DE3939070A1 - Verfahren zur herstellung einer waermeuebertragungseinheit mit wasserstoffadsorbierender legierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeübertragungseinheit, bei dem aus einer wasserstoffad­ sorbierenden Legierung bestehende Partikel, deren Oberflächen mit einem andersgearteten Metall überzogen sind, zu einem zylindrischen Festkörper mit dem Durchmesser D geformt werden.

Vor allem sind Wärmeübertragungseinheiten mit einer wasser­ stoffadsorbierenden Legierung, die in erster Linie aus Metallhydriden bestehen, angesprochen. Es sind bereits ver­ schiedene Methoden entwickelt worden, bei denen Wasserstoff in einem bestimmten Metall oder einer bestimmten Legierung ge­ speichert und in Form eines Metallhydrides überführt wird, und diese Methoden wurden weiterhin für praktische Anwendungen im Bereich der chemischen Reinigung von Wasserstoff, zur Drucker­ höhung, bei Wärmepumpen und Klimaanlagen sowie für weitere An­ wendungen vorgeschlagen.

Da mit der Adsorption bzw. Abgabe des Wasserstoffes notwendiger­ weise eine exotherme bzw. eine endotherme Reaktion einhergeht, können diese Eigenschaften bei Wärmetauschern, Wärmepumpen etc. praktisch angewendet werden.

Bei der Speicherung oder Überführung von Wasserstoff findet eine Abgabe von Wasserstoff nicht ohne einen schnellen Wärmeaustausch zwischen dem Metallhydrid und außerhalb statt, so daß es mit Blick auf eine hohe Effizienz des Wärmeaustausches angestrebt ist, die Speicherung und den Transport des Wasserstoffes wirk­ samer zu machen.

Allerdings ist die thermische Leitfähigkeit einer in Gestalt von Partikeln geformten wasserstoffadsorbierenden Legierung nicht hoch, weshalb bereits verschiedene Ansätze vorgeschlagen wurden mit dem Ziel, die Effizienz der Abgabe und des Austausches von Wärme zu verbessern.

Gemäß einem dieser Vorschläge wurde zum Zwecke der Verbesserung der wasserstoffadsorbierenden Einheit selbst vorgeschlagen, die Oberflächen der Partikel selbst mit einer anderen Art von Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu überziehen.

Gemäß einem anderen Versuch wird die Struktur des wärmeaus­ tauschenden Elementes verbessert, so daß eine wasserstoffadsor­ bierende Legierung in der Gestalt von Partikeln so dicht wie möglich in Kontakt mit einem Wärmeübertragungselement gebracht wird. Zu diesem Zweck werden die inneren und äußeren Mantel­ flächen von Wärmeübertragungsrohren beispielsweise mit Rippen versehen.

Ein weiterer Vorschlag sieht eine Druckverformung vor.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform entsprechend dem US-Patent 46 09 038 desselben Anmelders dargestellt. Gemäß diesem Patent wird eine Wärmeaustauscheinheit hergestellt, indem in einem ersten Verfahrensschritt feine Partikel aus einer wasserstoff­ adsorbierenden Legierung mit einer anderen Art von Metall durch Platieren überzogen werden, in einem weiteren Schritt diese unter Druck verformt werden, wodurch eine kompakte wasserstoff­ adsorbierende Legierung 7 a entsteht. Weiterhin wird das kompaktierte Element mit Durchgangsöffnungen versehen, in die ein Wärmeaustauschrohr 8 a eingesetzt wird, welches direkten Kontakt mit den Öffnungen hat, wobei die jeweiligen Enden des Rohres in Verbindung mit einer Zuführ- und einer Abführöffnung für das aufzuheizende oder abzukühlende Medium stehen.

Allerdings bestehen im Hinblick auf den voranstehend be­ schriebenen Stand der Technik noch einige Probleme.

