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DE102005010700A1 - Verfahren zur Synthese von Verbindungen - Google Patents

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DE102005010700A1
DE102005010700A1 DE102005010700A DE102005010700A DE102005010700A1 DE 102005010700 A1 DE102005010700 A1 DE 102005010700A1 DE 102005010700 A DE102005010700 A DE 102005010700A DE 102005010700 A DE102005010700 A DE 102005010700A DE 102005010700 A1 DE102005010700 A1 DE 102005010700A1
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DE
Germany
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grinding
pressure
mill
lid
mill according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102005010700A
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English (en)
Inventor
Ferdi SCHÜTH
Borislav Bogdanovic
Michael Felderhoff
Jose M. Bellosta V. Colbe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Original Assignee
Studiengesellschaft Kohle gGmbH
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Publication date
Application filed by Studiengesellschaft Kohle gGmbH filed Critical Studiengesellschaft Kohle gGmbH
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Priority to US11/817,998 priority patent/US20080156909A1/en
Priority to JP2008500037A priority patent/JP2008536782A/ja
Priority to CA002601012A priority patent/CA2601012A1/en
Priority to PCT/DE2006/000367 priority patent/WO2006094480A1/de
Priority to EP06722538A priority patent/EP1858799A1/de
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Synthese von Verbindungen, in welchem Feststoffe mit einem oder mehreren Gasen zur Reaktion gebracht werden, beansprucht, in welchem die Feststoffe in Gegenwart des Gases oberhalb von Atmosphärendruck vermahlen werden. Zur Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise eine Mühle mit einem das Mahlgut (10) aufnehmenden Mahlraum (1) verwendet, in welcher der Mahlraum (1) auch gegenüber großen Innendrücken (P¶1¶) druckdicht verschließbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Verbindungen, in welchem Feststoffe mit einem oder mehreren Gasen zur Reaktion gebracht werden, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffspeichermaterialien in Form von komplexen Metallaluminiumhydriden, sowie eine Mühle, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
  • Zur Speicherung von Wasserstoff werden heute in der Technik vorwiegend die Methoden der Speicherung als komprimiertes Gas in Druckbehältern, bei Normaldruck in Gasometern sowie bei tiefen Temperaturen (≤ 20 K) als flüssiger Wasserstoff angewandt.
  • In der internationalen Patentanmeldung WO97/03919 wird ein Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff offenbart. Dieses Verfahren soll insbesondere für den Einsatz Wasserstoffs als Energieträger (Brennstoff) angewendet werden. Es beruht auf der reversiblen thermischen Dissoziation von Metallhydriden (MHn). Außer zur H2-Speicherung für stationäre oder mobile Zwecke, lassen sich reversible Metallhydrid-Metallsysteme für eine Reihe weiterer potentieller oder bereits realisierter Anwendungen, wie Wasserstoff-Abtrennung, Wasserstoff-Reinigung und -Komprimierung, Wärmespeicherung, Wärmeumwandlung und Kälteerzeugung (Wärmepumpen) und als Elektroden für elektrische Batterien technisch nutzen. MHn + Wärme ⇌ + n/2 H2 (1)M = Metall, Metallegierung, intermetallische Verbindung
  • Die reversible H2-Speicherung in Form von Metallhydriden hat gegenüber konventionellen Speichermethoden mehrere Vorteile. Metallhydride weisen gegenüber komprimiertem H2-Gas erhebliche Vorteile auf in Bezug auf die erreichbare volumetrische Speicherdichte. Außerdem besitzen Metallhydride den Sicherheitsvorteil, daß ihr Wasserstoffdissoziationsdruck im Vergleich zur gleichen Konzentration von Wasserstoff unter Druck um Zehnerpotenzen geringer ist. Die mit Hydridbehältern erreichbaren volumetrischen H2-Dichten kommen an diejenigen von Flüssigwasserstoff-Behältern heran, ohne daß die kostspielige, aufwendige Kryotechnologie in Anspruch genommen werden muß. Die Nachteile der letzteren erkennt man u.a. an der Tatsache, daß zur Gewinnung einer Energieeinheit Flüssigwasserstoff ein 2.5- bis 5-facher Primärenergieaufwand erforderlich ist.
