite Latentwärmespeichermaterial C sein. Der Separator kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, wobei das Material bevorzugt inert, also reaktionsarm gegenüber dem Gas, dem ersten Latentwärmespeichermaterial A, dem porösen Feststoff B und dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C ist. Bevorzugt als Material für den Separator sind Metall, Stahl, Kunststoffe oder Ver- bundmaterialien. Die Form des Separators und die Art und Weise seiner Befestigung in dem Gasdruckbehälter sind nicht beschränkt. Der Separator kann beispielsweise in Form eines Gitters, Gewebes oder in Form einer, insbesondere perforierten Platte vorliegen. Der Separator kann einen Korb bilden, in dem das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C jeweils angeordnet sind. Auch kann der Separator ein Aluminiumzylinder oder Stahlzylinder sein, in dem das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C jeweils angeordnet sind. Im Fall eines Aluminiumzylinders oder Stahlzylinders weist die Zylinderform des Separators bevorzugt einen Durchmesser auf, der höchstens 10 %, mehr bevorzugt höchstens 5 % von einem Zehntel des Durchmessers des Gasdruckbehälters abweicht. Durch die Wahl eines solchen Durch- messers für einen zylinderförmigen Separator wird ein Hohlraum zwischen Separator und Behälterwand des Gasdruckbehälters reduziert und die Wandstärke des zylinderförmigen Separators kann dünner ausgeführt werden. Durch den Separator wird eine unbeabsichtigte Vermischung des ersten Latentwärmespeichermaterials A mit dem porösen Feststoff B und gegebenenfalls des zweiten Latentwärmespeichermaterials C mit dem porösen Feststoff B verhindert.

Neben dem ersten Latentwärmespeichermaterial A und dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C können weitere Latentwärmespeichermaterialien in dem Gasdruckbehälter enthalten sein. Der poröse Feststoff B kann ein oder mehrere Sorptionsmaterialien umfassen. Der poröse Feststoff B kann in Form von Pulver, Formkörpern oder auch als Monolith vorliegen. Bevorzugt liegt der poröse Feststoff B in Formkörpern vor, insbesondere für Anwendungen in Fahrzeugen wie Motorrädern und Dreirädern. Für Anwendungen in Fahrzeugen wie PKWs und LKWs sind Monolithe bevorzugt. Bevorzugte Ausgestaltungen der Formkörper sind Würfel sowie strang- förmige Extrudate, wobei die Würfel bevorzugt mindestens eine abgerundete Kante aufweisen. Die Formkörper erstrecken sich vorzugsweise in mindestens eine Dimension des Raumes im Bereich von 0,2 mm bis 30 mm, weiter bevorzugt von 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere von 1 mm bis 3 mm. Ein Monolith des porösen Feststoffs B weist eine kürzeste und eine längste räumliche Ausdehnung auf, wobei die kürzeste räumliche Ausdehnung kürzer ist als die längste räumliche Ausdehnung. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die kürzeste räumliche Ausdehnung des Monolithen von 10 cm bis 100 cm und die längste räumliche Ausdehnung von 20 cm bis 300 cm. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, beispielweise für die Anwendung in PKWs, beträgt die längste räumliche Ausdehnung des Monolithen von 20 cm bis 120 cm, mehr bevorzugt von 70 cm bis 90 cm, und die kürzeste räumliche Ausdehnung beträgt von 10 cm bis 60 cm, mehr bevorzugt von 30 cm bis 50 cm. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, beispielweise für die Anwendung in LKWs, beträgt die längste räumliche Ausdehnung des Monolithen von 100 cm bis 300 cm, mehr bevorzugt von 150 cm bis 200 cm, und die kürzeste räumliche Ausdehnung beträgt von 30 cm bis 100 cm, mehr bevorzugt von 40 cm bis 60 cm.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist mehr als ein Monolith im Gasdruckbehälter angeordnet, wobei die längste räumliche Ausdehnung des Monolithen von 10 cm bis 100 cm und die kürzeste räumliche Ausdehnung von 0,3 cm bis 30 cm beträgt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, beispielweise für die Anwendung in PKWs, beträgt die kürzeste räum- liehe Ausdehnung der einzelnen Monolithe von 0,5 cm bis 10 cm, mehr bevorzugt von 0,8 cm bis 2 cm, und die längste räumliche Ausdehnung beträgt von 10 cm bis 60 cm, mehr bevorzugt von 30 cm bis 50 cm. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, beispielweise für die Anwendung in LKWs, beträgt die kürzeste räumliche Ausdehnung der einzelnen Monolithe von 0,5 cm bis 10 cm, mehr bevorzugt von 0,8 cm bis 2 cm, und die längste räumliche Ausdehnung beträgt von 30 cm bis 100 cm, mehr bevorzugt von 40 cm bis 60 cm.

Bevorzugt liegt der poröse Feststoff B in Form eines Festbetts von Formkörpern vor und das Verhältnis der Permeabilität der Formkörper zu dem kleinsten Formkörperdurchmesser beträgt von 1 x 10 ^"11 m ² /m bis 1 x 10 ^"16 m ² /m, mehr bevorzugt von 1 x 10 ^"12 m ² /m bis 1 x 10 ^"14 m ² /m, und besonders bevorzugt ungefähr 1 x 10 ^"13 m ² /m. Die Rate, mit der das Gas in die Formkörper während des Füllvorgangs eindringt, hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der sich der Druck im Inneren der Formkörper dem Umgebungsdruck um die Formkörper herum im Gasdruckbehälter angleicht. Mit abnehmender Permeabilität und zunehmendem Durchmesser der Formkörper nimmt die Zeit für diesen Druckausgleich und somit die Zeit zum Beladen der Formkör- per zu. Die Permeabilität kann ein begrenzender Faktor für das gesamte Befüllungsverfahren bzw. die Entleerung des Gasdruckbehälters sein.

In einer alternativen Ausführungsform kann auch eine Mischung, enthaltend das erste Latentwärmespeichermaterial A und den porösen Feststoff B, in dem Gasdruckbehälter enthalten sein, wobei der Gehalt an dem ersten Latentwärmespeichermaterial A in der Mischung von unten nach oben im Gasdruckbehälter zunimmt. Die zunehmende Konzentration an dem ersten Latentwärmespeichermaterial A von unten nach oben wirkt der zunehmenden Temperatur von unten nach oben gemäß dem vorherrschenden Temperaturprofil im Gasdruckbehälter entge- gen. Die Konzentration des ersten Latentwärmespeichermaterials A bzw. des zweiten Latentwärmespeichermaterials C kann sich kontinuierlich oder auch sprunghaft ändern.

Entsprechend kann auch eine Mischung, enthaltend das zweite Latentwärmespeichermaterial C und den porösen Feststoff B, in dem Gasdruckbehälter enthalten sein, wobei der Gehalt an dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C in der Mischung von oben nach unten im Gasdruckbehälter zunimmt.

Auch kann eine Mischung, enthaltend das erste Latentwärmespeichermaterial A, das zweite Latentwärmespeichermaterial C und den porösen Feststoff B, in dem Gasdruckbehälter enthalten sein, wobei der Gehalt an dem ersten Latentwärmespeichermaterial A in der Mischung von unten nach oben im Gasdruckbehälter zunimmt und der Gehalt an dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C in der Mischung von oben nach unten im Gasdruckbehälter zunimmt Der poröse Feststoff B ist ein Sorptionsmaterial bezüglich des Gases, das in dem Gasdruckbehälter enthalten ist. Der poröse Feststoff B kann auch als Absorbens, Adsorbens oder Sorbens bezeichnet werden.

Bevorzugt weist der poröse Feststoff B eine große spezifische Oberfläche von mehr als 200 m ² /g, mehr bevorzugt von mehr als 1000 m ² /g auf. Bei einer größeren spezifischen Oberfläche kann mehr Gas aufgenommen werden. Das Gas ist in dem Gasdruckbehälter üblicherweise auf dem oder in dem porösen Feststoff B sowie in Leerräumen in dem porösen Feststoff B und zwischen Partikeln des porösen Feststoffes und in Leerräumen des Gasdruckbehälters gespeichert, die keinen porösen Feststoff B und auch kein erstes Latentwärmespeichermaterial A und kein zweites Latentwärmespeichermaterial C enthalten.

Bevorzugt ist der poröse Feststoff B ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Zeolithen, Aluminiumoxid, Kieselgel, offenporigen Polymerschäumen, Metallhydriden, metallorganischen Gerüstmaterialien (MOF) und Mischungen daraus. Besonders bevorzugt sind MOFs.

Zeolithe sind kristalline Alumosilikate mit einer mikroporösen Gerüststruktur aus AI0 ₄ und Si0 ₄ Tetraedern. Die Aluminium- und Siliziumatome sind über Sauerstoffatome miteinander verbunden. Beispiele für Zeolithe sind Zeolith A, Zeolith Y, Zeolith L, Zeolith X, Mordenite, ZSM (zeolit- hes socony mobil) 5 oder ZSM 1 1 .

Die Aktivkohle hat bevorzugt eine spezifische Oberfläche von mindestens 500 m ² /g, mehr bevorzugt mindestens 1500 m ² /g und besonders bevorzugt mehr als 3000 m ² /g. Derartige Aktivkohle ist beispielsweise unter dem Handelsnamen MAXSORB ® erhältlich. MOFs sind im Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise beschrieben in US 5,648,508, EP-A-0 790 253, M. O'Keeffe et al., J. Sol. State Chem., 152 (2000), Seite 3 bis 20, H. Li et al., Nature 402, (1999), Seite 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9, (1999), Seite 105 bis 1 1 1 , B. Chen et al., Science 291 , (2001 ), Seite 1021 bis 1023 und DE-A-101 1 1 230. Neben diesen Herstellungsverfahren können MOFs auch beispielsweise auf elektrochemischem Wege hergestellt werden, wie es beispielsweise in der US 5,648,508 beschrieben ist. Diesbezüglich ebenso relevant sind die DE-A 10 355 087 und WO-A 2005/049892. Elektroche- misch hergestellte MOFs besitzen insbesondere gute Sorptions- und Desorptionseigenschaften.