Bei dem Versuch, zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit die wasserstoffadsorbierenden Legierungen selbst zu verbessern, ergibt sich eine Beschränkung in der Länge, über die Wärme von einer Wärmetransportoberfläche weg transportiert werden kann, da die thermische Leitfähigkeit einer wasserstoffadsorbierenden Legierung beträchtlich gering ist, wenn diese die Form einzelner Partikel aufweist. Aus dem gleichen Grund sind zufrieden­ stellende Verbesserungen der thermischen Leitfähigkeit selbst dann nicht erreichbar, wenn eine große Anzahl von Rippen zwecks schneller Wärmeabfuhr vorgesehen ist.

Bei dem Versuch, die Partikel unter Druck zu einer kompakten Masse zu verformen, kann mit Sicherheit davon ausgegangen werden, daß die thermische Leitfähigkeit der wasserstoffadsor­ bierenden Legierung in der Form einer kompakten Masse im Vergleich mit einer Legierung in Form von Partikeln oder Pulvern deutlich verbessert wird. Es besteht jedoch weiterhin das Problem, einen dichten Kontakt zwischen dem Wärmeübertragungs­ element und der wasserstoffadsorbierenden Legierung in Gestalt einer kompakten Masse herzustellen. So ist es beispielsweise bei der Anordnung einer wärmeaustauschenden Einheit mit einem aus einer Legierung bestehenden, durch Druckverformung hergestellten Kompaktkörper entsprechend Fig. 6 bei darin eingesetzten mehreren Wärmeübertragungsrohren aus Kupfer notwendig, Durch­ gangsöffnungen zum Zwecke des Einsetzens dieser Wärmeübertra­ gungsrohre vorzusehen, woraus das Schlüsselproblem entsteht, ob ein dichter Kontakt zwischen der äußeren Oberfläche des Rohres und der Legierung in Form eines kompakten Körpers erreicht wird.

Bei einer Wärmeübertragungseinheit, bei der die äußere Oberfläche eines Wärmeübertragungsrohres dem Heizmedium ausge­ setzt und ein zylindrischer kompaktierter Körper aus einer wasserstoffadsorbierenden Legierung in das Rohr eingesetzt ist und mit der inneren Oberfläche des Rohres in Kontakt steht, be­ steht das gleiche Problem wie oben geschildert.

Es ist bekannt, daß eine wasserstoffadsorbierende Legierung sich beträchtlich ausdehnt, wenn Wasserstoff adsorbiert und Metallhydrid produziert wird, und sich andererseits bei Aus­ scheiden des Wasserstoffes zusammenzieht. Partikel aus wasser­ stoffadsorbierenden Legierungen werden zu kompakten Körpern ge­ formt, um die thermische Leitfähigkeit zu verbessern und ein Mikronisieren und Auseinanderstreuen der Partikel infolge der wiederholten Kontraktion und Expansion während der Anwendung zu vermeiden. Infolge dieser Formung zu einem kompakten Körper wird die Verbindung zwischen diesem und dem Wärmeübertragungsrohr empfindlich und kompliziert. Insbesondere ist, wenn man die tat­ sächliche spezifische Dichte einer wasserstoffadsorbierenden Legierung zu 1 setzt, die spezifische Schüttdichte der Legierung in Gestalt einzelner Partikel von einer Größe zwischen 0,37 und 0,39, die somit deutlich geringer ist als die tatsächliche spezifische Dichte. Die spezifische Dichte nimmt zu, wenn ein kompakter Körper durch Druckverformung hergestellt wird. So liegt beispielsweise der Wert der spezifischen Dichte eines aus einer Legierung bestehenden kompakten Körpers im Bereich zwischen 0,64 und 0,65, sofern die Verformung unter einem Druck von 2 Tonnen/cm² bei kalter, isostatischer Pressung erfolgt (im folgenden als "cold isostatic press" (CIP) bezeichnet).