  • Als Speichermaterialien werden in der WO97/03919 Gemische aus Aluminiummetall mit Alkalimetallen und/oder Alkalimetallhydriden eingesetzt. Die Herstellung der Startkomponenten erfolgt durch Umsetzung von Aluminiummetall mit Alkali- oder Erdalkalimetall und/oder deren Hydriden in Gegenwart von Wasserstoff.
  • In der WO01/68515 wird ein weiteres Verfahren zur reversiblen Speicherung von Wasserstoff offenbart, in welchem als Speichermaterial die Alkalimetallalanate der allgemeinen Formel M 1 / p(1-x)M 2 / pxAlH3+p M1 = Na, K; M2 = Li, K; 0 ≤ x ≤ 0.8; 1 ≤ p ≤ 3 verwendet werden. Zur Verbesserung der Hydrier-/Dehydrierkinetik werden die Alkalimetallalanate mit Übergangsmetallen oder deren Verbindungen in katalytischen Mengen dotiert. Die in der WO01/68515 offenbarten Speichermaterialien werden durch eine sog. Direktsynthese erhalten, in welcher die Alkalimetalle oder deren Hydride, Aluminium und Übergangsmetalle oder deren Verbindungen unter Wasserstoffdruck und bei erhöhter Temperatur umgesetzt werden. Die Hydrierungen werden bei Temperaturen zwischen 100–165 °C, im Bereich von 120 bar H2-Druck über 4 bis 24 h durchgeführt. Die erste Hydrierung benötigt eine Zeit von 24 h.
  • Die Herstellung der Speichermaterialien erfolgt durch Umsetzung von Feststoffen mit einem Gas ggf. unter erhöhter Temperatur, was verfahrenstechnisch sehr aufwendig ist.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem die Effizienz bei der Umsetzung von Feststoffen mit Gasen verbessert oder die Reaktionszeit verkürzt werden kann.
  • Insbesondere bei der Herstellung von Wasserstoffspeichermaterialien ist es eine weitere Aufgabe, auch die Speicherkapazität der Materialien, deren Fähigkeit Wasserstoff wieder abzugeben und die Cyclenstabilität zu verbessern.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass eine deutliche Verkürzung der Reaktionszeiten zwischen dem Feststoff und dem Gas erzielt werden kann, wenn während der Umsetzung eine Vermahlung des Feststoffes unter Druck stattfindet.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Synthese von Verbindungen, in welchem Feststoff mit einem oder mehreren Gasen zur Reaktion gebracht werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Feststoff in Gegenwart des Gases oberhalb von Atmosphärendruck vermahlen wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Gas mit dem Feststoff intensiv in Kontakt gebracht, so dass die Reaktion zwischen den Reaktanden schnell erfolgt, was zu einer Verkürzung der Reaktionszeit führt. Durch das Vermahlen wird eine homogene Verteilung von Gas und Feststoff erzielt, zusätzlich werden neue Grenzflächen im Feststoff aufgebrochen, wodurch sich neuen Kontaktflächen zwischen den Reaktanden Feststoff und Gas bilden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige Reaktionen zwischen organischen und/oder anorganischen Feststoffen und gasförmigen Komponenten durchgeführt werden. Als Gase eignen sich alle bekannten Gase, die bei der Reaktionstemperatur und dem vorgegebenen Druck, eingesetzt werden können. Als Beispiele können H2, O2, N2, CO2, SO2, SO3, BH3, Cl2, F2 usw. genannt werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Reaktion zwischen Feststoff und Gas bei einem Gasdruck durchgeführt, der über Atmosphärendruck liegt, insbesondere über 10 × 105 Pa. Vorzugsweise liegt der Gasdruck zwischen 20 × 105 und 150 × 105 Pa, besonders bevorzugt zwischen 50 × 105 und 150 × 105 Pa, insbesondere zwischen 50 × 105 und 100 × 105 Pa.