MOFs enthalten mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung. Die Metallkomponente im MOF ist vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen la, IIa, lila, IVa bis Villa und Ib bis Vlb. Besonders bevorzugt sind Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ln, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, AI, Ga, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi, wobei Ln für Lanthanide steht. Lanthanide sind La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, En, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb.

In Bezug auf die Ionen dieser Elemente sind besonders zu erwähnen Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , Sr ²⁺ , Ba ²⁺ , Sc ³⁺ , Y ³⁺ , Ln ³⁺ , Ti ⁴⁺ , Zi-4 ⁺ , Hf ⁴⁺ , V ⁴⁺ , V ³⁺ , V ²⁺ , Nb ³⁺ , Ta ³⁺ , Cr ³⁺ , Mo ³⁺ , W ³⁺ , Mn ³⁺ , Mn ²⁺ , Re ³⁺ , Re ²⁺ , Fe ³⁺ , Fe ²⁺ , Ru ³⁺ , Ru ²⁺ , Os ³⁺ , Os ²⁺ , Co ³⁺ , Co ²⁺ , Rh ²⁺ , Rh ⁺ , lr ²⁺ , lr ⁺ , Ni ²⁺ , Ni ⁺ , Pd ²⁺ , Pd ⁺ , Pt ²⁺ , Pt ⁺ , Cu ²⁺ , Cu ⁺ , Ag ⁺ , Au ⁺ , Zn ²⁺ , Cd ²⁺ , Hg ²⁺ , Al ³⁺ , Ga ³⁺ , ln ³⁺ , Tl ³⁺ , Si ⁴⁺ , Si ²⁺ , Ge ⁴⁺ , Ge ²⁺ , Sn ⁺ , Sn ²⁺ , Pb ⁴⁺ , Pb ²⁺ , As ⁵⁺ , As ³⁺ , As ⁺ , Sb ⁵⁺ , Sb ³⁺ , Sb ⁺ , Bi ⁵⁺ , Bi ³⁺ und Bi ⁺ .

Der Begriff "mindestens zweizähnige organische Verbindung" bezeichnet eine organische Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe enthält, die in der Lage ist, zu einem gegebenen Metallion mindestens zwei koordinative Bindungen, und/oder zu zwei oder mehr, bevorzugt zwei Metallatomen jeweils eine koordinative Bindung auszubilden.

Als funktionelle Gruppen, über die die genannten koordinativen Bindungen ausgebildet werden können, sind insbesondere beispielsweise folgende funktionellen Gruppen zu nennen: -CO2H, -CS ₂ H, -NO2, -B(OH) ₂ , -SO3H, -Si(OH) ₃ , -Ge(OH) ₃ , -Sn(OH) ₃ ,-Si(SH) ₄ , -Ge(SH) ₄ , -Sn(SH) ₃ , -P0 ₃ H, -As0 ₃ H, -As0 ₄ H, -P(SH) ₃ , -As(SH) ₃ , -CH(RSH) ₂ , -C(RSH) ₃ , -CH(RNH ₂ ) ₂ , -C(RNH ₂ ) ₃ , -CH(ROH) ₂ , -C(ROH) ₃ , -CH(RCN) ₂ , -C(RCN) ₃ wobei R beispielsweise bevorzugt eine Alkylen- gruppe mit 1 , 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise eine Methylen-, Ethylen-, n- Propylen-, i-Propylen, n-Butylen-, i-Butylen-, tert-Butylen- oder n-Pentylengruppe, oder eine Arylgruppe, enthaltend 1 oder 2 aromatische Kerne wie beispielsweise 2 C6-Ringe, die gegebe- nenfalls kondensiert sein können und unabhängig voneinander mit mindestens jeweils einem Substituenten geeignet substituiert sein können, und/oder die unabhängig voneinander jeweils mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O und/oder S enthalten können. Gemäß ebenfalls bevorzugten Ausführungsformen sind funktionelle Gruppen zu nennen, bei denen der oben genannte Rest R nicht vorhanden ist. Diesbezüglich sind unter anderem -CH(SH) ₂ , -C(SH) ₃ , -CH(NH ₂ ) ₂ , -C(NH ₂ ) ₃ , -CH(OH) ₂ , -C(OH) ₃ , -CH(CN) ₂ oder -C(CN) ₃ zu nennen.

Die funktionellen Gruppen können jedoch auch Heteroatome eines Heterocyclus sein. Insbesondere sind hierbei Stickstoffatome zu nennen. Die mindestens zwei funktionellen Gruppen können grundsätzlich an jede geeignete organische Verbindung gebunden sein, solange gewährleistet ist, dass die diese funktionellen Gruppen aufweisende organische Verbindung zur Ausbildung der koordinativen Bindung und zur Herstel- lung des Gerüstmaterials befähigt ist.

Bevorzugt leiten sich die organischen Verbindungen, die die mindestens zwei funktionellen Gruppen enthalten, von einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Verbindung oder einer aromatischen Verbindung oder einer sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbin- dung ab.

Die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung kann linear und/oder verzweigt und/oder cyclisch sein, wobei auch mehrere Cyclen pro Verbindung möglich sind. Weiter bevorzugt enthält die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung 1 bis 15, weiter bevorzugt 1 bis 14, weiter bevorzugt 1 bis 13, weiter bevorzugt 1 bis 12, weiter bevorzugt 1 bis 1 1 und insbesondere bevorzugt 1 bis 10 C-Atome wie beispielsweise 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atome. Insbesondere bevorzugt sind hierbei unter anderem Methan, Adamantan, Acetylen, Ethylen oder Butadien.

Die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung kann einen oder auch mehrere Kerne wie beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Kerne aufweisen, wobei die Kerne getrennt voneinander und/oder mindestens zwei Kerne in kondensierter Form vorliegen können. Besonders bevorzugt weist die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung einen, zwei oder drei Kerne auf, wobei einer oder zwei Kerne besonders bevorzugt sind. Unabhängig voneinander kann weiter jeder Kern der genannten Verbindung mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, bevorzugt N, O und/oder S enthalten. Weiter bevorzugt enthält die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung einen oder zwei C6-Kerne, wobei die zwei entweder getrennt voneinander oder in kondensierter Form vorliegen. Insbesondere sind als aromatische Verbindungen Benzol, Naphthalin und/oder Biphenyl und/oder Bipyridyl und/oder Pyridyl zu nennen. Mehr bevorzugt ist die mindestens zweizähnige organische Verbindung, ein aliphatischer oder aromatischer, acyclischer oder cyclischer Kohlenwasserstoff mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 10 und insbesondere 6 Kohlenstoffatomen, der zudem ausschließlich 2, 3 oder 4 Carboxylgruppen als funktionelle Gruppen aufweist. Beispielsweise leitet sich die mindestens zweizähnige organische Verbindung von einer Dicar- bonsäure ab, wie etwa Oxalsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, 1 ,4-Butandicarbonsäure, 1 ,4- Butendicarbonsäure, 4-Oxo-Pyran-2,6-dicarbonsäure, 1 ,6-Hexandicarbonsäure, Decandicar- bonsäure, 1 ,8-Heptadecandicarbonsäure, 1 ,9-Heptadecandicarbonsäure, Heptadecandicarbon- säure, Acetylendicarbonsäure, 1 ,2-Benzoldicarbonsäure, 1 ,3-Benzoldicarbonsäure, 2,3- Pyridindicarbonsäure, Pyridin-2,3-dicarbonsäure, 1 ,3-Butadien-1 ,4-dicarbonsäure, 1 ,4- Benzoldicarbonsäure, p-Benzoldicarbonsäure, lmidazol-2,4-dicarbonsäure, 2-Methylchinolin- 3,4-dicarbonsäure, Chinolin-2,4-dicarbonsäure, Chinoxalin-2,3-dicarbonsäure, 6- Chlorchinoxalin-2,3-dicarbonsäure, 4,4'-Diaminphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, Chinolin-3,4- dicarbonsäure, 7-Chlor-4-hydroxychinolin-2,8-dicarbonsäure, Diimiddicarbonsäure, Pyridin-2,6- dicarbonsäure, 2-Methylimidazol-4,5-dicarbonsäure, Thiophen-3,4-dicarbonsäure, 2-lsopropyl- imidazol-4,5-dicarbonsäure, Tetrahydropyran-4,4-dicarbonsäure, Perylen-3,9-dicarbonsäure, Perylendicarbonsäure, Pluriol E 200-dicarbonsäure, 3,6-Dioxaoctandicarbonsäure, 3,5- Cyclohexadien-1 ,2-dicarbonsäure, Octadicarbonsäure, Pentan-3,3-carbonsäure, 4,4'-Diamino- 1 ,1 '-diphenyl-3,3'-dicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenyl-3,3'-dicarbonsäure, Benzidin-3,3'- dicarbonsäure, 1 ,4-Bis-(phenylamino)-benzol-2,5-dicarbonsäure, 1 ,1 '-Dinaphthyldicarbonsäure, 7-Chlor-8-methylchinolin-2,3-dicarbonsäure, 1 -Anilinoanthrachinon-2,4'-dicarbonsäure, Polytet- rahydrofuran-250-dicarbonsäure, 1 ,4-Bis-(carboxymethyl)-piperazin-2,3-dicarbonsäure, 7- Chlorchinolin-3,8-dicarbonsäure, 1 -(4-Carboxy)-phenyl-3-(4-chlor)-phenylpyrazolin-4,5- dicarbonsäure, 1 ,4,5,6,7,7,-Hexachlor-5-norbornen-2,3-dicarbonsäure, Phenylindandicarbon- säure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4,5-dicarbonsäure, 1 ,4-Cyclohexandicarbonsäure, Naphthalin-1 ,8-dicarbonsäure, 2-Benzoylbenzol-1 ,3-dicarbonsäure, 1 ,3-Dibenzyl-2- oxoimidazolidin-4,5-cis-dicarbonsäure, 2,2'-Bichinolin-4,4l-dicarbonsäure, Pyridin-3,4- dicarbonsaure, 3,6,9-Trioxaundecandicarbonsäure, Hydroxybenzophenondicarbonsäure, Pluriol E 300-dicarbonsäure, Pluriol E 400-dicarbonsäure, Pluriol E 600-dicarbonsäure, Pyrazol-3,4- dicarbonsäure, 2,3-Pyrazindicarbonsäure, 5,6-Dimethyl-2,3-pyrazindicarbonsäure, 4,4'- Diaminodiphenyletherdiimiddicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylmethandiimiddicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylsulfondiimiddicarbonsäure, 1 ,4-Naphthalindicarbonsäure, 2,6- Naphthalindicarbonsäure, 1 ,3-Adamantandicarbonsäure, 1 ,8-Naphthalindicarbonsäure, 2,3- Naphthalindicarbonsäure, 8-Methoxy-2,3-naphthalindicarbonsäure, 8-Nitro-2,3- naphthalindicarbonsäure, 8-Sulfo-2,3-naphthalindicarbonsäure, Anthracen-2,3-dicarbonsäure, 2',3'-Diphenyl-p-terphenyl-4,4"-dicarbonsäure, Diphenylether-4,4'-dicarbonsäure, lmidazol-4,5- dicarbonsäure, 4(1 H)-Oxothiochromen-2,8-dicarbonsäure, 5-tert-Butyl-1 ,3- benzoldicarbonsäure, 7,8-Chinolindicarbonsäure, 4,5-lmidazoldicarbonsäure, 4-Cyclohexen- 1 ,2-dicarbonsäure, Hexatriacontandicarbonsäure, Tetradecandicarbonsäure, 1 ,7- Heptadicarbonsäure, 5-Hydroxy-1 ,3-Benzoldicarbonsäure, 2,5-Dihydroxy-1 ,4-dicarbonsäure, Pyrazin-2,3-dicarbonsäure, Furan-2,5-dicarbonsäure, 1 -Nonen-6,9-dicarbonsäure, Eicosendi- carbonsäure, 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, 1 -Amino-4-methyl-9,10-dioxo- 9,10-dihydroanthracen-2,3-dicarbonsäure, 2,5-Pyridindicarbonsäure, Cyclohexen-2,3- dicarbonsäure, 2,9-Dichlorfluorubin-4,1 1 -dicarbonsäure, 7-Chlor-3-methylchinolin-6,8- dicarbonsäure, 2,4-Dichlorbenzophenon-2',5'-dicarbonsäure, 1 ,3-Benzoldicarbonsäure, 2,6- Pyridindicarbonsäure, 1 -Methylpyrrol-3,4-dicarbonsäure, 1 -Benzyl-1 H-pyrrol-3,4-dicarbonsäure, Anthrachinon-1 ,5-dicarbonsäure, 3,5-Pyrazoldicarbonsäure, 2-Nitrobenzol-1 ,4-dicarbonsäure, Heptan-1 ,7-dicarbonsäure, Cyclobutan-1 , 1 -dicarbonsäure, 1 ,14-Tetradecandicarbonsäure, 5,6- Dehydronorbornan-2,3-dicarbonsäure, 5-Ethyl-2,3-pyridindicarbonsäure oder Campherdicar- bonsäure. Weiterhin mehr bevorzugt handelt es sich bei der mindestens zweizähnigen organischen Verbindung um eine der oben beispielhaft genannten Dicarbonsäure als solche.

