Wasserstoffspeicherung

Aktuell herrscht großes Interesse an der Verwendung von Festkörpermaterialien für die Wasserstoffspeicherung, und demzufolge auch in die Charakterisierung der Eigenschaften der Wasserstoffsorption dieser Materialien.

Es gibt drei Haupttechniken die zur Bewertung der Kapazität von Wasserstoffspeichern und der Sorptionseigenschaften von Materialien verwendet werden können:
Gravimetrisch, volumetrisch isotherme Bestimmung und temperaturprogrammierte Desorption (TPD), auch bekannt als Thermische Desorptionsspektroskopie (TDS).

HIDEN  ISOCHEMA bietet Produkte die alle drei Techniken verwendet und verfügt darüber hinaus über eine umfangreiche firmeninterne Expertise und Erfahrung in der Leistungsfähigkeit von Wasserstoffsorptionsmessungen. 

Wasserstoffspeicherung - Produkte: IGA-001 , IGA-003 , HTP1-V , HTP1-S

IGA-001
Das IGA-001 wurde ursprünglich entwickelt um die Wasserstoffaufnahme-Isothermen zu bestimmen durch Verwendung der gravimetrischen Methode um die Genauigkeit von PCT Isothermen-Daten im Vergleich zu konventionellen Methoden zu verbessern [1]. Der Analysator hat eine Gefäßkonstruktion für UHV kann aber auch hohen Drücke und Temperaturen widerstehen, wie sie bei Untersuchungen von Speichermedien inklusive wiederaufladbaren Metallhybriden  [1-5], Nitriden [6], nanostrukturierte Kohlenstoffe [7-9], Metall-organische Strukturen (MOFs) [10,11], Zeolithe [12,13], und mikroporöse Polymere [14,15]. Es wurde speziell zur Messung der Adsorption von Wasserstoff von mikroporösen Materialien entwickelt, die eine Entgasung im Hochvakuum benötigen.
Der Anwendungsbereich umfasst die Wasserstoff-Speicherkapazität, automatischer Bestimmung der Isothermen bei einer oder mehreren Temperaturen, kinetische Echtzeit-Analyse inklusive Hydridisierungsanalyse  (Phasenübergang), PCI und der Fähigkeit Analysen zur Oberflächenbedeckung durchzuführen, wie z. B. Beurteilung der Versprödung.
Die IGA-003 Geräte erweitern den Anwendungsbereich um die Fähigkeit zur Messung von Verunreinigungseffekten und man kann darüber hinaus TPD-MS Experimente durchführen.  

HTP1-V
Das HTP1-V ist ein volumetrisches System welches eine unübertroffene Genauigkeit in der Bestimmung von Druckbasierten Isothermen (PCIs) und Exzess-Adsorptionsisothermen bei erhöhten Drücken. Das System wird mittels der HTPwin Software angesteuert, welche die automatische Messung von Isothermen über eine Vielzahl von Messparametern erlaubt, bietet aber auch einzigartige Fähigkeiten wie die Messung der isobarischen Kinetik durch Verwendung eines Massenflussreglers (MFC). Die Integration eines MFC-Signals stellt Informationen über die Auf- und Entladung des Materials über die Zeit zur Verfügung, bei fest eingestelltem Druck um die Leistungsfähigkeit des Materials unter realen Bedingung nachzuahmen.

HTP1-S
Das HTP1-S ist ein thermischer Desorptions-Analysator der die Aufnahme eines Wasserstoff-Desorptionsspektrums über einen weiten Temperaturbereich erlaubt, von sehr kleinen Probengrössen. Das HTP1-S offeriert aber auch die Möglichkeit von volumetrischen Messungen, die es erlauben zuerst das thermische Desorptionsspektrum zu bestimmen und darauf folgend die Absorptions-Isothermen. Das thermische Desorptionsspektrum wird unter Zuhilfenahme eines Massenflussreglers erstellt, dessen Signal durch den Fluß eines Kalibriergasgemisches kalibriert wird. Die Verwendung eines Quadrupole- Massenspektrometers gestattet es dem Nutzer eine Vielzahl weiterer Operation vorzunehmen, wie die Überwachung der Entgasung der Proben während des Aktivierungsprozesses und die Erkennung von möglichen Zersetzungsprodukten im Prozess der Dehydrierung. Das HTP1-S wurde kürzlich verwendet zur Gewinnung von TDS Daten von nanostrukturierten Mg-H₂-Materialien [16].

