Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patent- anmeldung 10 2014 006 367.4 vom 5. Mai 2014 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher mit mindestens einer Komponente, ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers sowie eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers.

Wasserstoffstoffspeichermaterialien werden in unterschiedlichster Weise her- gestellt. Allerdings hat sich herausgestellt, dass eine Vielzahl der Fertigungsvorrichtungen nur im Forschungsbetrieb nutzbar und für eine Serienfertigung hingegen nicht tauglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wasserstoffspeicherfertigung vorzu- sehen, die auch eine industrielle Herstellung ermöglicht.

Es wird ein Wasserstoffspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und eine Extrusionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 vorgeschlagen. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Ansprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale einer Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese beschränkt sind . Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen erfin- dungsgemäßen Ausgestaltung zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpfbar. Auch sollen die Formulierungen der unabhängigen Ansprüche in ihrer jetzigen Form nicht als Einschränkung der zu beanspruchenden Gegenstände verstanden werden. Ein oder mehrere Merkmale der Formulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch können die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallgemeinert beziehungsweise bei anderen Ausführungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls ein- gesetzt werden.

Die Erfindung betrifft einen Wasserstoffspeicher z. B. aufweisend ein Gehäuse mit einer axialen Erstreckung, wobei der Wasserstoffspeicher zumindest eine, bevorzugt mehrere Komponenten aufweist, die extrudiert sind .

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

Der Begriff extrudiert beschreibt hierbei, dass die Komponenten mit Hilfe eines Extrusions- bzw. Strangpressverfahren hergestellt sind . Bei der Extrusion, vorzugsweise einem Strangpressen, werden vorzugsweise feste bis dickflüssige, insbesondere härtbare Massen unter Druck kontinuierlich aus einer formge- benden Öffnung (Matrize) herausgepresst. Dabei entstehen Körper mit dem Querschnitt der Öffnung in theoretisch beliebiger Länge. Gemäß einer Ausgestaltung kann das zu extrudierende Material aufgeheizt werden, beispielweise um es besser verarbeiten zu können. Eine andere Ausgestaltung sieht hinge- gen vor, dass eine Beheizung des Extruders notwendig ist und das zu extru- dierende Material zum Beispiel im Wesentlichen bei Raumtemperatur, das bedeutet ohne Wärmezufuhr von Außen extrudiert werden kann. Der Begriff Wasserstoffspeichermaterial beschreibt ein Material, das eine Wasserstoffspeicherfähigkeit aufweist. Dabei kann dieses Material vor und/oder während der erfindungsgemäßen Verarbeitung im hydrierten oder im zumindest teilweise nichthydrierten Zustand vorliegen. Sofern im Vorstehenden oder Nachfolgenden "hydrierbar" erwähnt ist, soll dies insoweit nicht einschränkend verstanden werden, als mit diesem Begriff grundsätzlich auch der hydrierte Zustand des Wasserstoffspeichermaterials gemeint sein kann.

Das zu extrudierende Material kann beispielweise als ein Vollmaterial (Material in vorgefertigter Form), ein einzelnes Material in Rohstoffform und/ oder ein Materialgemisch, auf Englisch Feedstock, d .h. aus mehreren unterschiedlichen Materialien, vorgesehen sein. Bei einem Materialgemisch können beispielsweise hochreine Rohstoffpulver mit einem organischen Bindersystem unter Temperatureinwirkung in Knetern homogen vermischt werden. Weiterhin ist es möglich, zum Beispiel eine Mischung erst im Extruder herzustellen oder auch mehrere unterschiedliche Vollmaterialien oder Vollmaterialien mit einem Materialgemisch gemeinsam zu extrudieren. Das in vorgefertigter Form, z. B. als Stange, vorliegende Material, insbesondere Vollmaterial, kann hydrierbar und/oder hydriert sein Bei einer Variante der Erfindung ist es möglich, dass das Wasserstoffspeichermaterial nach der Extrusion, wozu dieses beispielsweise als Material in vorgefertigter Form dem Extruder zugeführt werden kann (aber nicht muss), nach außen weisende, offene Aufnahmenuten oder dergleichen -Vertiefungen aufweist, in die ggf. in einem späteren Prozessschritt anderes Material einge- bracht wird. Dieses andere Material kann auch zusammen mit dem Wasserstoffspeichermaterial koextrudiert sein. Das andere Material kann seinerseits ebenfalls extrudiert sein, um dann anschließend nach dem Extrusionsschritt in die Nuten bzw. Vertiefungen eingesetzt zu werden. Das Einbringen dieses Ma- terials in die Nuten bzw. Vertiefungen des Wasserstoffspeichermaterials kann darüber hinaus auch durch einen zweiten oder nachfolgenden Extruder erfolgen. Es ist bevorzugt, dass das Material eine Mischung aus unterschiedlichen Partikelgeometrien und/oder unterschiedlichen Partikelgrößen z. B. bimodale Partikelgrößenverteilungen aufweist. Die Partikel sind bevorzugt hydrierbar oder hydriert. Durch unterschiedliche Partikelgrößen ergeben sich höhere Partikeldichten.

Für eine effiziente Wasserstoffspeicherung ist es von Vorteil, wenn das hydrierbare Material eine möglichst große Oberfläche aufweist. Die Oberfläche von Partikeln ist u. a. abhängig von deren Größe und Geometrie. Vorzugsweise weist eines der Materialien der extrudierten Komponente ein Polymer auf. Zum Beispiel kann das Polymer mit Partikeln zusammen extru- diert werden. Auf diese Weise kann das Polymer eine Einbindung der Partikel oder sonstiger mitgeführter Festkörper in einem extrudierten Körper ermöglichen. Auch kann in einem weiteren Verarbeitungsprozess ein Anteil eines ex- trudierten Materials ausgebrannt werden, um vorzugsweise offene Kanäle, beispielsweise offene Porenkanäle zu bilden, was beispielsweise durch nachträgliches Entfernen von Partikeln, einem Füllstoff oder dergleichen aus dem extrudierten Material (ggf. nach dessen Erstarrung) erfolgt. Auf diese Weise ist zum Beispiel im extrudierten Körper eine offene Porosität herstellbar. Die extrudier- te Komponente kann aber nicht nur eine offene Porosität aufweisen. Vielmehr ist es ebenfalls möglich, eine geschlossene Porosität zu erzielen.