  • Üblicherweise erfolgt die Reaktion in einem Druckreaktor, der als Mahlbecher für eine Hochenergiemühle geeignet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Ausgangssubstanzen vermahlen, wobei als Mühlen solche eingesetzt werden, die unter Verwendung von Mahlkörpern das Mahlgut zerkleinern, wie z. B. Schwingmühlen, Rührwerksmühlen, Rührwerkskugelmühlen, Kugelmühlen usw. und der Mahlbehälter unter Gasdruck betrieben werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden solche Mahlbehälter verwendet, die unter Druck betrieben werden können und gleichzeitig temperierbar sind. Durch die Vermahlung des Feststoffs wird in der Regel mechanisch Wärme erzeugt, die zu einem Anstieg der Temperatur im Reaktionsraum führen kann. Dieser durch den Mahlvorgang erzeugte Temperaturanstieg reicht in den meisten Fällen als Reaktionstemperatur aus.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffspeichermaterialien, insbesondere Aluminium(Alkalimetall/Erdalkalimetall)hydriden, eingesetzt. In dieser Ausführungsform werden als feste Ausgangsverbindungen Aluminiummetall, Alkalimetall/Erdalkalimetall und/oder Alkalimetallhydride/Erdalkalimetallhydride und als gasförmige Komponente H2 eingesetzt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann bei der Herstellung von Wasserstoffspeichermaterialien nicht nur die Hydrierzeit deutlich verkürzt werden, es werden auch Speichermaterialien mit verbesserten Hydrier- und Dehydriereigenschaften erhalten.
  • Als Ausgangssubstanzen können in einer möglichen Ausführungsform die Alkali- und Erdalkalimetalle und deren Hydride und Aluminiumpulver der unterschiedlichsten Partikelgröße eingesetzt werden, denen in an sich bekannter Weise ein oder mehrere Dotierungsmittel zugesetzt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dem Reaktionsgemisch Katalysatoren, vorzugsweise Übergangsmetallkatalysatoren, zugesetzt. Diese Katalysatoren verbessern die Hydrier- und Dehydriereigenschaften der Wasserstoffspeichermaterialien. Die Katalysatoren werden im erfindungsgemäßen Verfahren direkt zu Beginn des Verfahrens den Ausgangskomponenten zugesetzt. In dieser Ausgestaltung hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass ein Syntheseschritt eingespart wird, da Dotierung und Reaktion mit dem Gas, hier die Hydrierung, während des Vermahlens stattfindet, und auch eine besonders homogene Verteilung des Dotierungsmittel im Reaktionsprodukt, z. B. im Speichermaterial, erzielt wird.
  • Vorzugsweise sind die Übergangsmetallkatalysatoren ausgewählt aus Übergangsmetallverbindungen der dritten bis fünften Gruppe des Periodensystems sowie Verbindungen von Eisen, Nickel und Seltenerdmetallen und ihren Kombinationen, insbesondere deren Alkoholaten, Halogeniden, Hydriden, metallorganischen und intermetallischen Verbindungen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden auch Gemische von Alkali/Erdalkalimetallen oder deren Hydride und Aluminium in Kombination mit Übergangsmetallen oder deren Verbindungen als Dotierungsmittel eingesetzt. Dadurch sind Wasserstoffspeichermaterialien wie Na2LiAlH6 durch einen einzigen Syntheseschritt innerhalb kürzester Zeit zugänglich. Auch Gemische aus zwei oder mehr Alkali- und Erdalkalimetallen oder deren Hydride als Kationenquelle können in einer weiteren Ausführungsform eingesetzt werden.