Erfolgt die Reaktion zwischen der kompaktierten Legierung und dem Wasserstoff ohne Einschränkung, so expandiert das Volumen bis auf einen Wert von 141%, sofern die Legierung aus LaNi_4,95Al_0,5Cu besteht, und bis auf 123%, sofern der kompak­ tierte Körper aus MmNi_4,3Al_0,7Cu besteht. Der räumliche Aus­ dehnungskoeffizient unterscheidet sich, wie die obigen Aus­ führungen zeigen, deutlich in Abhängigkeit von der Art der Legierung. Selbst bei gleichartigen Legierungen kann sich deren räumlicher Ausdehnungskoeffizient bereits infolge eines leicht veränderten Anteiles an Al unterscheiden, wodurch die zwischen dem kompaktierten Körper und dem Wärmeübertragungsrohr be­ stehenden Zusammenhänge sehr empfindlich und verwickelt sind. Dies bedeutet, daß, sofern ein in ein Wärmeübertragungsrohr eingesetzter kompaktierter Körper aus einer wasserstoff­ adsorbierenden Legierung sich frei innerhalb des Rohres auf­ weiten kann, sich die Widerstandsfähigkeit des kompaktierten Körpers bis zu dessen Kollaps, Mikronisation oder Zerstreuung mindert, so daß der eigentliche Vorteil der Kompaktierung gegebenenfalls wegfällt. Andererseits führt das Vorhandensein eines Restspaltes zwischen der Wand des Wärmeübertragungsrohres und dem eingesetzten kompaktierten Körper nach der Expansion zu einer unerwünschten, sich dazwischen ausbildenden wärmeiso­ lierenden Schicht bzw. einem wärmeisolierenden Zwischenraum, was zu einem starken Abfall der thermischen Effektivität führt.

Wird andererseits die Ausdehnung des aus einer Legierung be­ stehenden kompaktierten Körpers absichtlich beschränkt, so wird das Wärmeübertragungsrohr deformiert und im anderen Fall der kompaktierte Körper infolge der mit dieser Beschränkung einher­ gehenden Druckbelastung zerstört, so daß dieser kollabiert.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, die oben be­ schriebenen Probleme zu lösen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methode zur Herstellung einer Wärmeübertragungseinheit mit einer wasserstoffadsorbierenden Legierung zu schaffen, die einen hohen thermischen Wirkungsgrad aufweist und die geeignet ist, eine Schädigung infolge wiederholten Gebrauches zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Partikel unter Druck verformt werden, bis der geformte Festkörper eine nahezu gleichmäßige spezifische Dichte aufweist und der Festkörper in ein Rohr aus einem anderen Metall eingesetzt wird, wobei das Rohr einen inneren Durchmesser mit einer Größe zwischen

und

in bezug auf den freien räumlichen Ausdehnungskoeffizienten E des Festkörpers aufweist.

Vorzugsweise erfolgt das Überziehen der Oberflächen mit einem andersgearteten Metall durch nasses autokatalytisches Platieren mit einem Reduktionsmittel.

Außerdem ist es vorteilhaft, zwischen jeweils zwei Festkörpern einen flexiblen Ring anzuordnen, sofern eine Mehrzahl von Fest­ körpern in das Rohr eingesetzt wird.

Wenn die Oberflächen der Partikel aus wasserstoffadsorbierender Legierung mit verschiedenartigen Metallen überzogen werden, so werden die Oberflächen auf diese Weise eingekapselt, wodurch sich die thermische Leitfähigkeit sowie die Widerstandsfähigkeit der Oberfläche verbessern. Auf diese Weise wird die Mikronisation der Partikel im Hinblick auf deren wiederholtes Expandieren und Zusammenziehen während der Reaktion mit Wasser­ stoff erschwert. Werden die auf diese Weise oberflächenbe­ handelten Partikel unter Druckeinwirkung verformt, so verbessert sich die Widerstandsfähigkeit des auf diese Weise gewonnenen Festkörpers beträchtlich, da die auf den Oberflächen der Partikel aufgetragenen, unterschiedlichen Metalle aneinander an­ liegen und die Partikel infolge der starken Kompaktierung dicht miteinander verfestigt werden. Die Dichte des auf diese Weise erhaltenen Festkörpers nimmt mit der Erhöhung des aufgebrachten Druckes zu und erreicht bei einer bestimmten Größe des Druckes einen nahezu unveränderlichen Grenzwert, der sich auch bei weiterer Druckerhöhung nicht ändert. Dieser Schwellwert variiert in Abhängigkeit von der Vorrichtung, mit der der Druck aufge­ bracht wird, sowie der Zusammensetzung der wasserstoffadsor­ bierenden Legierung und anderen Bedingungen, jedoch kann dennoch ein bestimmter, bevorzugter Wert angegeben werden.