Weiterhin kann dem extrudierenden Material zum Beispiel ein Lösungsmittel, beispielsweise ein viskoses Material, beispielsweise Wasser oder Aceton, oder ein volldichtes Material, beispielsweise Wachs oder ein Schmiermittel, beigemischt werden, welches in einem weiteren Verarbeitungsprozess ausgebrannt wird, so dass das extrudierte Material eine größere Porosität aufweist. Weiterhin kann durch das beigemischte Material beispielweise eine Gasführung im extrudierten Material beispielsweise in Form eines Kanals ermöglicht werden. Auf diese Weise kann ein Fluid (Flüssigkeit oder Gas) das Extrudat bzw. eine daraus hergestellte Komponente durchströmen. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das extrudierte Material unter zu Hilfenahme eines Schaumbildners hergestellt worden sein. Auf diese Weise kann ebenfalls die Porosität des extrudierten Materials vergrößert werden und eingestellt werden.

Weiterhin bevorzugt ist es, wenn das zu extrudierende Material, vorzugsweise ein hydrierbares Material, gemischt mit einem Polymer und/oder einem kohlenstoffhaltigen Material zugeführt wird . Das Polymer und/oder das kohlenstoffhaltige Material können zum Beispiel eine Matrix bilden, in der das hydrierbare Material eingebettet ist.

Nach der Erfindung sind die hydrierbaren bzw. hydrierten Partikel (z. B. aus Metall oder Metallhydrid) stets in festem Zustand in einer viskosen Masse suspendiert. Das gilt auch für eventuelle Zusatzstoffe wie z. B. Partikel aus wärmeleitendem Material (z. B. aus Graphit). Die viskose Masse kann ein Polymer aufweisen. Das Polymer kann beispielsweise thermoplastisch erstarren. Es ist aber auch denkbar, dass das Extrudat durch Verdunsten einer Materialkomponente verfestigt, wobei eine offene Porosität für die Gasleitfähigkeit entstehen kann. Alternativ ist es auch möglich, dass das Extrudat durch eine Reaktion unterschiedlicher Reaktionskomponenten (wie beispielsweise Epoxid- odgl . Harze) verfestigt.

Die Matrix kann erfindungsgemäß ein oder mehrere Polymere umfassen und wird daher als polymere Matrix bezeichnet. Die Matrix kann daher ein Polymer oder Mischungen von zwei oder mehr Polymeren umfassen. Bevorzugt umfasst die Matrix nur ein Polymer. Insbesondere kann die Matrix selbst wasserstoffspeichernd sein. So kann zum Beispiel Ethylen (Polyethylen, PE) eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine Titan-Ethylen-Verbindung genutzt. Diese kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bis zu 14 Gew.-% Wasserstoff speichern.

Der Begriff Polymer beschreibt eine chemische Verbindung aus Ketten- oder verzweigten Molekülen, sogenannte Makromoleküle, die wiederum aus gleichen oder gleichartigen Einheiten, den sogenannten konstitutionellen Repetiereinheiten oder Wiederholeinheiten, bestehen. Synthetische Polymere sind in der Regel Kunststoffe.

Durch die Verwendung mindestens eines Polymers können durch die Matrix dem Material gute optische, mechanische, thermische und/oder chemische Eigenschaften zugewiesen werden. Beispielsweise kann der Wasserstoffspeicher durch das Polymer eine gute Temperaturbeständigkeit, eine Resistenz gegenüber das umgebende Medium (Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit), eine gute Leitfähigkeit, eine gute Wasserstoffaufnahme- und - Speicherfähigkeit oder andere Eigenschaften, wie beispielsweise eine mechanische Festigkeit aufweisen, welche sonst ohne das Polymer nicht möglich wären. Es können auch Polymere zum Einsatz kommen, die zum Beispiel keine Speicherung von Wasserstoff aber dafür eine hohe Dehnung ermöglichen, wie beispielsweise Polyamid oder Polyvinylacetate.

Erfindungsgemäß kann das Polymer ein Homopolymer oder ein Copolymer sein. Copolymere sind Polymere, die aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomereinheiten zusammengesetzt sind. Copolymere, die aus drei verschie- denen Monomeren bestehen, nennt man Terpolymere. Erfindungsgemäß kann das Polymer beispielsweise auch ein Terpolymer umfassen.

Bevorzugt weist das Polymer (Homopolymer) eine Monomereinheit auf, die vorzugsweise neben Kohlenstoff und Wasserstoff weiterhin wenigstens ein He- teroatom, ausgewählt aus Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor aufweist, so dass das erhaltene Polymer im Gegensatz beispielsweise zu Polyethylen nicht vollständig unpolar ist. Auch kann wenigstens ein Halogenatom, ausgewählt aus Chlor, Brom, Flour, Jod und Astat, vorhanden sein. Bevorzugt ist das Polymer ein Copolymer und/oder ein Terpolymer, in welchem wenigstens eine Monomereinheit neben Kohlenstoff und Wasserstoff weiterhin wenigstens ein Heteroatom, ausgewählt aus Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor aufweist und/oder wenigstens ein Halogenatom, ausgewählt aus Chlor, Brom, Flour, Jod und Astat, vorhanden ist. Dabei ist es möglich, dass auch zwei oder mehr Monomereinheiten ein entsprechendes Heteroatom und/oder Halogenatom aufweisen.