  • In den erfindungsgemäß hergestellten Speichermaterialien liegen Alkalimetall/Erdalkalimetall und Aluminium vorzugsweise in einem Molverhältnis von 3,5: 1 bis 1: 1,5 vor, die zur Dotierung verwendeten Katalysatoren in Mengen von 0.1 bis 10 mol% bezogen auf die Alkalialanate/Erdalkalialanate, besonders bevorzugt in Mengen von 0.5 bis 5 mol%. Ein Überschuss an Aluminium bezogen auf die Formel 1 wirkt sich vorteilhaft aus.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Mühle mit einem das Mahlgut aufnehmenden Mahlraum.
  • Handelsübliche Mühlen, wie etwa Schwingmühlen, Fliehkraft-Kugelmühlen usw., weisen einen oder mehrere staubdichte Mahlräume auf, in denen das zu zerkleinernde Mahlgut und ggf. eine Vielzahl von Mahlkörpern aufgenommen wird. Der eigentliche Mahlvorgang erfolgt z.B. im Falle von Kugelmühlen durch die sich innerhalb des Mahlraums bewegenden, kugelförmigen Mahlkörper in Gegenwart von Umgebungsluft, weshalb derartige Mühlen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem der Mahlvorgang in Gegenwart eines einen erheblichen Gasdruck aufweisenden Prozessgases nicht geeignet sind.
  • Der Erfindung liegt daher die weitere Aufgabe zugrunde, eine Mühle bereitzustellen, bei welcher der Mahlvorgang in Gegenwart eines Prozeßgases auch oberhalb des atmosphärischen Drucks durchführbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Mühle mit den eingangs angegebenen Merkmalen vorgeschlagen, dass der Mahlraum auch gegenüber großen Innendrücken druckdicht verschließbar ist.
  • Durch die druckdichte Verschließbarkeit des Mahlraums kann der Mahlvorgang der zu mahlenden Feststoffe in Gegenwart eines ausgewählten Prozessgases oberhalb des Atmosphärendrucks erfolgen, wie dies zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich ist.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung wird der Mahlraum von einem Druckbehälter und einem diesen druckfest verschließenden Deckel gebildet, so dass der Mahlraum bei aufgesetztem Deckel druckdicht verschlossen ist. Um den Mahlraum mit Mahlgut zu füllen bzw. dieses nach Beendigung des Mahlvorgangs zu entnehmen, wird der Deckel abgenommen. Auch ist es im Fall von z.B. Kugelmühlen möglich, den Deckel abzunehmen und die Anzahl der Kugeln bzw. durch Austausch auch deren Geometrie an die zu mahlenden Feststoffe anzupassen.
  • Um eine ausreichende Druckfestigkeit des Druckbehälters bereitzustellen, ist es von Vorteil wenn der Druckbehälter über eine ihn umgebende Druckhülse mechanisch verstärkt und gegen den Deckel gespannt ist. Eine solche Hülse ist in zweierlei Hinsicht vorteilhaft, da sie zum einen ein Verspannen des Druckbehälters gegenüber dem Deckel ermöglicht, ohne diesen durch z.B. Gewindebohrungen mechanisch zu schwächen. Auf der anderen Seite bewirkt sie eine Wanddickenverstärkung des Druckbehälters, wodurch dessen Stabilität zusätzlich erhöht wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Mühle mit die Mahlbedingungen innerhalb des Mahlraums erfassenden Messwertgebern versehen ist, wodurch die Mahlbedingungen für den Bediener bzw. eine nachgeschaltete Elektronik überwachbar werden. Vorteilhaft sollten die Messwertgeber einen Drucksensor und ein Thermoelement umfassen, da der Druck und die Temperatur wesentliche Einflussgrößen des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die von den Messwertgebern erfassten Daten mittels einer an einem Mahlbecher angeordneten Antenne drahtlos an eine Auswerteeinheit zu übertragen, wodurch sich eine in konstruktiver Hinsicht einfache Übertragung der Daten von den sich gegenüber der Auswerteeinheit drehenden Messwertgebern erfolgt. Insbesondere ist es nicht erforderlich, elektrische Leitungen zwischen den sich drehenden Messwertgebern und der feststehenden Auswerteeinheit vorzusehen.