Die angeführten Referenzen beziehen sich  auf Daten die mit Hiden Isochema Produkten zur Charakterisierung von Materialien zur Wasserstoffspeicherung aufgenommen wurden.

Produktinformationen

IGA-001
IGA-003
HTP1-V
HTP1-S

Applikationsinformationen

Artikel 118    The Characterisation of Gas Storage Media using the IGA System
Artikel 125    The Activation of LaNi₅-H

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Referenzen

[1] Experimental Determination of Sorption-Desorption Isotherms by Computer-Controlled Gravimetric Analysis
M. J. Benham and D. K. Ross
Zeitschrift für Physikalische Chemie NF  163 (1989) S25

[2] The Measurement of Concentration-Dependent Hydrogen Diffusion Coefficients in the Solid-Solution Alloy Pd-Y
P. R. Stonadge, M. J. Benham and D K Ross
Separation Technology, Ed E F Vansant (Elsevier) (1994) 129

[3] Enhanced Hydrogen Sorption Capacities and Kinetics of Mg₂Ni Alloys by Ball-milling with Carbon and Pd Coating
R. Janot, L. Aymard, A. Rougier, G.A. Nazri, J.M. Tarascon
Journal of Alloys and Compounds, 356 (2003) 438-441

[4] Hydrogenation Properties of Nanocrystalline Mg- and Mg₂Ni-Based Compounds Modified with Platinum Group Metals (PGMs)
O. Gutfleisch, N. Schlorke-de Boer, N. Ismail, M. Herrich, A. Walton, J. Speight, I. R. Harris, A. S. Pratt, A. Züttel
Journal of Alloys and Compounds 356-357 (2003) 598-603

[5] Fast Hydrogen Sorption Kinetics for Ball-Milled Mg₂Ni Alloys
R. Janot, L. Aymard, A. Rougier, G. A. Nazri, J. M. Tarascon
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 65 (2-3), (2004) 529-534

[6] Interaction of Hydrogen with Metal Nitrides and Imides
P. Chen, Z. Xiong, J. Luo, J. Lin and K. L. Tan
Nature 420 (2002) 302-304

[7] Large Cryogenic Storage of Hydrogen in Carbon Nanotubes at Low Pressures
B. K.Pradhan, A. Harutyunyan, D. Stojkovic, P. Zhang, M. W. Cole, V. Crespi, H. Goto, J. Fujiwara and P. C. Eklund
Journal of Materials Research 17 (2002) 2209-2222

[8] Hydrogen Adsorption on a Single-Walled Carbon Nanotube Material : A Comparative Study of three different Adsorption Techniques
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[12] Hydrogen Adsorption in Zeolites A, X, Y and RHO
H. W. Langmi, A. Walton, M. M. Al-Mamouri, S.R. Johnson, D. Book, J. D. Speight, P. P. Edwards, I.Gameson, P. A. Anderson and I. R. Harris
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[13] Hydrogen storage in ion-exchanged zeolites
H. W. Langmi, D. Book, A. Walton, S. R. Johnson, M. M. Al-Mamouri, J. D. Speight, P. P. Edwards, I. R. Harris, P. A. Anderson
Journal of Alloys and Compounds 404-406 (2005) 637-642

[14] Towards polymer-based hydrogen storage materials: engineering ultramicroporous cavities within polymers of intrinsic microporosity
N. B. McKeown, B. Gahnem, K J Msayib, P. M. Budd, C. E. Tattershall, K. Mahmood, S. Tan, D. Book, H. W. Langmi, A. Walton
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[15] Hydrogen adsorption in microporous hypercrosslinked polymers
J- Y. Lee, C. D. Wood, D. Bradshaw, M. J. Rosseinsky, A. I. Cooper
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[16] Hydrogen desorption studies of the Mg₂₄Y₅-H system: Formation of Mg tubes, kinetics and cycling effects
C. Zlotea, M. Sahlberg, S. Özbilen, P. Moretto, Y. Andersson
Acta Materialia 56(11) (2008) 2421-2428