Der Festkörper mit Durchmesser D, der dann in das Rohr aus einem anderen Metall eingesetzt wird, dessen innerer Durchmesser zwischen einer Größe von

und

liegt (wobei E der freie räumliche Ausdehnungskoeffizient des Festkörpers ist).

Wie oben bereits erwähnt, dehnt sich der Festkörper auf natürliche Weise aus, wenn dem in das Rohr eingesetzten Fest­ körper Wasserstoff zugeführt wird, jedoch ist die Ausdehnung des Festkörpers auf einen Bereich von 4 bis 8 Vol.-%, verglichen mit der freien Ausdehnung, beschränkt. Entsprechend treten, obwohl die äußere Oberfläche des sich ausdehnenden Festkörpers in Druckkontakt mit der inneren Wand des Metallrohres steht, nicht solche Nachteile auf wie die Entstehung von Poren, die Ver­ formung des Metallrohres oder ein Zusammenbruch des Festkörpers infolge der starken inneren Spannungen, sofern die Oberflächen der Legierungspartikel durch deren Überziehen mit einem anders­ gearteten Metall gestärkt werden und eine ausreichende Härte ge­ währleisten. Da der oberflächenverstärkte Festkörper in dichtem Kontakt mit dem Metallrohr steht und die Möglichkeit eines Kollabierens, einer Mikronisation des Festkörpers oder einer Entstehung von Poren wie im Falle der freien Ausdehnung nicht besteht, wird der Festkörper fest von dem Rohr umschlossen, ohne daß die Möglichkeit eines Abgleitens des Festkörpers vom Rohr selbst bei geneigtem Rohr besteht. Dies führt dazu, daß, sofern der Festkörper als ein Bestandteil eines Wärmetauschers ver­ wendet wird, der Festkörper als ausgezeichnete Wärmeüber­ tragungseinheit mit hohem thermischen Wirkungsgrad über eine lange Zeitdauer arbeitet.

Wie oben erwähnt, wird mit der vorliegenden Erfindung das Konzept, wasserstoffadsorbierende Legierungen zum Zwecke der Verbesserung von deren thermischem Wirkungsgrad und der Dauer­ haftigkeit zu einem Festkörper zu formen, dahingehend weiterent­ wickelt, daß durch Einsetzen des Festkörpers in ein Wärmeüber­ tragungsrohr eine Wärmeübertragungseinheit mit bestmöglichem Be­ triebsverhalten entsteht. Wenn es auch bekannt ist, daß der räumliche Ausdehnungskoeffizient von Legierungen bei einer Reaktion mit Wasserstoff von der Zusammensetzung der Legierung und der Art und Weise der Kompaktierung abhängt, so war es doch nicht leicht, ein allgemeines Prinzip aufzustellen, was alle diese Faktoren berücksichtigt. Als Ergebnis von Experimenten haben die Erfinder jedoch ein allgemeingültiges Prinzip ge­ funden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen Einzelheiten des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine mit Hilfe des CIP-Ver­ fahrens herstellbare Form;

Fig. 2 in einem Diagramm die Beziehung zwischen dem beim CIP-Verfahren aufgewandten Druck und der Dichte einer Legierung;

Fig. 3 in einem Diagramm die Abhängigkeit zwischen dem Anteil an Al und dem freien räumlichen Ausdehnungs­ koeffizienten;

Fig. 4 in einem Fig. 3 entsprechenden Diagramm die Ab­ hängigkeit zwischen dem Anteil an Al und dem freien räumlichen Ausdehnungskoeffizienten;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer zusammengesetzten Wärmeübertragungseinheit und

Fig. 6 eine Schnittdarstellung durch eine Wärmeüber­ tragungseinheit entsprechend dem Stand der Technik.