Das Polymer weist bevorzugt hinsichtlich des Wasserstoffspeichermaterials adhäsive Eigenschaften auf. Dies bedeutet, dass es am Wasserstoffspeichermaterial selbst gut haftet und damit eine Matrix ausbildet, die auch unter Belastungen, wie sie während der Wasserstoffspeicherung auftreten, stabil am Wasserstoffspeichermaterial haften. Die adhäsiven Eigenschaften des Polymers ermöglichen ein stabiles Einbringen des Materials in einen Wasserstoffspeicher und das Positionieren des Materials an einer definierten Stelle im Wasserstoffspeicher über einen möglichst langen Zeitraum, also über mehrere Zyklen der Wasserstoffspeicherung und Wasserstoffabgabe hinweg . Ein Zyklus beschreibt dabei den Vorgang einer einmaligen Hydrierung und anschließenden Dehydrierung. Dabei sollte das Wasserstoffspeichermaterial bevorzugt über wenigstens 500 Zyklen, insbesondere über wenigstens 1000 Zyklen stabil sein, um das Material wirtschaftlich einsetzen zu können. Stabil im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Menge an Wasserstoff, die gespeichert werden kann, und die Geschwindigkeit, mit der der Wasserstoff gespeichert wird, auch nach 500 beziehungsweise 1000 Zyklen im Wesentlichen den Werten zu Beginn des Einsatzes des Wasserstoffspeichers entspricht. Insbesondere bedeutet stabil, dass das hydrierbare Material zumindest in etwa an der Position innerhalb des Wasserstoffspeichers gehalten wird, an der es ursprünglich in den Speicher eingebracht wur- de. Stabil ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass es keine Entmischungseffekte während der Zyklen auftreten, bei denen feinere Partikel sich von gröberen Partikeln abtrennen und entfernen. Das Wasserstoffspeichermaterial der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Niedertemperaturwasserstoffspeichermaterial . Bei der Wasserstoffspeiche- rung, welche ein exothermer Prozess ist, treten daher Temperaturen von bis zu 150 °C auf. Ein Polymer, welches zur Matrix eines entsprechenden Wasser- Stoffspeichermaterials eingesetzt wird, muss bei diesen Temperaturen stabil sein. Ein bevorzugtes Polymer zersetzt sich daher nicht bis zu einer Temperatur von 180 °C, insbesondere bis zu einer Temperatur von 165 °C, insbesondere von bis zu 145 °C. Insbesondere ist das Polymer ein Polymer, welches einen Schmelzpunkt von 100 °C oder mehr, insbesondere von 105 °C oder mehr, aber weniger als 150 °C, insbesondere von weniger als 140 °C, besonders von 135°C oder weniger aufweist. Bevorzugt beträgt die Dichte des Polymers, bestimmt gemäß ISO 1183 bei 20 °C, 0,7 g/cm ³ oder mehr, insbesondere 0,8 g/cm ³ oder mehr, be- vorzugt 0,9 g/cm ³ oder mehr jedoch maximal 1,3 g/cm ³ , bevorzugt nicht mehr als 1,25 g/cm ³ , insbesondere 1,20 g/cm ³ oder weniger. Die Zugfestigkeit nach ISO 527 liegt vorzugsweise im Bereich von 10 MPa bis 100 MPa, insbesondere im Bereich von 15 MPa bis 90 MPa, besonders bevorzugt im Bereich von 15 MPa bis 80 MPa. Das Zug-E-Modul nach ISO 527 liegt bevorzugt im Bereich von 50 MPa bis 5000 MPa, insbesondere im Beriech von 55 MPa bis 4500 MPa, besonders bevorzugt im Bereich von 60 MPa bis 4000 MPa. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass Polymere mit diesen mechanischen Eigenschaften besonders stabil und gut zu verarbeiten sind. Insbesondere ermöglichen sie einen stabilen Zusammenhalt zwischen der Matrix und dem darin eingebette- ten hydrierbaren Material, so dass das hydrierbare Material über mehrere Zyklen hinweg lange an der gleichen Position innerhalb des Wasserstoffspeichers bleibt. Hierdurch wird eine lange Lebensdauer des Wasserstoffspeichers ermöglicht. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das Polymer ausgewählt aus EVA, PMMA, EEAMA sowie Mischungen dieser Polymere. Mit EVA (Ethylvinylacetat) wird eine Gruppe von Copolymeren aus Ethylen und Vinylacetat bezeichnet, welche einen Anteil von Vinylacetat im Bereich von 2 Gew.-% bis 50 Gew.-% aufweisen. Geringere Anteile an Vinylacetat führen zur Ausbildung von harten Filmen, während höhere Anteile zu einer größeren Adhäsivität des Polymers führen. Typische EVA sind bei Raumtemperatur fest und weisen eine Zugdehnung von bis zu 750% auf. Zudem sind EVA span- nungsrissbeständig . EVA weist die folgende allgemeine Formel (I) auf:

(Formel (I))

EVA im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt eine Dichte von 0,9 g/cm ³ bis 1,0 g/cm ³ (nach ISO 1183) auf. Die Streckspannung nach ISO 527 liegt insbesondere bei 4 bis 12 MPa, bevorzugt im Bereich von 5 MPa bis 10 MPa, besonders von 5 bis 8 MPa. Insbesondere geeignet sind solche EVA, welche eine Zugfestigkeit (nach ISO 527) von mehr als 12 MPa, insbesondere mehr als 15 MPa, und weniger als 50 MPa, insbesondere weniger als 40 MPa, besonders von 25 MPa oder weniger aufweisen. Die Reißdehnung (nach ISO 527) liegt insbesondere bei >30% oder >35%, besonders bei >40% oder 45%, bevorzugt bei >50%. Dabei liegt der Zug-E-Modul bevorzugt im Bereich von 35 MPa bis 120 MPA, besonders von 40 MPa bis 100 MPa, bevorzugt von 45 MPa bis 90 MPa, insbesondere von 50 MPa bis 80 MPa. Geeignete EVA werden beispielsweise von der Firma Axalta Coating Systems LLC unter dem Handelsnamen Coathylene ^® CB 3547 vertrieben .

Polymethylmethacrylat (PMMA) ist ein synthetischer, transparenter, thermoplastischer Kunststoff mit der folgenden allgemeinen Struktuformel (II) : (Formel (II))

Die Glasübergangstemperatur liegt abhängig von der Molmasse bei etwa 45 °C bis 130°C. Die Erweichungstemperatur beträgt bevorzugt 80 °C bis 120 °C, insbesondere 90 °C bis 110 °C. Das thermoplastische Copolymer zeichnet sich durch seine Beständigkeit gegenüber Witterung, Licht und UV-Strahlung aus.

PMMA im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt eine Dichte von 0,9 bis 1,5 g/cm ³ (nach ISO 1183), insbesondere von 1,0 g/cm ³ bis 1,25 g/cm ³ auf. Insbesondere geeignet sind solche PMMA, welche eine Zugfestigkeit (nach ISO 527) von mehr als 30 MPa, bevorzugt von mehr als 40 MPa, insbesondere mehr als 50 MPa, und weniger als 90 MPa, insbesondere weniger als 85 MPa, besonders von 80 MPa oder weniger aufweisen. Die Reißdehnung (nach ISO 527) liegt insbesondere bei < 10%, besonders bei <8%, bevorzugt bei <5%. Dabei liegt der Zug-E-Modul bevorzugt im Bereich von 900 MPa bis 5000 MPa, bevorzugt von 1200 bis 4500 MPa, insbesondere von 2000 MPa bis 4000 MPa. Geeignete PMMA werden beispielsweise von der Firma Ter Hell Plastics GmbH, Bochum, Deutschland, unter dem Handelsnamen 7M Plexiglas ^® Granulat angeboten :

EEAMA ist ein Terpolymer aus Ethylen-, Acrylester- und Maleinsäureanhydrid- Monomereinheiten. EEAMA weist einen Schmelzpunkt von etwa 102°C auf, in Abhängigkeit von der Molmasse. Bevorzugt weist es eine relative Dichte bei 20 °C (DIN 53217/ISO 2811) von 1,0 g/cm ³ oder weniger und 0,85 g/cm ³ oder mehr auf. Geeignete EEAMA werden beispielsweise unter dem Handelsnamen Coathylene ^® TB3580 von der Firma Axalta Coating Systems LLC vertrieben.