Beispielsweise kann sich die mindestens zweizähnige organische Verbindung von einer Tricar- bonsäure ableiten, wie etwa 2-Hydroxy-1 ,2,3-propantricarbonsäure, 7-Chlor-2,3,8- chinolintricarbonsäure, 1 ,2,3-, 1 ,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4-Butantricarbonsäure, 2- Phosphono-1 ,2,4-butantri-carbonsäure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1 -Hydroxy-1 ,2,3- Propantricarbonsäure, 4,5-Dihydro-4,5-dioxo-1 H-pyrrolo[2,3-F]chinolin-2,7,9-tricarbonsäure, 5- Acetyl-3-amino-6-methylbenzol-1 ,2,4-tricarbonsäure, 3-Amino-5-benzoyl-6-methylbenzol-1 ,2,4- tricarbonsäure, 1 ,2,3-Propantricarbonsäure oder Aurintricarbonsäure,

Weiterhin mehr bevorzugt ist die mindestens zweizähnige organische Verbindung einer der oben beispielhaft genannten Tricarbonsäuren als solche. Beispiele für eine mindestens zweizähnige organische Verbindung, die sich von einer Tetracarbonsäure ableitet, sind 1 ,1 -Dioxidperylo[1 ,12-BCD]thiophen-3,4,9,10-tetracarbonsäure, Perylen- tetracarbonsäuren wie Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure oder Perylen-1 ,12-sulfon-3,4,9,10- tetracarbonsäure, Butantetracarbonsäuren wie 1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure oder Meso- 1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure, Decan-2,4,6,8-tetracarbonsäure, 1 ,4,7,10,13,16- Hexaoxacyclooctadecan-2,3,1 1 ,12-tetracarbonsäure, 1 ,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure, 1 ,2,1 1 ,12-Dodecantetracarbonsäure, 1 ,2,5,6-Hexan-tetracarbonsäure, 1 ,2,7,8-Octan- tetracarbonsäure, 1 ,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäure, 1 ,2,9,10-Decantetracarbonsäure, Ben- zophenontetracarbonsäure, 3,3',4,4'-Benzo-phenontetracarbonsäure, Tetrahydrofurantetracar- bonsäure oder Cyclopentantetracarbonsäuren wie Cyclopentan-1 ,2,3,4-tetracarbonsäure.

Weiterhin mehr bevorzugt handelt es sich bei der mindestens zweizähnigen organischen Verbindung um eine der oben beispielhaft genannten Tetracarbonsäuren als solche.

Bevorzugte Heterocyclen als mindestens zweizähnige organische Verbindungen, bei denen eine koordinative Bindung über die Ringheteroatome erfolgt, sind die folgenden substituierten oder unsubstituierten Ringsysteme:

Ganz besonders bevorzugt werden gegebenenfalls mindestens einfach substituierte mono-, di-, tri-, tetra- oder höherkernige aromatische Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren eingesetzt, wobei jeder der Kerne mindestens ein Heteroatom enthalten kann, wobei zwei oder mehr Kerne gleiche oder unterschiedliche Heteroatome enthalten können. Beispielsweise bevorzugt werden monokernige Dicarbonsäuren, monokernige Tricarbonsauren, monokernige Tetracarbonsäuren, dikernige Dicarbonsäuren, dikernige Tricarbonsäuren, dikernige Tetracarbonsäuren, trikernige Dicarbonsäuren, trikernige Tricarbonsäuren, trikernige Tetracarbonsäuren, tetrakernige Dicar- bonsäuren, tetrakernige Tricarbonsäuren und/oder tetrakernige Tetracarbonsäuren. Geeignete Heteroatome sind beispielsweise N, O, S, B, P bevorzugte Heteroatome sind hierbei N, S und/oder O. Als geeigneter Substituent ist diesbezüglich unter anderem -OH, eine Nitrogruppe, eine Aminogruppe oder eine Alkyl- oder Alkoxygruppe zu nennen. Insbesondere bevorzugt werden als mindestens zweizähnige organische Verbindungen Imida- zolate, wie 2-Methylimidazolat, Acetylendicarbonsäure (ADC), Campherdicarbonsäure, Fumar- säure, Bernsteinsäure, Benzoldicarbonsäuren wie Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäu- re (BDC), Aminoterephthaläure, Triethylendiamin (TEDA), Naphthalindicarbonsäuren (NDC), Biphenyldicarbonsäuren wie beispielsweise 4,4'-Biphenyldicarbonsäure (BPDC), Pyrazindicar- bonsäuren, wie 2,5-Pyrazindicarbonsäure, Bipyridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'- Bipyridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure, Benzoltricarbon- säuren wie beispielsweise 1 ,2,3-, 1 ,2,4-Benzoltricarbonsäure oder 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure (BTC), Benzoltetracarbonsäure, Adamantantetracarbonsäure (ATC), Adamantandibenzoat (ADB) Benzoltribenzoat (BTB), Methantetrabenzoat (MTB), Adamantantetrabenzoat oder Dihydroxyterephthalsäuren wie beispielsweise 2,5-Dihydroxyterephthalsäure (DHBDC) einge- setzt.

Ganz besonders bevorzugt werden unter anderem teilhydrierte Pyrendicarbonsäuren, 2- Methylimidazol, 2-Ethylimidazol, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, 2,6- Naphthalindicarbonsäure, 1 ,4-Naphthalindicarbonsäure, 1 ,5-Naphthalindicarbonsäure, 1 ,2,3- Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4,5- Benzoltetracarbonsäure, Amino-BDC, TEDA, Fumarsäure, Biphenyldicarboxylat, 1 ,5- und 2,6- Naphthaelindicarbonsäure, tert.-Butylisophthalsäure und Dihydroxyterephthalsäure.

Neben diesen mindestens zweizähnigen organischen Verbindungen kann das metallorganische Gerüstmaterial auch einen oder mehrere einzähnige Liganden und/oder einen oder mehrere mindestens zweizähnige Liganden, die sich nicht von einer Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure ableiten, umfassen.

Geeignete Lösemittel zur Herstellung der MOF sind u.a. Wasser, Ethanol, Dimethylformamid, Toluol, Methanol, Chlorbenzol, Diethylformamid, Dimethylsulfoxid, Wasser, Wasserstoffperoxid, Methylamin, Natronlauge, N-Methylpolidonether, Acetonitril, Benzyl-chlorid, Triethylamin, Ethyl- englykol und Gemische hiervon. Weitere Metallionen, mindestens zweizähnige organische Verbindungen und Lösemittel für die Herstellung von MOF sind u.a. in US-A 5,648,508 oder DE-A 101 1 1 230 beschrieben.