  • In konstruktiver Hinsicht ist es vorteilhaft, die Messwertgeber in oder an dem Deckel anzuordnen. Bei einer solchen Anordnung ist es z.B. auch möglich, mehrere Deckel mit verschiedenen Messwertgebern vorzusehen und dann einen für den jeweiligen Mahlvorgang geeigneten auszuwählen, z.B. anhand des Messbereichs oder der Messauflösung.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Deckel mit einem Ventil für die Zuführung der Prozessgase versehen. Durch dieses Ventil lassen sich die erforderlichen Prozessgase zuführen und deren Gasdruck auf einfache Weise regulieren.
  • Vorteilhaft bilden der Druckbehälter und der Deckel gemeinsam mit einem Gehäuse einen um eine Drehachse drehbaren Mahlbecher. Derartige Mahlbecher können z.B. in Planeten-Kugelmühlen oder Fliehkraft-Kugelmühlen, die aus einem sich drehenden Sonnenrad und einem oder mehreren Mahlbechern aufgebaut sind, verwendet werden. Die Mahlbecher sind dabei in Umfangsnähe des sich drehenden Sonnenrades um ihre Drehachse drehbar, wodurch die für den Mahlvorgang erforderliche Relativbewegung der in dem Druckbehälter des Mahlbechers befindlichen Kugeln gegenüber der inneren Mantelfläche des Druckbehälters erreicht wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in oder an dem Mahlbecher eine Spannungsversorgung für die Messwertgeber angeordnet ist. Denn eine in bzw. an dem Mahlbecher angeordnete Spannungsversorgung erlaubt einen konstruktiv einfachen Aufbau der Mühle, da auf eine elektrische Kontaktierung der sich mit dem Mahlbecher drehenden Messwertgeber gegenüber einer feststehenden Stromquelle verzichtet werden kann.
  • Zur Regelung des Innendrucks im Innern des Mahlraums ist es von Vorteil, das Ventil über eine über die Spannungsversorgung mit Strom versorgte Steuereinrichtung steuerbar zu gestalten, um auf diese Weise auch während des Mahlvorgangs eine Druckanpassung vornehmen zu können.
    •
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, die den Aufbau einer erfindungsgemäßen Mühle am Beispiel eines Mahlbechers einer Planeten-Kugelmühle darstellt, erläutert. In der Zeichnung zeigt
  • 1 eine Explosionsansicht eines Mahlbechers einer erfindungsgemäßen Planeten-Kugelmühle,
  • 2 eine Schnittdarstellung des Mahlbechers aus 1 in zusammengebautem Zustand und
  • 3 eine Aufsicht der Spannungsversorgung aus 1 aus der mit III. bezeichneten Richtung.
  • 2 zeigt den Mahlbecher 15 einer erfindungsgemäßen Planeten-Kugelmühle in einer Schnittdarstellung. Der Mahlbecher 15 ist in üblicher Weise um die vertikale Drehachse D rotierend, und ferner aussermittig auf einem in den Fign. nicht dargestellten, ebenfalls rotierenden Sonnenrad montiert. Das Funktionsprinzip solcher Planeten-Kugelmühlen ist bekannt und basiert auf der Relativbewegung zwischen Mahlbecher 15 und Sonnenrad, die eine Bewegung der kugelförmigen Mahlkörper 9 innerhalb des Mahlraums 1 zur Folge hat. Durch die so erzeugten Stoß- und Reibkräfte zwischen Mahlgut 10 und Mahlkörpern 9 kommt es zu einer Zerkleinerung des Mahlguts 10.