Bevorzugt umfasst das Verbundmaterial im Wesentlichen das Wasserstoffspeichermaterial sowie die Matrix. Der Gewichtsanteil der Matrix bezogen auf das Gesamtgewicht des Verbundmaterials beträgt bevorzugt 10 Gew.-% oder weniger, insbesondere 8 Gew.-% oder weniger, besonders bevorzugt 5 Gew.-% oder weniger und beträgt vorzugsweise wenigstens 1 Gew.-% und insbesondere wenigstens 2 Gew.-% bis 3 Gew.-%. Es ist wünschenswert, den Ge- wichtsanteil an der Matrix möglichst gering zu halten. Auch wenn die Matrix in der Lage ist, Wasserstoff zu speichern, so ist die Wasserstoffspeicherfähigkeit dennoch nicht so ausgeprägt wie die des Wasserstoffspeichermaterials selbst. Die Matrix ist jedoch notwendig, um einerseits eine gegebenenfalls auftretende Oxidation des Wasserstoffspeichermaterials gering zu halten oder vollständig zu vermeiden und einen Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Materials zu gewährleisten.

Es ist bevorzugt, dass die Matrix ein Polymer mit einer geringen Kristallinität ist. Durch die Kristallinität des Polymers können sich die Eigenschaften eines Materials erheblich verändern. Die Eigenschaften eines teilkristallinen Werkstoffes werden sowohl von den kristallinen als auch von den amorphen Bereichen des Polymers bestimmt. Dadurch ist ein gewisser Zusammenhang mit Kompositmaterialien zu sehen, die ebenfalls aus mehreren Substanzen aufgebaut sind. Beispielsweise nimmt bei Zunahme der Dichte die Dehnungsfähig- keit der Matrix ab.

Die Matrix kann auch in Form von Prepregs vorliegen. Prepreg ist die englische Kurzform für preimpregnated fibres (amerikanisch : preimpregnated fibers), zu deutsch : "vorimprägnierte Fasern". Prepregs sind mit einem Polymer vorim- prägnierte (englisch : pre-impregnated) textile Halbzeuge, die zur Herstellung von Bauteilen unter Temperatur und Druck ausgehärtet werden. Geeignete Polymere sind solche mit einer hochviskosen, jedoch nicht polymerisierten duroplastischen Kunststoffmatrix. Die gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugten Polymere können auch in Form eines Prepregs vorliegen.

Die im Prepreg enthaltenen Fasern können als reine unidirektionale Schicht, als Gewebe oder Gelege vorliegen. Die Prepregs können erfindungsgemäß auch zerkleinert werden und als Flakes oder Schnipsel zusammen mit dem hydrierbaren Material zu einem Verbundwerkstoff verarbeitet werden .

Das Polymer kann erfindungsgemäß entweder in Form einer Flüssigkeit vorlie- gen, welche mit dem hydrierbaren Material in Kontakt gebracht wird. Flüssigkeit bedeutet dabei, dass entweder das Polymer geschmolzen wird. Erfindungsgemäß ist jedoch auch umfasst, dass das Polymer in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst wird, wobei das Lösungsmittel nach Herstellung des Verbundmaterials wieder entfernt wird, zum Beispiel durch Verdunstung. Es ist jedoch auch möglich, dass das Polymer in Form eines Granulats vorliegt, welches mit dem hydrierbaren Material gemischt wird. Durch das Verdichten des Verbundmaterials erweicht das Polymer, so dass es zur Ausbildung der Matrix kommt, in welche das hydrierbare Material eingebettet ist. Wird das Polymer in Form von Teilchen, also als Granulat, eingesetzt, so weisen diese bevorzugt eine x ₅₀ -Teilchengröße (Volumenbasierte Teilchengröße) im Bereich von 30 pm bis 60 pm, insbesondere von 40pm bis 45 pm auf. Die x ₉₀ Teilchengröße liegt insbesondere bei 90 pm oder weniger, bevorzugt bei 80 pm oder weniger.

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

Vorzugsweise weist das Material Hohlkörper auf, zum Beispiel Partikel mit ein oder mehreren Aushöhlungen und oder mit einer Hohlform, beispielsweise eine Hohlfaser oder einen Extrusionskörper mit Hohlkanal. Der Begriff Hohlfaser beschreibt eine zylinderförmige Faser, die im Querschnitt einen oder mehrere durchgängige Hohlräume aufweist. Durch die Verwendung einer Hohlfaser, können mehrere Hohlfasern zu einer Hohlfasermembran zusammengefasst werden, wodurch eine Aufnahme und/oder Abgabe des Wasserstoffs aus dem Material auf Grund der hohen Porosität erleichtert werden kann.

Bevorzugt weist das hydrierbare Material eine bimodale Größenverteilung auf. Hierdurch kann eine höhere Schüttdichte und damit eine höhere Dichte des hydrierbaren Materials im Wasserstoffspeicher ermöglicht werden, wodurch die Wasserstoffspeicherkapazität, also die Menge an Wasserstoff, die im Speicher gespeichert werden kann, erhöht wird.

Das hydrierbare Material kann erfindungsgemäß wenigstens ein hydrierbares Metall und/oder wenigstens eine hydrierbare Metalllegierung umfassen, vorzugsweise daraus bestehen .

Als hydrierbare Materialien können auch zum Einsatz kommen :

- Erdalkalimetall- und Alkalimetallalanate,

- Erdalkalimetall- und Alkalimetallborhydride,

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

- Clathrate,

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

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

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

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

Die Wasserstoffspeicherung (Hydrierung) kann bei Raumtemperatur erfolgen. Die Hydrierung ist eine exotherme Reaktion. Die entstehende Reaktionswärme kann abgeführt werden. Im Gegensatz hierzu muss für die Dehydrierung Energie in Form von Wärme dem Hydrid zugeführt werden. Die Dehydrierung ist eine endotherme Reaktion.

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

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

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

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

Das hydrierbare Material (Wasserstoffspeichermaterial) liegt vorzugsweise in partikulärer Form (Partikel, Teilchen) vor. Die Teilchen weisen insbesondere eine Teilchengröße x ₅₀ von 20 pm bis 700 pm, bevorzugt von 25pm bis 500 pm, besonders von 30pm bis 400 pm, insbesondere von 50 pm bis 300 pm auf. Dabei bedeutet x50, dass 50% der Teilchen eine mittlere Partikelgröße aufweisen, die gleich oder kleiner dem genannten Wert ist. Die Teilchengröße wurde mittels Laserbeugung bestimmt, kann aber beispielsweise auch durch Siebanalyse erfolgen. Die mittlere Partikelgröße ist vorliegend die Gewichtsbasierte Partikelgröße, wobei die Volumenbasierte Partikelgröße vorliegend gleich ist. Angegeben ist hier die Teilchengröße des hydrierbaren Materials bevor es zum ersten Mal einer Hydrie- rung unterworfen wird . Während der Wasserstoffspeicherung treten Spannungen im Material auf, was dazu führen kann, dass während mehrerer Zyklen eine Verringerung der x ₅₀ Teilchengröße erfolgt.