Der Ausdruck„ableiten" bedeutet, dass die mindestens zweizähnige organische Verbindung in teilweise oder vollständig deprotonierter Form vorliegt. Weiterhin bedeutet„ableiten", dass die mindestens eine mindestens zweizähnige organische Verbindung weitere Substituenten aufweisen kann. Daher kann Dicarbonsäure oder Polycarbonsäure nicht nur Dicarbonsäuregrup- pen, sondern auch einen oder mehrere unabhängige Substituenten wie Amino-, Hydroxyl-, Me- thoxy-, Halogen- oder Methylgruppen besitzen. Bevorzugt sind keine weiteren Substituenten vorhanden.„Ableiten" bedeutet auch, dass Dicarbonsäuregruppen als Schwefelanaloge vorliegen können. Schwefelanaloge sind -C(= 0)SH und seine Tautomere und -C(S)SH. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine mindestens zweizähnige organische Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend Fumarsäure (FUM), Terephthalsäure (BDC), Benzoltri- carboxylat (BTC), auch bekannt als Trimesinsäure, 2-Methylimidazol und Benzoltribenzoat (BTB) und/oder das mindestens eine Metallion ist ein Ion ausgewählt aus der Gruppe der Metalle bestehend aus Mg, Cr, Zn, Cu und AI. Insbesondere bevorzugt sind Zn, Cu und AI.

Besonders bevorzugte MOF-Materialien sind Kupfer-1 ,3,5-BTC, Aluminiumfumarat, Zinkben- zoltribenzoat und Zink-2-methylimidazolat.

Der Ausdruck„und/oder", umfassend zwei Optionen, enthält die erste Möglichkeit oder die zweite Möglichkeit oder beide, nämlich die erste und die zweite Möglichkeit. Insbesondere bevorzugt als poröser Feststoff B sind die MOF-Materialien MOF A 520, MOF Z 377 und MOF C 300.

MOF A 520 basiert auf Aluminiumfumarat. Die spezifische Oberfläche des MOF A 520, gemessen mit Porosimetry oder Stickstoffadsorption, beträgt üblicherweise 800 m ² /g bis 2000 m ² /g. Die Adsorptionsenthalpie von MOF A 520 bezüglich Erdgas beträgt ungefähr 17 kJ/mol. Weitere Angaben zu diesem MOF-Typ sind in„Metal Organic Frameworks, Wiley-VCH-Verlag, David Farrusseng, 201 1 " beschrieben. MOF Z 377, der auch als MOF 177 bezeichnet wird, basiert auf Zinkbenzoltribenzoat. Die spezifische Oberfläche des MOF Z 377, gemessen mit Porosimetry oder Stickstoffadsorption, ist typischerweise 2000 m ² /g bis 5000 m ² /g. Der MOF Z 377 weist typischerweise eine Adsorptionsenthalpie bezüglich Erdgas von 12 kJ/mol bis 17 kJ/mol auf. MOF C 300 basiert auf Kupferbenzol 1 ,3,5-tricarboxylat und ist beispielsweise von Sigma Ald- rich unter dem Handelsnamen Basolite® C 300 erhältlich.

Zur Herstellung von Formkörpern aus MOFs sind grundsätzlich sämtliche dem Fachmann be- kannten Verfahren möglich. Es sind insbesondere folgende Verfahrensführungen bevorzugt:

Kneten und/oder Mischen des Gerüstmaterials allein oder zusammen mit mindestens einem Bindemittel und/oder mindestens einem Anteigungsmittel und/oder mindestens einer Templatverbindung unter Erhalt eines Gemisches; gegebenenfalls Verformen des erhaltenen Gemisches mittels mindestens einer geeigneten Methode wie beispielsweise Extrudieren; optional Waschen und/oder Trocknen und/oder Calcinieren des Extrudates; optional Konfektionieren.

Aufbringen des Gerüstmaterials auf mindestens ein gegebenenfalls poröses Trägermaterial. Das erhaltene Material kann dann gemäß der vorstehend beschriebenen Methode zu ei- nem Formkörper weiterverarbeitet werden.

Kneten und/oder Verformen kann gemäß jedem geeigneten Verfahren erfolgen, wie beispielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 2, S. 313 ff. (1972) beschrieben.

Beispielsweise bevorzugt kann das Kneten und/oder Verformen mittels einer Kolbenpresse, Walzenpresse in Anwesenheit oder Abwesenheit mindestens eines Bindermaterials, Compoun- dieren, Pelletieren, Tablettieren, Extrudieren, Co-Extrudieren, Verschäumen, Verspinnen, Be- schichten, Granulieren, bevorzugt Sprühgranulieren, Versprühen, Sprühtrocknen oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Methoden erfolgen.

Das Kneten und/oder Verformen kann bei erhöhten Temperaturen wie beispielsweise im Be- reich von 20°C bis 300°C und/oder bei erhöhtem Druck wie beispielsweise im Bereich von Normaldruck bis hin zu einigen hundert bar und/oder in einer Schutzgasatmosphäre wie beispielsweise in Anwesenheit mindestens eines Edelgases, Stickstoff oder einem Gemisch aus zwei oder mehr davon erfolgen.

Das Kneten und/oder Verformen wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform unter Zugabe mindestens eines Bindemittels durchgeführt, wobei als Bindemittel grundsätzlich jede chemische Verbindung eingesetzt werden kann, die die zum Kneten und/oder Verformen gewünschte Viskosität der zu verknetenden und/oder verformenden Masse gewährleistet. Demgemäß können Bindemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl Viskositätserhöhende als auch Viskositätserniedrigende Verbindungen sein.

Als unter anderem bevorzugte Bindemittel sind beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid enthaltende Binder, wie sie beispielsweise in der WO 94/29408 beschrieben sind, Silici- umdioxid, wie es beispielsweise in der EP 0 592 050 A1 beschrieben ist, Mischungen aus Silici- umdioxid und Aluminiumoxid, wie sie beispielsweise in der WO 94/13584 beschrieben sind, Tonminerale, wie sie beispielsweise in der JP 03-037156 A beschrieben sind, beispielsweise Montmorillonit, Kaolin, Bentonit, Halloysit, Dickit, Nacrit und Anauxit, Alkoxysilane, wie sie beispielsweise in der EP 0 102 544 B1 beschrieben sind, beispielsweise Tetraalkoxysilane wie beispielsweise Tetra methoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetrapropoxysilan, Tetrabutoxysilan, oder beispielsweise Trialkoxysilane wie beispielsweise Trimethoxysilan, Triethoxysilan, Tripropoxy- silan, Tributoxysilan, Alkoxytitanate, beispielsweise Tetraa Ikoxytitanate wie beispielsweise Tet- ramethoxytitanat, Tetraethoxytitanat, Tetrapropoxytitanat, Tetrabutoxytitanat, oder beispielsweise Trialkoxytitanate wie beispielsweise Trimethoxytitanat, Triethoxytitanat, Tripropoxytitanat, Tributoxytitanat, Alkoxyzirkonate, beispielsweise Tetraalkoxyzirkonate wie beispielsweise Tet- ramethoxyzirkonat, Tetraethoxyzirkonat, Tetrapropoxyzirkonat, Tetrabutoxyzirkonat, oder beispielsweise Trialkoxyzirkonate wie beispielsweise Trimethoxyzirkonat, Triethoxyzirkonat, Tripropoxyzirkonat, Tributoxyzirkonat, Silikasole, amphiphile Substanzen und/oder Graphite zu nennen. Insbesondere bevorzugt ist Graphit. Als viskositätssteigernde Verbindung kann beispielsweise auch, gegebenenfalls zusätzlich zu den oben genannten Verbindungen, eine organische Verbindung und/oder ein hydrophiles Polymer wie beispielsweise Cellulose oder ein Cellulosederivat wie beispielsweise Methylcellulose und/oder ein Polyacrylat und/oder ein Polymethacrylat und/oder ein Polyvinylalkohol und/oder ein Polyvinylpyrrolidon und/oder ein Polyisobuten und/oder ein Polytetrahydrofuran eingesetzt werden.

Als Anteigungsmittel kann unter anderem bevorzugt Wasser oder mindestens ein Alkohol wie beispielsweise ein Monoalkohol mit 1 bis 4 C-Atomen wie beispielsweise Methanol, Ethanol, n- Propanol, iso-Propanol, 1 -Butanol, 2-Butanol, 2-Methyl-1 -propanol oder 2-Methyl-2-propanol oder ein Gemisch aus Wasser und mindestens einem der genannten Alkohole oder ein mehrwertiger Alkohol wie beispielsweise ein Glykol, bevorzugt ein wassermischbarer mehrwertiger Alkohol, allein oder als Gemisch mit Wasser und/oder mindestens einem der genannten einwer- tigen Alkohole eingesetzt werden.

Weitere Additive, die zum Kneten und/oder Verformen eingesetzt werden können, sind unter anderem Amine oder Aminderivate wie beispielsweise Tetraalkylammonium-Verbindungen oder Aminoalkohole und Carbonat enthaltende Verbindungen wie etwa Calciumcarbonat. Solche weiteren Additive sind etwa in der EP 0 389 041 A1 , der EP 0 200 260 A1 oder der WO 95/19222 beschrieben.

Die Reihenfolge der Additive wie Templatverbindung, Binder, Anteigungsmittel, viskositätsstei- gernde Substanz beim Verformen und/oder Kneten ist im Allgemeinen nicht kritisch.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der gemäß Kneten und/oder Verformen erhaltene Formkörper mindestens einer Trocknung unterzogen, die im Allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 300°C, bevorzugt im Bereich von 50 bis 300°C und besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 300°C durchgeführt wird. Ebenso ist es möglich, im Vakuum oder unter Schutzgasatmosphäre oder durch Sprühtrocknung zu trocknen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird im Rahmen dieses Trocknungsvorgangs mindestens eine der als Additive zugesetzten Verbindungen zumindest teilweise aus dem Formkörper entfernt.