Es wurden bereits verschiedene Verfahren zum Überziehen von Oberflächen wasserstoffadsorbierender Legierungen mit ver­ schiedenen Arten von Metallen vorgeschlagen, wobei unter diesen verschiedenen Methoden des Überziehens das nasse stromlose Platieren mit einem Reduktionsmittel nach dem autokatalytischen Typ am meisten angestrebt ist. Diese Art des Überziehens wurde bereits durch einen Teil der Anmelder in der japanischen Patent­ anmeldung Nr. Sho 59-46 161 offenbart. Wird als Reduktionsmittel Formaldehyd verwendet und dieses zum Zwecke des stromlosen Platierens mit einer Kupferlösung durch Umrühren vermischt, so wird das Platieren infolge der in der Lösung stattfindenden Reaktion unter gleichzeitiger Bildung feiner Wasserstoffbläschen durchgeführt. Auf diese Weise bildet sich eine Kupferschicht in Form eines porösen Films mit einer großen Zahl feiner Poren. Die Vorteile dieses porösen Films bestehen nicht nur in der Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit und der Verhinderung eines Kollabierens sowie einer Mikronisation, sondern auch in der Genauigkeit der Funktion des Wasserstoffaus­ tausches zwischen der Legierung in Form eines Festkörpers und der Umgebung, wobei dieser Austausch gleich gut ist wie bei einer Legierung, die nicht zu einem Festkörper verformt ist, sondern in Form von Partikeln belassen wird.

Unter der Vielzahl von Verfahren, Partikel unter Druckeinwirkung in einen Festkörper zu verformen, ist das oben genannte und in Fig. 1 dargestellte CIP-Verfahren ("cold isostatic press") am empfehlenswertesten. Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Form zur Durchführung des CIP-Verfahrens wird ein bei dem Formverfahren benutzter elastischer Zylinder 1 mit einem Schutzzylinder 2 um­ geben, der Durchgangslöcher 6 aufweist und einen dazwischen­ liegenen Spalt S bildet. Die beiden einander gegenüberliegenden Enden der Zylinder sind jeweils durch Kappen 3, 4 aus nicht­ rostendem Stahl verschlossen. Ein metallischer Kern 5 aus nicht­ rostendem Stahl wird in das Zentrum eingesetzt. Dann wird der hohle Teil (d.h. Innenraum) zwischen dem elastischen Zylinder 1 und dem metallischen Kern 5 mit oberflächenbehandelten Partikeln aus einer wasserstoffadsorbierenden Legierung gefüllt; nachdem die Kappen 3, 4 auf beide Enden aufgesetzt sind, wird diese Ein­ heit einem hydraulischen Druck ausgesetzt. Der durch die Löcher 6 des Schutzzylinders 2 hineingeleitete hydraulische Druck ge­ langt in den Spalt S und verformt die Partikel unter Druckein­ wirkung zu einem Festkörper 7, da der Druck gleichmäßig über die gesamte Umfangsfläche des elastischen Zylinders 1 einwirkt. Die spezifische Dichte des Festkörpers 7 ist ungeachtet der Art der Legierung nahezu gleich und erhöht sich im Verhältnis zu dem aufgebrachten Druck entsprechend einer Hyperbel. Bei einem be­ stimmten Niveau wird jedoch ein Grenzwert erreicht, und der Verlauf der spezifischen Dichte verbleibt auf einem nahezu unveränderlichen Wert. Dies ist beispielhaft in Fig. 2 darge­ stellt, in der der Verlauf der Dichte in Abhängigkeit von der zur Druckverformung beim CIP-Verfahren aufgebrachten Belastung bei einer Legierung aus LaNi_4,7Al_0,3Cu dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt, daß bei einer Erhöhung der mit dem CIP-Ver­ fahren aufgebrachten Belastung auf Werte oberhalb 2,0 Tonnen/cm² die Dichte (kg/cm³) nicht mehr nennenswert ansteigt. Dies be­ deutet, daß das Aufbringen eines Druckes von 2 Tonnen/cm² ver­ nünftig und ökonomisch ist. Bei jeder anderen Verformung als bei Anwendung des CIP-Verfahrens kann eine der Vorrichtung angepaßte Belastung bestimmt werden.