Durch Verwendung weiterer Zusätze als Bindemittel und/oder als Gleitmittel für das zu extrudierende Material kann des Weiteren die Matrix porös ausgebildet sein. Diese zusätzlichen Bindemittel bzw. Gleitmittel können beispielsweise beim Verfestigen des Extrudats verdampfen und können zum Extrudie- ren einen erhöhten Anteil und später wieder einen verringerten Anteil (durch Entfernen) aufweisen. Neben Niedertemperaturhydriden können auch Materia- len für Mitteltemperaturhydride extrudiert werden (mit oder ohne Matrixmaterial). Genauso können aber auch Hochtemperaturhydride, zu denen insbesondere auch Magnesium zählt, verwendet werden. Eventuell ist es zweckmäßig, oxidationsempfindliche Hydride unter Schutzgas zu extrudieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zu extrudierende Material beispielweise Partikel, Granulen, Fasern, vorzugsweise geschnittene Fasern, Flakes und/oder sonstige Körper mit sonstigen Geometrien, die sich bevor- zugt in dem hergestellten Extrusionsprofil auch wiederfinden lassen. Insbesondere kann das extrudierte Material auch plattenförmig ausgebildet werden, zum Beispiel eine plattenförmige Komponente bilden. Durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien der extrudierten Komponente kann das zu extrudierende Material in einer Vielzahl an unterschiedlichen Wasserstoffspei- ehern verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest eine extrudierte Komponente ein hydrierbares Material auf, wobei das extrudierte hydrierbare Material vorzugsweise einen Profilquerschnitt aufweist, der zumindest eine Durchströmungsöffnung besitzt. Das hydrierbare Material kann bevorzugt den Wasserstoff aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Querschnitt der Komponente derart hergestellt wird, dass dieser verschiedene Funktionen aufweisen kann . In einer bevorzugten Ausführungsform weist die extrudierte Komponente neben einem primär wärmeleitenden Bereich, einem primär wasserstoff- speichernden Bereich und/oder einem primär gasdurchlässigen/-führenden Bereich auf. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die extrudierte Komponente gute Eigenschaften für einen Wasserstoffspeicher aufweist. Durch den primär wärmeleitenden Bereich kann Wärme zu oder abgeführt werden, durch den wasserstoffspeichernden Bereich kann der Wasserstoff gespeichert und auch wieder abgegeben werden, und durch den gasdurchlässigen Bereich kann sichergestellt werden, dass Wasserstoff zu und von dem wasserstoffspeichernden Bereich geführt werden kann. Beispielweise kann der wasserstoffspeichernde Bereich in einem Inneren der extrudierten Komponente angeordnet sein und eine höhere Porosität aufweisen als ein weiter außen in einem äußeren Bereich angeordnete gasdurchlässige bzw. wärmeleitende Bereich. Der wärmeleitende Bereich kann beispielweise an einer Außenseite der extrudierten Komponente angeordnet sein, um die entstehende Wärme schneller an die Umgebung abführen zu können. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die extrudierte Komponente nur eine der genannten Primärfunktionen wahrnimmt, nämlich Wasserstoffspeicherung, Gasführung und Wärmeleitung . Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest zwei Primärfunktionen durch die extrudierte Komponente wahrgenommen werden, zum Beispiel Wärmeleitung und Gasdurchführung. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn eine gasdurchlässige Schicht in einem Inneren des Wasserstoffspeichers angeordnet ist, vorzugsweise sich zu einer inneren Wasserstoffgas-Verteilerstruktur erstreckt.

Es ist bevorzugt, dass zumindest eine der extrudierten Komponenten eine wärmeleitende Eigenschaft aufweist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei der Hydrierung und/oder Dehydrierung des hydrierbaren Materials ein Wärmetransport stattfindet. Beispielweise besteht die Möglichkeit, verschiedene Komponenten zu extrudie- ren und diese später für den Wasserstoffspeicher zusammenzusetzen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine erste extrudierte Komponente in eine zweite extrudierte Komponente hineingesteckt oder auch eingelegt wird . Auch können verschiedene wie auch gleiche extrudierte Komponenten übereinander angeordnet, insbesondere aufeinander gelegt werden. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die extrudierten Komponenten in Form von Teilformen zu einem Ganzen zusammengesetzt werden. Bei einem Zusammensetzen von extrudierten Komponenten besteht die Möglichkeit, zwischen dieses noch ein weiteres Material anzuordnen, zum Beispiel eine Lage, ein Gewebe, ein Vlies oder sonstiges.

Weiterhin kann die extrudierte Komponente eine Beschichtung aufweisen, welche das hydrierbare Material umhüllt, so dass das hydrierbare Material bei- spielsweise vor Oxidation geschützt ist. So kann das extrudierte hydrierbare Material nach der Extrusion mit einem Binder und/oder einer Schutzschicht versehen werden, beispielsweise durch Beschichten. Weiterhin kann der Wasserstoff ebenfalls und/oder zusätzlich in der Beschichtung gespeichert werden, wodurch eine größere Menge an Wasserstoff gespeichert werden kann.

Vorzugsweise ist die extrudierte, beschichtete Komponente zumindest teilweise wasserstoffdurchlässig. Auf diese Weise kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass das hydrierbare Material von einer Beschichtung umgeben und Wasserstoff über die Beschichtung an das hydrierbare Material weitergeleitet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtung der extrudierten Komponente diffusionsoffen für Wasserstoff. Es kann somit ein Austausch von Wasserstoff des Materials mit dem umgebenden Medium, wie einem Fluid, stattfinden. Vorzugsweise weist die Beschichtung ein Polymer auf. Insbesondere kann die Beschichtung selbst wasserstoffspeichernd sein. So kann zum Beispiel ein Ethylen eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine Titan-Ethylen-Verbindung ge- nutzt. Diese kann gemäß einer Ausgestaltung bis zu 14 Gew.-% Wasserstoff speichern.