Latentwärmespeichermaterialien sind definitionsgemäß Substanzen, die in dem Temperaturbereich, in welchem eine Wärmeübertragung vorgenommen werden soll, einen Phasenübergang aufweisen. Vorzugsweise weisen die Latentwärmespeichermaterialien einen fest/flüssig Phasenübergang im Temperaturbereich von -120°C bis 200°C auf. Demzufolge ist bevorzugt, dass das Latentwärmespeichermaterial einen Schmelzpunkt im Bereich von -120°C bis 200°C aufweist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Schmelzpunkt" auch dann vereinfachend verwendet, wenn das Latentwärmespeichermaterial einen Schmelzbereich aufweist. Hierbei ist dann der untere Grenzwert des Schmelzbereichs als Schmelzpunkt im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu betrachten. Sofern mehrere Schmelzpunkte und/oder Schmelzbereiche auftreten, genügt es, wenn nur einer dieser im vorgegebenen Temperaturbereich auftritt. Vorzugsweise treten jedoch mehr als einer, insbesondere alle in dem vorgegebenen Temperaturbereich auf.

Häufig handelt es sich bei Latentwärmespeichermaterialien um organische, bevorzugt lipophile Substanzen. Im Allgemeinen sind als geeignete Substanzen für Latentwärmespeichermaterialien beispielhaft zu nennen: aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie gesättigte oder ungesättigte C10-C40- Kohlenwasserstoffe, die verzweigt oder bevorzugt linear sind, z.B. wie n-Tetradecan, n-Pentadecan, n-Hexadecan, n-Heptadecan, n-Octadecan, n-Nonadecan, n-Eicosan, n-Heneicosan, n-Docosan, n-Tricosan, n-Tetracosan, n-Pentacosan, n-Hexacosan, n-Heptacosan, n-Octacosan sowie cyclische Kohlenwasserstoffe, z.B. Cyclohexan, Cyclooctan, Cyclodecan;

- aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie Benzol, Naphthalin, Biphenyl, o- oder n- Terphenyl, Ci-C4o-alkylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Dodecylbenzol, Tetra- decylbenzol, Hexadecylbenzol, Hexylnaphthalin oder Decylnaphthalin;

gesättigte oder ungesättigte C6-C3o-Fettsäuren wie Laurin-, Stearin-, Öl- oder Behensäure, bevorzugt eutektische Gemische aus Decansäure mit z.B. Myristin-, Palmitin- oder Laurinsäure; - Fettalkohole wie Lauryl-, Stearyl-, Oleyl-, Myristyl-, Cetylalkohol, Gemische wie Kokosfettalkohol sowie die sogenannten Oxoalkohole, die man durch Hydroformylierung von alpha- Olefinen und weiteren Umsetzungen erhält;

C6-C3o-Fettamine, wie Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin oder Hexadecylamin; Ester wie Ci-Cio-Alkylester von Fettsäuren wie Propylpalmitat, Methylstearat oder Methyl- palmitat sowie bevorzugt ihre eutektischen Gemische oder Methylcinnamat;

natürliche und synthetische Wachse wie Montansäurewachse, Montanesterwachse, Carnaubawachs, Polyethylenwachs, oxidierte Wachse, Polyvinyletherwachs, Ethylenvi- nylacetatwachs oder Hartwachse nach Fischer-Tropsch-Verfahren;

halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Chlorparaffin, Bromoctadecan, Brompentadecan, Bromnonadecan, Bromeicosan, Bromdocosan.

Vorteilhaft kann beispielsweise die Verwendung von reinen n-Alkanen, n-Alkanen mit einer Reinheit von größer als 80% oder von Alkangemischen sein, wie sie als technisches Destillat anfallen und als solche handelsüblich sind.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, den Substanzen in ihnen lösliche Verbindungen zuzugeben, um so die zum Teil bei den unpolaren Substanzen auftretende Kristallisationsverzögerung zu verhindern. Vorteilhaft verwendet man, wie in der US-A 5,456,852 beschrieben, Verbindungen mit einem 20 bis 120 K höheren Schmelzpunkt als die eigentliche Kernsubstanz. Geeignete Verbindungen sind die oben als lipophile Substanzen erwähnten Fettsäuren, Fettalkohole, Fett- amide sowie aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen. Sie werden in Mengen von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% bezogen auf das Latentwärmespeichermaterial zugesetzt.

Je nach Temperaturbereich, für den die Latentwärmespeicher eingesetzt werden, werden die Latentwärmespeichermaterialien gewählt.

Beispiele für Latentwärmespeichermaterialien mit Schmelzpunkten bei unterschiedlichen Temperaturen sowie die Variation des Schmelzpunkts von Latentwärmespeichermaterialien durch die Zugabe von Zusatzstoffen ist in M. Farid et al., in Energy Conversion and Management 45, 2004, Seiten 1597 bis 1615, EP 0255928 A1 , US 4,637,888 und US 2012/0048768 A1 beschrieben. Mögliche Latentwärmespeichermaterialien sind aliphatische Kohlenwasserstoffe, bevorzugt die oben beispielhaft aufgezählten. Insbesondere werden aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen sowie deren Gemische eingesetzt.

Bevorzugt werden als erstes Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls als zweites Latentwärmespeichermaterial C eutektische Lösungen, organische Lösungen und hydratisierte Salze eingesetzt. Ebenso können Clathrate eingesetzt werden. Bevorzugte eutektische Lösungen weisen einen Schmelzpunkt im Bereich von -46°C bis 0°C, organische Lösungen im Bereich von +1 °C bis 167°C und hydratisierte Salze im Bereich von 7°C bis 1 17°C auf. Bevorzugte Latentwärmespeichermaterialien sind beispielsweise kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen PlusICE® bei PCM Phase Change Material Products Limited. Bevorzugte Klassen der Latentwärmespeichermaterialien sind hier: Organic, Eutectic Solutions, High Tem- perature, Hydrated Salts, Organic Solutions und Solid Solid PCM. Materialien der Organic weisen einen Phasenübergang in einem Bereich von -100°C bis -20°C, Eutectic Solutions von - 46°C bis 0°C, High Temperature von +90°C bis +885°C, Hydrated Salts von +7°C bis +1 17°C, Organic Solutions von +1 °C bis +167°C und Solid Solid PCM von +25°C bis +180°C auf.

Die folgende Tabelle 1 gibt eine Übersicht über Beispiele von kommerziell bei PCM Phase Change Material Products Limited erhältlichen PlusICE® Latentwärmespeichermaterialien, die bevorzugt als erstes Latentwärmespeichermatieral A eingesetzt werden.

Tabelle 1

ProduktSchmelz- Dichte Latentwärmespezifische Wärthermische Temperaturnummer Punkt kapazität mekapaziLeitfähigkeit beständigtät keit

[°C] [kg/m ³ ] [kJ/kg] [kJ/kg ^« K] [W/nrK] [°C]

Hydrated Salts

S89 89 1.550 151 2,48 0,670 120

S83 83 1.600 141 2,31 0,620 120

S72 72 1.666 127 2, 13 0,580 120

S70 70 1.680 1 10 2, 10 0,570 120

S58 58 1.505 145 2,55 0,690 120

S50 50 1.601 100 1 ,59 0,430 120

Organic

A95 95 900 205 2,2 0,220 300

A82 82 850 155 2,21 0,220 300

A70 70 890 173 2,2 0,230 300

A62 62 910 145 2,2 0,220 300

A60H 60 800 212 2, 15 0, 180 400

A60 60 910 145 2,22 0,220 300

A58H 58 820 243 2,85 0, 180 300 A58 58 910 132 2,22 0,220 300

A55 55 905 135 2,22 0,220 300

A53H 53 810 166 2,02 0, 180 300

A53 53 910 130 2,22 0,220 300

A52 52 810 222 2, 15 0, 180 300

A50 50 810 218 2, 15 0, 180 300

Solid-Solid

X55 55 1.060 1 15 1 ,62 0,360 -

X70 70 1.085 125 1 ,57 0,360 -

X80 80 1.193 140 1 ,52 0,360 -

X90 90 1.200 135 1 ,51 0,360 -

X95 95 1.215 140 1 ,51 0,360 -

Die folgende Tabelle 2 gibt eine Übersicht über Beispiele von kommerziell bei PCM Phase Change Material Products Limited erhältlichen PlusICE® Latentwärmespeichermaterialien, die bevorzugt als zweites Latentwärmespeichermatieral C eingesetzt werden.