  • Wie sich 1 und 2 weiter entnehmen läßt, wird der Mahlraum 1 von einem topfförmigen Druckbehälter 2 und einem diesen verschließenden Deckel 3 umgrenzt. Der Druckbehälter 2 ist aus einem eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweisenden Material gefertigt und an seinem Umfang zusätzlich durch eine separate Druckhülse 4 verstärkt, um auf diese Weise dem im Mahlraum 1 herrschenden Gasdruck P1, der deutlich über dem atmosphärischen Druck P2 liegt, standhalten zu können. Denn zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gasdrücke P1 oberhalb von Atmosphärendruck, insbesondere über 10 × 105 Pa erforderlich. Vorzugsweise sollten in der Mühle Gasdrücke zwischen 20 × 105 und 150 × 105 Pa, besonders bevorzugt zwischen 50 × 105 und 150 × 105 Pa, insbesondere zwischen 50 × 105 und 100 × 105 Pa angewendet werden können. Der Druckbehälter 2 ist daher druckdicht gegenüber dem Deckel 3 verspannt. Zur Verspannung dienen miteinander verbindbare und an der den Druckbehälter 2 umgebenden Druckhülse 4 sowie an dem Deckel 3 angeformte Flansche 5 unter Zwischenlegung einer Dichtung 6.
  • Innerhalb des Deckels 3 ist ein Ventil 11 angeordnet, über welches Prozessgase in den Mahlraum 1 zugeführt und so der Gasdruck P1 des Mahlraums 1 eingestellt werden kann.
  • Wie 1 am besten erkennen lässt, ist der Deckel 3 mit Messwertgeben 7, 8 nach Art eines Drucksensors 7 sowie eines Thermoelementes 8 versehen, mit denen der im Mahlraum 1 herrschende Druck P1 bzw. die dortige Temperatur kontinuierlich erfasst werden. Zur Spannungsversorgung der Messwertgeber 7, 8 ist eine Spannungsversorgung 16 in den Mahlbechers 15 integriert. Diese besteht, wie 1 in Zusammenschau mit 3 zeigt, aus insgesamt sechs, zur Vermeidung von Unwuchten symmetrisch am Umfang des Druckbehälters 2 angeordneten Batterien 17. Die Spannungsversorgung 16 umgibt ringförmig den Druckbehälter 2 und die Druckhülse 4.
  • Die Messwertgeber 7, 8 sind über in den Fign. nicht näher dargestellte elektrische Leitungen mit einem Transmitter 13 verbunden, der die Ausgangssignale der Messgeber 7, 8 in ein über eine Antenne 14 drahtlos übertragbares Signal wandelt. Über die Antenne 14, die an einem drehfest mit dem Druckbehälter 2 verbundenen Gehäuse 12 befestigt ist, werden die im Mahlraum 1 des rotierenden Mahlbechers 15 erfassten Messwerte einer externen, feststehenden Auswerteeinheit bzw. -elektronik zugeführt.
  • Die Antenne 14 kann aber nicht nur als Sender, sondern auch als Empfänger fungieren. Wenn z.B. die gemessenen Druckwerte P1 beispielsweise aufgrund steigender Temperaturen ein gewünschtes Niveau überschreiten, kann der Bediener bzw. die Auswerteeinheit ein Signal abgeben, welches von der Antenne 14 erfasst wird und über eine entsprechende Elektronik sowie einen in den Fign. nicht dargestellten Regler eine Anpassung des Drucks P1 durch kurzzeitiges Öffnen des Ventils 11 bewirkt. Hierzu ist das Ventil 11 mit einer geeigneten Stelleinrichtung versehen, die ihre Spannungsversorgung wiederum über die Batterien 17 bezieht.
  • Beispiel
  • Natriumhydrid (0.84 g, mol) und Al-Pulver (0.94 g, mol) wurden mit 4 mol-% TiCl3 vermischt und unter 80 bar Wasserstoffdruck in einer Hochenergiemühle (Fritsch Pulverisette P8) mit 7 Kugeln a 13 g bei einer Umdrehungszahl von 500 Umdrehungen/min vermahlen. Zur Reaktionskontrolle wurden Druck und Temperatur in einem Mahlbecher der beschriebenen Art während des Mahlprozesses registriert (3). Das erhaltene Material wird mehrfach dehydriert und hydriert. Hydrier- und Dehydrierzyklen zeigen identisches Verhalten und liefern eine Speicherkapazität von 3.6 Gew.-% (4). (Bedingungen: Dehydrierung 120/180 °C, Hydrierung 100 bar, 120 °C).