Der Begriff Polymer beschreibt eine chemische Verbindung aus Ketten- oder verzweigten Molekülen, sogenannte Makromoleküle, die wiederum aus gleichen oder gleichartigen Einheiten, den sogenannten konstitutionellen Repetiereinheiten oder Wiederholeinheiten, bestehen. Synthetische Polymere sind in der Regel Kunststoffe. Durch die Verwendung mindestens eines Polymers können dem Material optische, mechanische, thermische und/oder chemische Eigenschaften zugewiesen werden. Beispielsweise kann das Material durch das Polymer eine gute Temperaturbeständigkeit, eine Resistenz gegenüber das umgebende Medium, eine gute Leitfähigkeit, eine gute Wasserstoffaufnahme- und Speicherfähigkeit oder andere Eigenschaften aufweisen, welche sonst ohne das Polymer nicht möglich wären. Es können auch Polymere zum Einsatz kommen, die zum Beispiel keine Speicherung von Wasserstoff aber dafür eine hohe Dehnung ermöglichen, beispielsweise Polyamid . Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung ein Polymer ist, vorzugsweise mit einer geringen Kristallinität und/oder geringen Dichte. Durch die Kristallinität des Polymers können sich die Eigenschaften eines Materials erheblich verändern. Die Eigenschaften eines teilkristallinen Werkstoffes werden sowohl von den kristallinen als auch von den amorphen Bereichen des Polymers bestimmt. Dadurch ist ein gewisser Zusammenhang mit Kompositmaterialien zu sehen, die ebenfalls aus mehreren Substanzen aufgebaut sind. Beispielsweise nimmt bei Zunahme der Dichte die Dehnungsfähigkeit der Beschichtung ab.

Vorzugsweise ist die Beschichtung soweit elastisch, dass eine Dehnung wie auch eine Schrumpfung beim Hydrieren und Dehydrieren kompensiert wird. Aufgrund von Parametern des Wasserstoffspeichers, beispielsweise Druck und/oder Temperatur, kann es vorkommen, dass die Beschichtung beim Hydrieren und Dehydrieren gedehnt oder geschrumpft wird, so dass die Beschich- tung beschädigt wird . Das Ausdehnen oder Schrumpfen der Beschichtung kann dabei während des Hydrierens oder Dehydrierens geschehen. Aus diesem Grund kann die Beschichtung eine Elastizität aufweisen, welche den Einflüssen der Parameter beim Hydrieren und Dehydrieren entgegenwirkt.

Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung ein Polymer ist, welches zumindest ein Additiv aufweist zur Vermeidung eines Kettenabbaus, insbesondere aufgrund thermischer Einflüsse. Durch die Zugabe von Additiven kann der Beschichtung verbesserte Eigenschaften gegenüber dem Medium und/oder äußeren Einflüs- sen im Wasserstoffspeicher zugewiesen werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffspeichers, wobei zumindest teilweise ein oder mehrere Komponenten des Wasserstoffspeichers mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt werden. Die Komponenten des Wasserstoffspeichers können dabei direkt im Inneren des Wasserstoffspeichers extrudiert sein, weiterhin ist es möglich, dass die Komponenten erst in eine Patrone extrudiert werden, welche in einem weiteren Arbeitsschritt in den Wasserstoffspeicher eingeführt werden. Bei dem Extrusionsverfahren können unterschiedliche Extruder eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Kolbenextruder verwendet werden. Bei dieser Bauform wird der Druck mittels eines Kolbens erzeugt. Kolbenextruder werden vor allem eingesetzt, wenn sich das zu verarbeitende Material nicht mittels Schneckenextruder verarbeiten lässt oder ein häufiger Produktwechsel durch- geführt werden soll. Auch andere Materialien, die empfindlich auf hohe Scherkräfte reagieren, sind durch Kolbenextrusion besser produzierbar. Kolbenextruder können schnell gereinigt werden und haben nur wenig Kontaktfläche zur Extrusionsmasse. Durch Einsetzen von großen Kolbendurchmessern und Zylinderlängen kann auch eine semikontinuierliche Produktion betrieben wer- den. Auch das Parallelschalten von zwei Kolbenextrudern kann dies noch optimieren. Weiterhin kann ein Schneckenextruder verwendet werden. Bei dieser Bauform wird der Druck mittels einer Schneckenwelle, auch Schnecke genannt, erzeugt. Sie steckt in dem so genannten Schneckenzylinder, dessen Nenndurchmesser gleich dem Außendurchmesser der Schnecke ist. Am vorderen Ende des Schneckenzylinders befindet sich die formgebende Auslassöffnung. Am hinteren Ende des Zylinders befindet sich der Antrieb, in den meisten Fällen ein Elektromotor mit Getriebeeinheit, der für die Rotation der Schnecke sorgt. Die zu verarbeitenden Materialien werden der Schnecke meist kontinuierlich über einen Trichter von oben zugeführt. Entscheidend ist bei mehreren Komponenten die exakte und reproduzierbare Dosierung. Man unterscheidet in Abhängigkeit vom Regelungsmechanismus zwischen gravimetri- schen und volumetrischen Dosierungen. Weitere Komponenten können über Seitenbeschickung, Nadelventile etc. in den Schneckenzylinder eingebracht werden . Die Schnecke selbst wird im Allgemeinen in drei Zonen aufgeteilt, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Im hinteren Bereich des Schneckenzylinders befindet sich die sogenannte Einzugszone. In dieser wird das zu ex- trudierende Material, welches beispielsweise als Feststoff in Form von Granulat oder Pulver vorliegt, über einen Trichter eingespeist und gegebenenfalls aufgeschmolzen. Durch die Drehung der Schnecke wird das Material weiterbefördert. An diese schließt sich die Kompressionszone an, in der das Material durch die verringerte Gangtiefe der Schnecke weiter verdichtet und damit der für den Austrag im Werkzeug notwendige Druck aufgebaut wird . Abschließend sorgt die Austragszone für einen homogenen Materialstrom zum Werkzeug hin. Weiterhin kann ein Schneckenextruder besonders gehärtet sein, so dass ein Schneckenextruder anstatt eines Kolbenextruders verwendet werden kann . Weiterhin kann ein Schneckenextruder zwei oder mehrere parallele Schnecken aufweisen, welche unterschiedliche Materialien zur Düse befördern, so dass die unterschiedlichen Materialien an der Düse zusammen aus der Düse befördert werden. Auch eine Kombination eines Schneckenextruders und eines Kolbenextruders ist möglich. Dabei kann die Schneckenwelle starr angeordnet sein und das Material wird durch einen pressenden Kolben über die Schneckenwelle zur Düse gefördert.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung können Koextruder eingesetzt werden, mit denen mehrere Materialströme gleichzeitig extrudiert werden. Die unterschiedlichen Materialströme haben dabei unterschiedliche Funktionen für die wasserstoffspeichernde Komponente des Wasserstoffspeichers (wasserstoffspeichernde Funktion und/oder wärmeleitende Funktion und/oder gasführende Funktion, wie oben beschrieben). Anstelle eines Koextruders können aber auch mehrere hintereinander geschaltete Extruder eingesetzt werden, über die ein oder mehrere Materialen auf das vom jeweils vorherigen Extruder erzeugte Extrudat aufextrudiert wird/werden.