Das Herleiten einer Beziehung zwischen dem aufgrund der Ver­ formung unter Druck erreichten Durchmesser D des Festkörpers 7 und dem inneren Durchmesser D₀ des Metallkörpers, in den der Festkörper 7 eingesetzt wird, ist von besonderer Wichtigkeit und stellt einen wesentlichen Aspekt der Erfindung dar.

In der Ausführungsform werden Legierungspartikel mit Kupfer platiert, indem mit dem CIP-Verfahren die voranstehend als optimal bezeichnete Belastung von 2 Tonnen/cm² aufgebracht und ein Festkörper durch Druckverformung hergestellt wird. Es wurde eine Vielzahl zylindrischer Stücke geformt, von denen jedes einen äußeren Durchmesser von 25,0 mm, einen inneren Durch­ messser von 6 mm und eine Länge von 250 mm aufwies, worauf an­ schließend dann die äußere Mantelfläche jedes Stückes durch maschinelle Bearbeitung auf einen kleineren Durchmesser bearbeitet wurde. Auf diese Weise wurden Teststücke vorbereitet. Jedes der Teststücke wurde dann in ein Kupferrohr mit einem inneren Durchmesser von 25,00 mm eingesetzt, worauf zwecks Herbeiführung getrennter Reaktionen das Rohr wiederholt insge­ samt 10mal Wasserstoff ausgesetzt wurde. Tabelle 1 zeigt ein Ergebnis entsprechender Reaktionen.

Tabelle 1

Die linke Spalte der obigen Tabelle zeigt zwei Arten wasserstoffadsorbierender Legierungen, d.h Lanthan und Zereisen­ legierungen, bei denen Ni durch Al ersetzt ist.

Das Ergebnis der Reaktionen läßt sich in Abhängigkeit vom größten Bereich des äußeren Durchmessers D jedes Festkörpers in drei Fälle unterteilen. Liegt der Durchmesser D in dem Bereich entsprechend Spalte A, ist die infolge der Reaktion auftretende Ausdehnung der Legierung außergewöhnlich groß, so daß die als Festkörper ausgebildete Legierung dem Druck nicht standhalten kann und kollabiert, wobei andernfalls das Wärmeübertragungsrohr sich aufweiten oder deformieren würde, was dessen Funktion beeinträchtigen würde.

Liegt der Durchmesser D in dem in Spalte B dargestellten Be­ reich, d.h in jenem Bereich, in dem die Ausdehnung ausreichend kontrollierbar ist, so dehnt sich die äußere Oberfläche des Festkörpers in dem gewünschten Maße aus und legt sich dicht an die innere Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres an. Bezüglich des Festkörpers selbst ist sichergestellt, daß dieser seinen feinen und dichten Aufbau beibehält.

Liegt der äußere Durchmesser D in dem in Spalte C dargestellten Größenbereich, d.h in einem Größenbereich nahezu freier Aus­ dehnungen, so erreicht die äußere Oberfläche des sich auf­ weitenden Festkörpers nicht die innere Oberfläche des Wärmeüber­ tragungsrohres, wodurch dazwischen ein Spalt verbleibt und der thermische Wirkungsgrad beträchtlich gering ist. Der Festkörper selbst ist infolge der Bildung von Poren zerbrechlich und gleitet innerhalb des Rohres, wenn dieses geneigt wird.

Im Hinblick darauf, daß eine Korrelation zwischen den Werten in den Spalten A, B, C und dem Anteil an Al innerhalb der Legierung besteht, wurde die Wasserstoffreaktion zehnmal bei jedem der Festkörper mit gleichem Außendurchmesser wiederholt und der freie räumliche Ausdehnungskoeffizient gemessen.

Fig. 3 ist ein Diagramm mit Messungen bei LaNi₅-x Alx, wobei die Abszisse den anstelle eines Teils des Ni ersetzten Anteil an Al im Bereich zwischen X = 0 bis 1,0 und die Ordinate den freien räumlichen Ausdehnungskoeffizienten E (in Vol.-%) zeigt.