    • 1
    Mahlraum
    2
    Druckbehälter
    3
    Deckel
    4
    Druckhülse
    5
    Befestigungselemente
    6
    Dichtung
    7
    Messwertgeber, Drucksensor
    8
    Messwertgeber, Thermoeöement
    9
    Mahlkörper
    10
    Mahlgut
    11
    Ventil
    12
    Gehäuse
    13
    Transmitter
    14
    Antenne
    15
    Mahlbecher
    16
    Spannungsversorgung
    17
    Batterie

Claims (21)

  1. Verfahren zur Synthese von Verbindungen, in welchem Feststoffe mit einem oder mehreren Gasen zur Reaktion gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe in Gegenwart des Gases oberhalb von Atmosphärendruck vermahlen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase ausgewählt sind aus O2, N2, CO2, SO2, SO3, BH3, Cl2 und/oder F2.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermahlen bei einem Druck von 10 × 105 bis 150 × 105 Pa, vorzugsweise zwischen 50 × 105 und 150 × 105 Pa; durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vermahlen eine Mühle verwendet wird, in welcher das Mahlgut unter Verwendung von Mahlkörpern verkleinert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mühlen ausgewählt sind aus Schwingmühlen, Rührwerksmühlen, Rührwerkskugelmühlen, Kugelmühlen
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Feststoffe ausgewählt sind aus einem Gemisch enthaltend Aluminiummetall, Alkalimetall/Erdalkalimetall und/oder Alkalimetallhydride/Erdalkalimetallhydride und dass das Gas H2 ist oder enthält.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffspeichermaterialien hergestellt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch Katalysatoren, vorzugsweise Übergangsmetallkatalysatoren enthält.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsmetallkatalysatoren ausgewählt sind aus Übergangsmetallverbindungen der dritten bis fünften Gruppe des Periodensystems sowie Verbindungen von Eisen, Nickel und Seltenerdmetallen und ihren Kombinationen, insbesondere deren Alkoholaten, Halogeniden, Hydriden, metallorganischen und intermetallischen Verbindungen.
  10. Mühle mit einem das Mahlgut (10) aufnehmenden Mahlraum (1) dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlraum (1) auch gegenüber großen Innendrücken (P1) druckdicht verschließbar ist.
  11. Mühle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlraum (1) von einem Druckbehälter (2) und einem diesen druckfest verschließenden Deckel (3) gebildet wird.
  12. Mühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (2) über eine ihn umgebende Druckhülse (4) mechanisch verstärkt und gegen den Deckel (3) gespannt ist.
  13. Mühle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Deckel (3) und dem Druckbehälter (2) eine Dichtung (6) angeordnet ist.
  14. Mühle nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Mahlbedingungen innerhalb des Mahlraums (1) erfassende Messwertgeber (7, 8).
  15. Mühle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber (7, 8) einen Drucksensor (7) und ein Thermoelement (8) umfassen.
  16. Mühle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Messwertgebern (7, 8) erfassten Daten mittels einer an einem Mahlbecher (15) angeordneten Antenne (14) drahtlos an eine Auswerteeinheit übertragen werden.
  17. Mühle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertgeber (7, 8) in oder an dem Deckel (3) angeordnet sind.
  18. Mühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) ein Ventil (11) für die Zuführung von Prozessgasen umfasst.
  19. Mühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (2) und der Deckel (3) gemeinsam mit einem Gehäuse (12) einen um eine Drehachse (D) drehbaren Mahlbecher (15) bilden.
  20. Mühle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Mahlbecher (15) eine Spannungsversorgung (16) für die Messwertgeber (7, 8) angeordnet ist.
  21. Mühle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) über eine über die Spannungsversorgung (16) mit Strom versorgte Steuereinrichtung steuerbar ist.
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