Es ist bevorzugt, dass zumindest ein hydrierbares Material extrudiert wird zur Bildung einer wasserstoffspeichernden Komponente des Wasserstoffspeichers, wobei das hydrierbare Material zusammen mit zumindest einem weiteren Material extrudiert wird, wobei dem weiteren Material eine weitere Funktion im Wasserstoffspeicher zukommt. Das weitere Material kann beispielsweise ein Polymer sein. Weiterhin kann eine weitere Funktion eine Gasführungsfähigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die extrudierte Komponente in Form einer der folgenden Geometrien umfassend eine Lage, einen Film, einen profilierten Querschnitt und/oder eines strangförmigen Profils hergestellt. Weiterhin kann die extrudierte Komponente eine Sternform aufweisen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer Komponente eines Wasserstoffspeichers, aufweisend eine Matrize und zumindest eine Druckvorrichtung, vorzugsweise einen Kolben oder eine Schnecke, zum Aufprägen einer Druckkraft auf zumindest ein durch die Matrize durchzupressendes Material des Wasserstoffspeichers, wobei die Extrusionsvorrichtung zumindest eine Zuführung des durchzupressenden Materials des Wasserstoffspeichers zur Matrize aufweist.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass zumindest zwei Zuführungen unterschiedli- eher Materialien des Wasserstoffspeichers vorgesehen sind. Dadurch kann die extrudierte Komponente zumindest gleichzeitig mit zwei verschiedenen Materialien hergestellt werden. Auch kann zumindest eine Zuführung für ein Schutzgas vorgesehen sein. Mittels Schutzgas kann beispielsweise eine Oxida- tion verhindert werden.

Bevorzugt kann ein viskoelastisches Fluid hergestellt werden, welches durch den Extruder geführt wird . Diese kann zum Beispiel durch Aufschmelzen von einem der genannten Polymere erfolgen, durch Nutzung von einem Lösungsmittel oder in sonstiger Weise. In das viskoelastische Fluid kann sodann ein wasserstoffspeicherndes Material, insbesondere Metall zugefügt werden, so dass eine wasserstoffspeichernde Komponente extrudierbar ist. Vorzugsweise werden Partikel jeglicher Art, Fasern und sonstige Ausgestaltungen von wasserstoffspeicherndem Material beigefügt, vorzugsweise solche wie hier in der Anmeldung schon beschrieben. Der Anteil an wasserstoffspeicherndem Material in einem Extrudat beträgt vorzugsweise zwischen 15 Vol-% und 55 Vol-%, wobei diese unterschiedlich sein kann, zum Beispiel auch von einer Größenver- teilung des wasserstoffspeichernden Materials abhängen kann. Die Schnecke ist bevorzugt mit einer Hartmetallbeschichtung zum Schutz gegen abrasive Metallpartikel versehen. Die Schnecke kann auch aus einem Hartmetall mit geringer Abrasivneigung gegenüber Metallpartikel bestehen. Beispielsweise kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Extrusionsvorrichtung eine Handvorrichtung ist. Dieses ermöglicht die händige Befüllung eines Behälters, der später als Wasserstoffspeicher eingesetzt wird .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Extrusionsvorrichtung eine Befüllstation aufweist, die mit Kartuschen bestückt ist, die nach Befüllung als wasserstoffspeichernder Druckbehälter eingesetzt werden.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Extrusionsvorrichtung einen ersten und einen zweiten Kolben aufweist, die abwechselnd betreibbar sind, zum zumindest annähernd kontinuierlichen Herstellen einer extrudierten Komponente des Wasserstoffspeichers. Weiterhin können mehrere Extruder gleichzeitig verwendet werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die extrudierte Komponente nochmals verpresst wird. Vorzugsweise kann die extrudierte Komponente in Schichten angeordnet und zusammen zu einem Verbundkörper verpresst werden. Die Schichten können dabei unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So kann beispielsweise eine erste Schicht eine Gasführung aufweisen, so dass der Wasserstoff besser zu dem Material hingeleitet oder von dem Material weggeleitet werden kann, eine zweite Schicht kann eine verbesserte Temperaturbeständigkeit aufweisen und eine dritte Schicht kann das Material zur Speicherung des Wasserstoffs sein. Die unterschiedlichen Schichten können dabei jeweils Partikel, Granulen, Fasern, vorzugsweise geschnittene Fasern, Flakes und/oder aus sonstigen Geometrien ausgebildet sein. Granulen sind hierbei vorzugsweise als derartige Körper zu verstehen, die zum Beispiel zwei oder mehr Teilkörper gleicher oder unterschiedlicher Größe aufweisen, die gleiche aber auch zumindest zwei unterschiedliche Materialien aufweisen, wobei die Teilkörper als Granulat mittels Granulieren zusammengefügt sind .

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

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer extrudierten Komponente eines Wasserstoffspeichers, Fig. 2 einen beispielhaften schematischen Querschnitt durch eine extrudierte Komponente des Wasserstoffspeichers, Fig. 3 eine Übereinanderlagerung von zwei extrudierten Schichten unterschiedlicher Materialzusammensetzung zum Einsatz in einem Wasserstoffspeicher, Fig. 4 eine weitere schematische Ansicht einer zweiten Extrusionsvorrichtung zur Herstellung einer extrudierten Komponente direkt in einen Behälter, der später als Wasserstoffspeicher genutzt wird.