Tabelle 2

ProduktSchmelzDichte Latentwärmespezifische Wärthermische Temperaturnummer punkt kapazität mekapaLeitfähigkeit beständigzität keit

[°C] [kg/m ³ ] [kJ/kg] [kJ/kg ^« K] [W/nrK] [°C]

Hydrated Salts

S34 34 2.100 1 15 2, 10 0,520 70

S32 32 1.460 200 1 ,91 0,510 60

S30 30 1.304 190 1 ,90 0,480 60

S27 27 1.530 183 2,20 0,540 60

S25 25 1.530 180 2,20 0,540 60

S23 23 1.530 175 2,20 0,540 60

S21 22 1.530 170 2,20 0,540 60

S19 19 1.520 160 1 ,90 0,430 60

S17 17 1.525 160 1 ,90 0,430 60

S15 15 1.510 160 1 ,90 0,430 60

S13 13 1.515 160 1 ,90 0,430 60

S10 10 1.470 155 1 ,90 0,430 60

S8 8 1.475 150 1 ,90 0,440 60

S7 7 1.700 150 1 ,85 0,400 60

Organic

A40 40 810 230 2,43 0, 180 300

A39 39 900 105 2,22 0,220 280

A37 37 810 235 2,85 0, 180 300

A36 36 790 217 2,37 0, 180 300

A32 32 845 130 2,20 0,210 300

A29 29 810 226 2, 15 0, 180 300

A28 28 789 155 2,22 0,210 280

A26 26 790 150 2,22 0,210 280

A25H 25 810 226 2, 15 0, 180 400

A25 25 785 150 2,26 0, 180 280

A24 24 790 145 2,22 0, 180 280

A23 23 785 145 2,22 0, 180 280 A22H 22 820 216 2,85 0, 180 400

A22 22 785 145 2,22 0, 180 250

A17 17 785 150 2,22 0, 180 250

A16 16 760 213 2,37 0, 180 250

A15 15 790 130 2,26 0, 180 250

A9 9 775 140 2, 16 0,210 220

A8 8 773 150 2, 16 0,210 220

A6 6 770 150 2, 17 0,210 220

A4 4 766 200 2, 18 0,210 220

A3 3 765 200 2,20 0,210 200

A2 2 765 200 2,20 0,210 200

Eutectic

EO 0 1.000 332 4, 186 0,580 -

E-2 -2,0 1.070 306 3,80 0,580 -

E-3 -3,7 1.060 312 3,84 0,600 -

E-6 -6,0 1.1 10 275 3,83 0,560 -

E-10 -10,0 1 , 140 286 3,33 0,560 -

Solid-Solid

X25 25 1.055 1 10 1 ,63 0,360 -

X30 30 1.050 105 1 ,65 0,360 -

X40 40 1.046 125 1 ,67 0,360 -

Von den hier genannten PluslCE®-Produkten enthält beispielsweise das Latentwärmespeichermaterial S7: Kalziumbromid, Kalziumchlorid und Ammoniumnitrat, S8 und S10: Natriumsulfat, Ammoniumchlorid und Sepiolith und S58, S70 und S72: Magnesiumnitrathexahydrat.

Bevorzugt bestehen das erste Latentwärmespeichermaterial A und/oder das zweite Latentwärmespeichermaterial C aus einer mikroverkapselten Latentwärmespeicherkomponente. Bei mik- roverkapselten Latentwärmespeichermaterialien bilden die Latentwärmespeicherkomponente und die Mikroverkapselung zusammen das Latentwärmespeichermaterial.

Die mikroverkapselten Latentwärmespeichermaterialien sind vorzugsweise Teilchen mit einem Kapselkern bestehend überwiegend zu mehr als 50 Gew.-% aus der Latentwärmespeicherkomponente und einem Polymer als Kapselwand. Der Kapselkern ist abhängig von der Temperatur fest oder flüssig. Die mittlere Teilchengröße der Kapseln (Z-Mittel mittels Lichtstreuung) beträgt typischerweise 0,5 bis 100 μηη, bevorzugt 1 bis 80 μηη insbesondere 1 bis 50 μηη. Das Gewichtsverhältnis von Kapselkern zu Kapselwand beträgt im Allgemeinen von 50:50 bis 95:5. Bevorzugt wird ein Kern/Wand-Verhältnis von 70:30 bis 93:7.

In den bevorzugten Latentwärmespeichermikrokapseln sind die Kapselwand-bildenden Polymere vorzugsweise aus 30 bis 100 Gew.-%, mehr bevorzugt 30 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer Ci-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure als Monomere I aufgebaut. Außerdem können die Polymere bis zu 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 10 bis 50 Gew.-%, eines bi- oder polyfunktionellen Monomers als Monomere i l, welches in Wasser nicht löslich oder schwer löslich ist, einpolymerisiert enthalten. Daneben können die Polymere bis zu 90 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 50 Gew.-%, insbesondere bis zu 30 Gew.-% sonstige Monomere I II einpolymerisiert enthalten.

Als Monomere I eignen sich Ci-C24-Alkylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure. Besonders bevorzugte Monomere I sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und n-Butylacrylat und/oder die entsprechenden Methacrylate. Bevorzugt sind iso-Propyl-, iso-Butyl-, sec.-Butyl- und tert.-Butylacrylat und die entsprechenden Methacrylate. Ferner ist Methacrylsäure zu nennen. Generell werden die Methacrylate bevorzugt. Geeignete Monomere I I sind bi- oder polyfunktionelle Monomere, welche in Wasser nicht löslich oder schwer löslich sind, aber eine gute bis begrenzte Löslichkeit in der lipophilen Substanz haben. Unter Schwerlöslichkeit ist eine Löslichkeit kleiner 60 g/l bei 20°C zu verstehen. Unter bi- oder polyfunktionellen Monomeren versteht man Verbindungen, die wenigstens zwei nicht- konjugierte ethylenische Doppelbindungen haben. Vornehmlich kommen Divinyl- und Polyvi- nylmonomere in Betracht, die eine Vernetzung der Kapselwand während der Polymerisation bewirken.

Bevorzugte bifunktionelle Monomere sind die Diester von Diolen mit Acrylsäure oder Methacrylsäure, ferner die Diallyl- und Divinylether dieser Diole.

Bevorzugte Divinylmonomere sind Ethandioldiacrylat, Divinylbenzol, Ethylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldimethacrylat, Methallylmethacrylamid und Allylmethacrylat. Besonders bevorzugt sind Propandiol-, Butandiol-, Pentandiol- und Hexandioldiacrylat oder die entsprechenden Methacrylate.

Bevorzugte Polyvinylmonomere sind Trimethylolpropantriacrylat und -methacrylat, Pentaeryth- rittriallylether und Pentaerythrittetraacrylat.

Als Monomere I I I kommen sonstige Monomere in Betracht, bevorzugt sind Monomere l i la wie Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylpyridin.

Besonders bevorzugt sind die wasserlöslichen Monomere l llb, z.B. Acrylnitril, Methacrylnitril, Methacrylamid, Acrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, N-Vinylpyrrolidon, 2-Hydroxyethylacrylat und -methacrylat und Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure. Daneben sind insbesondere N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, Dimethylaminoethylmethac- rylat und Diethylaminoethylmethacrylat zu nennen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Wand-bildenden Polymere aus 30 bis 90 Gew.-% Methacrylsäure, 10 bis 70 Gew.-% eines Alkylesters der (Meth)acrylsäure, be- vorzugt Methylmethacrylat, tert-Butylmethacrylat, Phenylmethacrylat und Cyclohexylmethac- rylat, und 0 bis 40 Gew.-% weitere ethylenisch ungesättigter Monomeren gebildet. Diese weiteren ethylenisch ungesättigten Monomere können die für diese Ausführungsform bisher nicht erwähnten Monomere I, I I oder II I sein. Da sie in der Regel keinen wesentlichen Einfluss auf die gebildeten Mikrokapseln dieser Ausführungsform haben, ist ihr Anteil bevorzugt < 20 Gew.-% insbesondere <10 Gew.-%. Derartige Mikrokapseln sowie ihre Herstellung werden in der EP-A- 1 251 954 beschrieben. Besonders bevorzugt enthält die Mikroverkapselung (Kapselwand) ein Homo- oder Copolymer auf Basis von Methylmethacrylat (MMA), beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA).

Die oben genannten Mikrokapseln lassen sich durch eine sogenannte in-situ-Polymerisation herstellen.

Die bevorzugten Mikrokapseln sowie ihre Herstellung sind aus der EP-A 457 154, DE-A 10 139 171 , DE-A 102 30 581 und EP-A 1 321 182 bekannt. So stellt man die Mikrokapseln in der Weise her, dass man aus den Monomeren, einem Radikalstarter, einem Schutzkolloid und der einzukapselnden lipophilen Substanz eine stabile ÖI-in-Wasser-Emulsion herstellt, in der sie als disperse Phase vorliegen. Anschließend löst man die Polymerisation der Monomeren durch Erwärmung aus und steuert sie durch weitere Temperaturerhöhung, wobei die entstehenden Polymere die Kapselwand bilden, welche die lipophile Substanz umschließt.

Die Herstellung von mikroverkapselten Latenwärmespeichermaterialien ist außerdem in der WO 2008/122543 A1 und WO 2008/122542 A2 beschrieben.

Das erste Latentwärmespeichermaterial A und/oder das zweite Latentwärmespeichermaterial C können Latentwärmespeicher als Pulver oder als Formkörper, beispielsweise als Granulat enthalten. Hierbei sind grundsätzlich alle im Stand der Technik bekannten Formen, wie beispiels- weise kugel-, Scheiben-, Stäbchen-, ring- oder sternchenförmige Körper denkbar.

Die Abmessungen der Formkörper der Latentwärmespeicher liegen vorzugsweise im Bereich von 200 mm bis 5 cm, mehr bevorzugt im Bereich von 500 mm bis 2 cm und insbesondere im Bereich von 1 mm bis 1 cm. Demzufolge weist ein entsprechender Formkörper eine Ausdeh- nung in mindestens eine Dimension des Raumes auf, die im Bereich von 0,2 mm bis 5 cm liegt.

Diese Formkörperteilchen der Latentwärmespeicher können dabei eine amorphe, kugelartige bis hin zu einer stäbchenförmigen Gestalt haben, abhängig von der jeweiligen Herstellungsmethode. In Fällen von kugelartigen Gebilden beträgt der mittlere Durchmesser vorzugsweise 200 mm bis 2 cm, weiter bevorzugt 500 mm bis 1 cm. Stäbchenartige Formen haben in ihrer längsten Ausdehnung einen Wert von höchstens 5 cm, in der Regel im Bereich von 1 mm bis 2 cm. Die kürzeste Ausdehnung hat meist einen Wert von mindestens 200 mm, in der Regel von 500 μηη bis 10 mm, bevorzugt 500 mm bis 5 mm. Bei den stäbchenartigen Teilchen wird das Verhältnis von Länge zu Durchmesser üblicherweise den Wert von 10 : 1 , vorzugsweise den Wert 5 : 1 nicht überschreiten. Bevorzugt sind 90 Gew.-% der Teilchen > 500 μηη, vorzugsweise >700 μηη insbesondere >1 mm, bestimmt durch Siebtechnik. Die Teilchen sind in einer Ausführungsform asymmetrische Aggregate aus Pulverpartikeln, die die Form einer Kugel, eines Stäbchen, eines Zylinders nur ungefähr aufweisen und deren Oberfläche oftmals uneben und zackig ist. Solche Teilchen werden oftmals auch als Granulat oder Agglomerat bezeichnet. Eine andere Form der Agglomerate sind Presslinge so genannte Pel- lets oder Tabletten, wie sie von der Arzneimittelherstellung her bekannt sind.