Fig. 1 zeigt eine erste Extrusionsvorrichtung 1 in einer schematisch vereinfachten Darstellung. In einem Vorratsbehälter 2 befindet sich das zu extrudie- rende Material 3. Sodann kann es einem Extruder 4 zugeführt werden, hier einem Schneckenextruder. Durch eine Matrize 5 hindurchgepresst, wird die so extrudierte Komponente 6 als quasi unendliche Extrusionskomponente beispielweise auf einem Förderband 7 weitertransportiert. Es können sich hiernach direkt oder nachfolgend nach einer ersten Bearbeitung wie einem Schneiden in Teile ein oder mehr Bearbeitungsstationen anschließen. So ist zum Beispiel eine Beschichtungsstation 8 vorgesehen. Mittels dieser kann auf eine Oberfläche der extrudierten Komponente 6 eine Beschichtung aufgetragen werden, vorzugsweise eine Schutzschicht gegen Oxidation. Weiterhin kann eine Behandlungsstation vorgesehen werden, durch die zum Beispiel Feuchtigkeit, Bindemittel oder andere Stoffe aus der extrudierten Komponente 6 entfernt wird/werden. Außerdem kann auch ein Härtevorgang in Folge von z. B. Reaktionsharzen oder dergleichen -komponenten ablaufen. Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Querschnittsansicht einer extrudierten Komponente 6. Diese kann so, wie dargestellt, rund sein, aber auch eckig oder in sonstiger Weise als extrudiertes bzw. stranggepresstes Profil ausgeformt sein. Die Querschnittsfläche weist beispielsweise Kanäle 10 auf, die durch verschlossene Bereiche 9 (Formkerne / Dorne) in der Öffnung der Matrize 5 ent- standen sind . Hierbei kann es sich zum Beispiel um gasführende Kanäle handeln oder auch um Kanäle, die mit einem anderen Material noch zu befüllen sind. So kann zum Beispiel die extrudierte Komponente weiter be- und/oder verarbeitet werden, zum Beispiel durch Hinzufügen von weiterem Material. Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung von Schichten einer extrudierte Komponenten, wobei Schichten 11 und 12 direkt übereinander liegend angeordnet sind . Die erste Schicht 11 und die zweite Schicht 12 sind beispielweise mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen jeweils durch einen gemeinsamen Extruderkopf bzw. Matrize 5 koextrudiert oder zeitlich aufeinander folgend über mehrere Extruderköpfe bzw. Matrizen 5 aufeinander extrudiert.

Fig. 4 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine zweite Extrusionsvorrichtung 13. Hierbei werden zum Beispiel über eine Transportvorrichtung 14, hier in Form eines Transportbandes, mehrere Behälter 15 zugeführt, die mit dem zu extrudierenden Material 16 gefüllt werden. Nach der Befüllung können die Behälter verschlossen werden, was durch jeweiliges Aufsetzen einer Verschlusskappe 17 schematisch dargestellt ist. Die geschlosse- nen Behälter 15 können zum Beispiel als Kartuschen in einem Wasserstoffspeicher bzw. als Wasserstoffspeicher selbst eingesetzt werden. Neben einem einzigen Material 16 oder einer einzigen Materialzusammensetzung können auch verschiedene Materialien eingefüllt werden, beispielswiese auch abwechselnd über verschiedene Extruder, bis der jeweilige Behälter 15 gefüllt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich alternativ auch durch eine oder mehrere der nachfolgend genannten Merkmalsgruppen beschreiben, wobei ein oder mehrere Merkmale einer Gruppe mit ein oder mehreren Merkmalen mindestens einer anderen Gruppe kombiniert werden können. Auch lassen sich diese Merkmale und Merkmalsgruppen mit den weiter oben beschriebenen Merkmalen anderer erfindungsgemäßer Ausgestaltungen kombinieren.

Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherkomponente, die ein Wasserstoffspeichermaterial aufweist, wobei bei dem Verfahren

ein Extruder (4) mit einer eine Auslassöffnung aufweisenden Matrize

(5) bereitgestellt wird und das Wasserstoffspeichermaterial (3) mittels des Extruders (4) als Profilkörper (6) mit einem über seiner Länge gleichbleibenden Profilquerschnitt hergestellt wird . 2. Verfahren nach Ziffer 1, wobei die Auslassöffnung der Matrize (5) in mindestens einem Teilbereich (9) beispielsweise durch einen Formdorn geschlossen ist und zur Erzeugung von den Profilkörper (6) durchziehenden Kanäle (11) dient. 3. Verfahren nach Ziffer 1 oder 2, wobei das extrudierte Material des Profilkörpers (6) zumindest teilweise durchströmbar ist, und zwar zumindest für Wasserstoff.

4. Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 3, wobei das extrudierte Material zur Herstellung des Profilkörpers (6) neben dem Wasserstoffspeichermaterial ein Matrixmaterial aufweist, in das das Wasserstoffspeichermaterial eingebettet ist und wobei beide Materialien miteinander vermischt extru- diert werden. 5. Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 4, wobei das Wasserstoffspeichermaterial mit oder ohne Matrixmaterial zusammen mit mindestens einem wärmeleitenden und/oder einem zumindest nach Erstarrung/Verfestigung oder Nachbehandlung des extrudierten Materials von Fluid, nämlich Flüssigkeit oder Gas, durchströmbarem weiteren Material koextrudiert wird oder wobei dieses oder diese weiteren Materialen auf jeweils extrudiertes

Material in einem oder mehreren Schritten aufextrudiert wird .

6. Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 5, wobei das Wasserstoffspeichermaterial ein Nieder- und/oder Mittel- und/oder Hochtemperaturhydrid aufweist. Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 6, wobei das zu extrudierende Material und das extrudierte Material einer Schutzgasatmosphäre ausgesetzt wird .

Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 7, wobei das Wasserstoffspeichermaterial vermischt und zusammen mit einem Matrixmaterial extrudiert wird, wobei das Matrixmaterial zumindest nach Erstarren/Verfestigung und/oder nach einer Behandlung und/oder nach einer Ausgasung porös und somit gasdurchlässig ist.

Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 8, wobei der Profilkörper (6) durch Trennen in Teilabschnitte aufgeteilt wird und wobei mehrere Teilabschnitte in einen Druckbehälter eines Wasserstoffspeichers verbracht, insbesondere gestapelt oder auf andere Weise geordnet eingebracht werden.

. Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 9, wobei ein Druckbehälter für einen Wasserstoffspeicher bereitgestellt wird und der Druckbehälter einen Aufnahmeraum ausweist, der über seine Länge einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, der im Wesentlichen gleich groß wie der Profilquerschnitt des extrudierten Profilkörpers (6) ist.

Verfahren nach Ziffer 10, wobei der Profilkörper nach Abschneiden einer der Länge des Aufnahmeraums des Druckbehälters im Wesentlichen gleichenden Länge in den Druckbehälter eingebracht wird oder wobei das extrudierte Material in den Aufnahmeraum des Druckbehälters hinein extrudiert wird .

Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 11, wobei der Profilkörper (6) die Form eines Streifens oder Bandes, eines Films, einer Faser oder dergleichen aufweist und/oder einen profilierten oder strangförmigen Querschnitt mit oder ohne Kanäle aufweist. Bezugszeichenliste

1 erste Extrusionsvorrichtung

2 Vorratsbehälter

3 zu extrudierendes Material

4 Extruder

5 Auslassöffnung aufweisende Matrize

6 so extrudierte Komponente, extrudierter Profilkörper

7 Förderband

8 Beschichtungsstation

9 Querschnittsansicht, Teilbereich

10 Kanäle

11 erste Schicht

12 zweite Schicht

13 Extrusionsvorrichtung

14 Transportvorrichtung

15 geschlossener Behälter

16 zu extrudierendes Material

17 Verschlusskappe