Die Teilchen können, wie oben bereits ausgeführt wurde, beliebige geometrische Formen annehmen. Geometrische Grundkörper können beispielsweise Kugeln, Zylinder, Würfel, Quader, Prismen, Pyramiden, Kegel, abgestumpfte Kegel und abgestumpfte Pyramiden sein. Ferner sind Sternstränge, Kreuzstränge, Rippstränge und Trilobe geeignet. Dabei können die geometrischen Körper sowohl hohl wie auch ausgefüllt sein. Hohlräume, wie eingearbeitete Röhren, vergrößern die Oberfläche des geometrischen Körpers bei gleichzeitiger Verringerung seines Volumens.

Sonstige Zusatzstoffe in dem ersten Latenwärmespeichermaterial A und/oder in dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C können sein: Bindemittel, insbesondere polymere Bindemittel, Farbstoffe, Pigmente, Antistatika, Hydrophilierungsmittel und bevorzugt Graphit insbesondere expandiertes Graphit. Bevorzugt enthalten das erste Latenwärmespeichermaterial A und/oder das zweite Latentwärmespeichermaterial C jeweils 2 - 20 Gew.-% Graphit bezogen auf das Gesamtgewicht des jeweiligen Latentwärmespeichermaterials. Die Herstellung von expandiertem Graphit sowie Produkten aus expandiertem Graphit ist bekannt aus der US-A 3 404 061.

Die Mikrokapseln haben die Latentwärmespeicherkomponente bevorzugt dicht eingeschlossen, so dass keine Emissionen an die Umgebung nachweisbar sind. Die Mikrokapseln sind als Schüttung einsetzbar. Sie zeigen im Allgemeinen eine gute Härte und sind abriebfest. Aufgrund der günstigen Verhältnisse von Oberfläche zu Zwischenräumen der Teilchen untereinander ist eine große Wärmeübertragung möglich, die durch eine gute Durchströmbarkeit abgeführt werden kann. Bezogen auf ihr Volumen zeigen die Mikrokapseln im Allgemeinen eine hohe Speicherkapazität und weisen damit einen hohen Wirkungsgrad auf. Damit haben sie einen geringen Platzbedarf wie auch ein niedriges Speichergewicht.

Der Gasdruckbehälter umfasst bevorzugt einen geschlossenen Behälter. Wenn das Gas aus dem Gasdruckbehälter entnommen wird oder diesem zugeführt wird, ist ein schneller und gleichmäßiger Gasfluss sicherzustellen. Der Gasdruckbehälter ist bevorzugt mit mindestens einer Zuführvorrichtung ausgestattet, die mindestens einen Durchlass durch die Behälterwand umfasst und durch die das Gas strömen kann. Die Zuführvorrichtung kann sowohl einen Einlass wie auch einen Auslass umfassen, wobei der Einlass und der Auslass jeweils bevorzugt durch eine Schließvorrichtung unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden können. Darüber hinaus kann die Zuführvorrichtung Drosselventile oder Kontrollventile umfassen. Diese Ventile können sich im Inneren oder außerhalb des Gasdruckbehälters befinden.

Der Gasdruckbehälter weist bevorzugt einen Auslass und/oder einen Einlass auf. Besonders bevorzugt weist der Gasdruckbehälter einen Einlass und einen Auslass auf. Bevorzugt sind der Einlass und der Auslass auf derselben Seite des Gasdruckbehälters angeordnet. Der Einlass und der Auslass können mithilfe eines Adapters in einem Bauteil kombiniert werden, so dass nur eine Öffnung in der Behälterwand notwendig ist. Die räumliche Nähe zwischen dem Einlass und dem Auslass ist insbesondere vorteilhaft um ein Befüllungsverfahren anzuwenden, wobei ein Durchfluss durch den Gasdruckbehälter während des Befüllungsverfahrens und gegebenenfalls auch während der Entleerung vorliegt. Ein solches Verfahren ist in der WO 2014/057416 beschrieben. Bei der Durchströmung des Inneren des Gasdruckbehälters während der Befüllung wird ein Gasstrom durch den Auslass des Gasdruckbehälters geführt, der einen Massenstrom von mehr als 0 kg/h, bevorzugt mehr 50 kg/h und besonders bevorzugt mehr als 100 kg/h aufweist. Verfahren zur Gasspeicherung im Allgemeinen sind beispielsweise beschrieben in WO-A 2005/003622, WO-A 2003/064030, WO-A 2005/049484, WO-A 2006/089908 und DE-A 10 2005 012 087.

Weiterhin weist die Behälterwand bevorzugt mindestens eine wiederverschließbare Öffnung auf, durch die das erste Latentwärmespeichermaterial A, der poröse Feststoff B und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C in den Gasdruckbehälter eingebracht werden können.

Bevorzugt ist der Gasdruckbehälter geeignet für eine Lagerung von Gas bei einem Druck von 1 bar bis 500 bar, mehr bevorzugt bei einem Druck von 1 bar bis 400 bar, besonders bevorzugt bei einem Druck von 1 bar bis 250 bar. In anderen Ausführungsformen kann auch ein Druck von 1 bis 100 bar bevorzugt sein.

In Abhängigkeit von verfügbarem Platz und dem maximalen Speicherdruck kann der Gasdruck- behälter unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise eine runde, eine elliptische oder eine rechteckige Form. Unregelmäßige Querschnittsformen sind auch möglich, beispielsweise dann, wenn der Gasdruckbehälter Freiräumen im Fahrzeug angepasst wird. Weiterhin ist es möglich, das gesamte Innenvolumen des Gasdruckbehälters auf mehr als einen Behälter aufzuteilen. Für einen Speicherdruck von mehr als 100 bar sind runde und ellipsoide Querschnittsflächen bevorzugt.

Die Größe des Gasdruckbehälters variiert je nach Anwendung. Der Durchmesser des Gasdruckbehälters beträgt typischerweise ca. 50 cm für die Anwendung in Lkws und ca. 20 cm für die Anwendung in Pkws. In Pkws beträgt das gesamte Innenvolumen des Gasdruckbehälters bevorzugt 20 L bis 40 L, für die Anwendung in Lkws bevorzugt 500 L bis 3000 L. Bei diesen Volumenangaben handelt es sich um das Leervolumen des Gasdruckbehälters. Dieses wird um das Volumen des ersten Latentwärmespeichermaterials A und gegebenenfalls des zweiten Latentwärmespeichermaterials C und des porösen Feststoffs B vermindert. Zur Herstellung des, insbesondere zylinderförmigen, Gasdruckbehälters wird bevorzugt zunächst ein Hohlzylinder hergestellt, in dem der poröse Feststoff B und das erste Latentwärmespeichermaterial A und gegebenenfalls das zweite Latentwärmespeichermaterial C angeordnet werden und der dann mit zwei Kappen an den gegenüberliegenden Seiten verschlossen wird. Das Gas ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Erdgas, Schiefergas, Stadtgas, Methan, Ethan, Wasserstoff, Propan, Propen, Ethylen, Kunststoffdioxid und Mischungen daraus. Im Allgemeinen kann der Gasdruckbehälter aber jedes Gas enthalten, das auf oder in dem Feststoff B sorbiert. In dem Gasdruckbehälter liegt das Gas üblicherweise gasförmig und/oder in sorbiertem Zustand vor. Aufgrund des erhöhten Druckes können auch kleine Mengen Flüssigkeit im Gasdruckbehälter vorhanden sein. Besonders bevorzugt enthält das Gas zu mindestens 70 Vol.-% Methan und/oder Wasserstoff.

Der Gasdruckbehälter kann in verschiedenen Fahrzeugen eingebaut sein. Bevorzugt stellt das Gas einen Treibstoff für das Fahrzeug dar. Der Begriff Fahrzeug umfasst insbesondere Pkws, Lkws, Schiffe, Flugzeuge, Motorräder und Dreiräder.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen: Figur 1 einen erfindungsgemäßen Gasdruckbehälter,

Figur 2 einen erfindungsgemäßen Gasdruckbehälter mit Doppelmantel,

Figur 3 einen radialen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Gasdruckbehälters und

Figur 4 einen radialen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Gasdruckbehälters mit Doppelmantel.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gasdruckbehälter 1 , der gedanklich in ein oberes Seg- ment 7 und ein unteres Segment 9 unterteilt ist. Eine physische Abgrenzung des oberen Segments 7 und/oder des unteren Segments 9 liegt hier nicht vor. In diesem Ausführungsbeispiel nehmen das obere Segment 7 und das untere Segment 9 jeweils 50 Vol.-% des Gesamtvolumens eines Innenraums 8 des Gasdruckbehälters 1 ein. Der Gasdruckbehälter 1 hat eine zylindrische Form und weist eine Zuführvorrichtung 10 auf.

Der Gasdruckbehälter 1 enthält ein erstes Latentwärmespeichermaterial A 3, einen porösen Feststoff B 5 und ein zweites Latentwärmespeichermaterial C 13. Das erste Latentwärmespeichermaterial A 3 ist ausschließlich in dem oberen Segment 7 des Gasdruckbehälters 1 angeordnet. Weiterhin ist das erste Latentwärmespeichermaterial A 3 oberhalb des porösen Fest- Stoffs B 5 angeordnet. Das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 ist ausschließlich in dem unteren Segment 9 des Gasdruckbehälters 1 angeordnet. Weiterhin ist das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 unterhalb des porösen Feststoffs B 5 angeordnet. Das erste Latentwärmespeichermaterial A 3, das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 und der poröse Feststoff B 5 sind als schraffierte beziehungsweise karierte Flächen dargestellt. Der poröse Feststoff B 5 liegt in Form von Formkörpern vor. Das erste Latentwärmespeichermaterial A 3 und das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 liegen in mikroverkapselter Form vor.

Der Innenraum 8 des Gasdruckbehälters 1 ist durch eine Behälterwand 1 1 von der Umgebung getrennt. Die Schüttungen des ersten Latentwärmespeichermaterials A 3 und des zweiten Latentwärmespeichermaterials C 13 sind in direktem Kontakt zur Behälterwand 1 1 und entlang der Behälterwand 1 1 angeordnet. Entlang einer fiktiven vertikalen Geraden 14, die durch den Gas- druckbehälter 1 verläuft und auf der das erste Latentwärmespeichermaterial A 3, der poröse Feststoff B 5 und das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 vorliegen, berührt der poröse Feststoff B 5 nicht die Behälterwand 1 1.

Die Latentwärmespeicherkomponenten des ersten Latentwärmespeichermaterials A 3 und das zweiten Latentwärmespeichermaterials C 13 sind gegenüber dem porösen Feststoff B 5, dem Innenraum 8 des Gasdruckbehälters 1 und auch gegenüber der Behälterwand 1 1 physisch abgegrenzt. Die Abgrenzung wird hier jeweils durch die Mikroverkapselung erzielt. Alternativ oder zusätzlich können das erste Latentwärmespeichermaterial A 3 und das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 jeweils durch eine Trennwand 12 als Separator von dem porösen Feststoff B 5 getrennt werden. Die Trennwände 12 können beispielsweise aus Metall, Gewebe oder Kunststoff hergestellt sein.

Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Gasdruckbehälter 1 mit einem Doppelmantel 15. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Behälterwand 1 1 als Doppelmantel 15 ausgestaltet. Der Gasdruckbehälter 1 hat eine zylindrische Form und weist eine Zuführvorrichtung 10 auf. Doppelmäntel sind im Allgemeinen häufig mit Wärmeaustauschermedien gefüllt. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasdruckbehälters 1 weist der Doppelmantel zwei Hohlräume 17, 19 auf. Ein erster Hohlraum 17 ist mit dem ersten Latentwärmespeichermaterial A 3 gefüllt. Ein zweiter Hohlraum 19 ist mit dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C 13 gefüllt. Der erste Hohlraum 17 befindet sich im oberen Segment 7 des Gasdruckbehälters 1 und der zweite Hohlraum 19 befindet sich in dem unteren Segment 9 des Gasdruckbehälters 1 . Vorteil einer Anordnung des ersten Latentwärmespeichermaterials A 3 und des zweiten Latentwärmespeichermaterials C 13 im Doppelmantel 15 ist, dass der Innenraum 8 des Gasdruckbehälters 1 nicht weiter unterteilt werden muss. Diese Ausführungsform ist daher apparatebaulich weniger aufwendig.

Figur 3 zeigt einen radialen Querschnitt des Gasdruckbehälters 1 , der in Figur 1 im Längsquerschnitt dargestellt ist. Der Innenraum 8 des Gasdruckbehälters 1 ist gedanklich in das obere Segment 7 und das untere Segment 9 unterteilt. Das erste Latentwärmespeichermaterial A 3, das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 und der poröse Feststoff B 5 sind vollständig räumlich voneinander getrennt und die zwei Flächen, an denen der poröse Feststoff B 5 das erste Latentwärmespeichermaterial A 3 oder das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 berührt, sind Ebenen, die horizontal ausgerichtet sind. Figur 4 zeigt einen radialen Querschnitt des Gasdruckbehälters 1 mit Doppelmantel 15, der in Figur 2 im Längsquerschnitt dargestellt ist. Es ist erkennbar, dass der Doppelmantel 15 zwei Hohlräume 17, 19 aufweist, der erste Hohlraum 17 in dem oberen Segment 7 und der zweite Hohlraum 19 in dem unteren Segment 9 angeordnet ist. Der Doppelmantel 15 ist also nur teil- weise mit dem ersten Latentwärmespeichermaterial A 3 und dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C 13 gefüllt. Das erste Latentwärmespeichermaterial A 3 ist am höchsten Punkt des Gasdruckbehälters 1 und das zweite Latentwärmespeichermaterial C 13 ist am tiefsten Punkt des Gasdruckbehälters 1 angeordnet, was auch für die andere in den Figuren 1 und 3 dargestellte Ausführungsform zutreffend ist. Das verbleibende innere Volumen des Doppelman- tels 15 kann beispielsweise mit einem Wärmetauschermedium durchströmt werden um eine Wärmeabfuhr und/oder Wärmezufuhr weiter zu unterstützen.

Vergleichsbeispiel

Ein zylindrischer Gasdruckbehälter mit einer Behälterwand, hergestellt aus Aluminium, besitzt ein inneres Volumen von 40 L. Der Gasdruckbehälter befindet sich auf einem Fahrzeug, das das im Gasdruckbehälter enthaltene Gas als Treibstoff für seinen Antrieb nutzt. Das Verhältnis der Länge des Gasdruckbehälters zu seinem Durchmesser beträgt 3. Der Gasdruckbehälter enthält einen zylinderförmigen Monolithen, der aus MOF C 300 besteht und eine Masse von 20 kg aufweist.

Die Befüllung des Gasdruckbehälters mit Erdgas erfolgt innerhalb von 5 min, wobei der Druck im Gasdruckbehälter von 10 bar auf 250 bar erhöht wird. Vor der Befüllung beträgt die Temperatur im Gasdruckbehälter 20°C.

Bei der Befüllung treten bereits bei einem Druck von 100 bar in dem Gasdruckgehälter Temperaturen von 80°C auf. Wird weiter auf 250 bar befüllt, liegt am höchsten Punkt des Gasdruckbehälters eine Temperatur von 95°C vor. Dies kann in Abhängigkeit von der Temperaturbeständigkeit des Materials der Behälterwand des Gasdrucksbehälters sicherheitstechnisch problematisch sein. Daher muss die Gaszufuhr bei einem Druck im Gasdruckbehälter von weniger als 250 bar abgebrochen werden um einen solchen Temperaturanstieg zu vermeiden und folglich kann nur eine durch den Temperaturanstieg begrenzte Menge an Gas eingefüllt werden.

Nach der Befüllung kühlt der Gasdruckbehälter zunächst auf Umgebungstemperatur, die weni- ger als 30°C beträgt, ab. Während der anschließenden Fahrt, also bei Entnahme des Gases aus dem Gasdruckbehälter, nimmt die Temperatur in dem Gasdruckbehälter bis auf -20°C ab, was die mittlere Temperatur im unteren Drittel, bezogen auf das Volumen des Gasdruckbehälters, ist. Beispiel

Der im Vergleichsbeispiel beschriebene Gasdruckbehälter enthält zusätzlich zu dem Monolithen, bestehend aus MOF C 300, zwei Latentwärmespeichermaterialien. Vollständig oberhalb des Monolithen werden als erstes Latentwärmespeichermaterial A 8 kg des Materials PlusICE® S72, kommerziell erhältlich bei PCM Phase Change Material Products Limited, angeordnet, das bei 72°C einen Phasenübergang aufweist. Das Material ist also in der Lage, bei 72°C Wärme zu speichern, ohne dass ein Temperaturanstieg auftritt. Vollständig unterhalb des Monolithen werden als zweites Latentwärmespeichermaterial C 8 kg des Materials PlusICE® S7, kommerziell erhältlich bei PCM Phase Change Material Products Limited, angeordnet, das bei 7°C einen Phasenübergang aufweist. Die Latentwärmespeichermaterialien werden jeweils in 3 zylinderförmigen Behältern im Gasdruckbehälter angeordnet.

Bei der Befüllung, die wie im Vergleichsbeispiel beschrieben durchgeführt wird bis ein Druck von 250 bar erreicht wird, treten in dem Gasdruckgehälter im Vergleich zum Vergleichsbeispiel niedrigere Temperaturen von weniger als 80°C auf. Der Gasdruckbehälter kühlt nach der Befüllung zunächst auf Umgebungstemperatur, die weniger als 30°C beträgt, ab. Während der anschließenden Fahrt, also bei Entnahme des Gases aus dem Gasdruckbehälter, nimmt die Temperatur in dem Gasdruckbehälter durch Desorption und Entspannung ab. Durch Überführung des Materials PlusICE® S7 von dem flüssigen in den festen Zustand wird die Temperaturabnahme kompensiert und die Temperatur im Gasdruckbehälter nimmt weniger stark ab. Mehr Erdgas kann entnommen werden und steht mit einem notwendigen Mindestdruck von 10 bar zur Verfügung. Die Reichweite mit einer Tankfüllung kann im Vergleich zum Vergleichsbeispiel um 10 % erhöht werden. Die Erhöhung der Reichweite ergibt sich daraus, dass mit Einsatz des ersten Latentwärmespeichermaterials A bis zu einem höheren Maximaldruck von 250 bar befüllt werden kann ohne die zulässige Temperatur zu überschreiten und daraus, dass die im Gasdruckbehälter verbleibende Menge an Restgas, die benötigt wird um einen Mindestdruck von 10 bar zu gewährleisten, durch die Erwärmung mit dem zweiten Latentwärmespeichermaterial C reduziert wird.

Bezugszeichenliste

1 Gasdruckbehälter

3 erstes Latentwärmespeichermaterial A

5 poröser Feststoff B

7 oberes Segment

8 Innenraum

9 unteres Segment

10 Zuführvorrichtung

1 1 Behälterwand

12 Trennwand

13 zweites Latentwärmespeichermaterial C

14 vertikale Gerade

15 Doppelmantel

17 erster Hohlraum

19 zweiter Hohlraum