Fig. 4 ist ein der Fig. 3 entsprechendes Diagramm für MmNi₅-x Alx.

Es hat sich herausgestellt, daß im Hinblick auf Lanthan-Le­ gierungen die Ergebnisse der Messungen sich in Form des in Fig. 3 dargestellten, nach rechts hin abfallenden, in erster Linie linearen Ausdrucks E = -0,32Al + 1,42 ergeben. Im Hinblick auf Zereisen-Legierungen läßt sich das Ergebnis der Messungen eben­ falls in Form einer in erster Linie linearen, nach rechts hin in Fig. 4 abfallenden Beziehung E = -0,27Al + 1,42 darstellen.

Werden die experimentell erhaltenen Werte der Tabelle 1 mit den experimentellen Beziehungen der Fig. 3 und 4 kombiniert, ist erstaunlicherweise festzustellen, daß der wünschenswerteste räumliche Ausdehnungskoeffizient im Hinblick auf einen freien räumlichen Ausdehnungskoeffizienten, der bei einem bei Null liegenden Anteil von Al in der Lanthan-Legierung vorliegt, sich wie folgt ausdrücken läßt:

Entsprechend läßt sich bei dieser Variante einer Lanthan-Le­ gierung das optimale Verhältnis zwischen dem äußeren Durchmesser D des als Legierung ausgebildeten Festkörpers und dem inneren Durchmesser D₀ des aus einem anderen Material bestehenden Rohres wie folgt beschreiben:

Entsprechend ist für eine Legierung aus Zereisen das optimale Verhältnis zwischen dem äußeren Durchmesser D und dem inneren Durchmesser D₀ wie folgt:

Berücksichtigt man die oben als optimal angegebene Beziehung, dann beträgt ein bevorzugter Wertebereich für eine Lanthan-Le­ gierung zwischen

und

Im Hinblick auf eine Legierung aus Zereisen liegt der ent­ sprechende Wertebereich bei Berücksichtigung der oben genannten, optimalen Beziehung

bis

Diese bevorzugten Größenbereiche sind in den Fig. 3 und 4 schraffiert dargestellt.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der eine Übertragungseinheit entsprechend der Erfindung in einen Wärme­ tauscher eingesetzt ist, wobei der Festkörper 7 ein reagierendes Element in fester und dichter Verbindung mit der Innenwand des Wärmeübertragungsrohres 8 bildet. Der Festkörper 7 adsorbiert den Wasserstoff bzw. gibt diesen ab entsprechend dem Wärmetrans­ port, der vom bzw. zum Anschluß 9 für das Heiz- oder Kühlmedium und vom bzw. zum Abfluß 10 des Heiz- und Kühlmediums statt­ findet. Das durch den Kanal 11 strömende Reaktionsgas wird zwischen dem Inneren des Apparats und außerhalb ausgetauscht.

Da eine Legierung in Gestalt eines langgestreckten Festkörpers vorgesehen ist, ist es zum Zwecke der Erleichterung der Kompaktierung sinnvoll, den als Legierung ausgebildeten Fest­ körper in Bestandteile 7 A und 7 B, die getrennt in das Wärmeüber­ tragungsrohr 8 eingesetzt werden, aufzuteilen und diese unter Zwischenlage eines flexiblen Rings 12 zwischen ihnen zusammenzu­ setzen. Als Werkstoff für den flexiblen Ring ist geschäumtes Stylen oder ein ähnliches Material vorzuziehen. Dieses hat eine stoßadsorbierende Wirkung, wenn sich der Festkörper infolge der Wasserstoffreaktion in axialer Richtung ausdehnt oder schrumpft. Der flexible Ring dient außerdem als Abstandshalter, der den Festkörper festhält, so daß dieser infolge seines Zusammen­ ziehens nach abgeschlossener Expansion nicht aus der Einheit hinausgelangen kann.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen einer Wärmeübertragungseinheit, bei dem aus einer wasserstoffadsorbierenden Legierung bestehende Partikel, deren Oberflächen mit einem andersgearteten Metall überzogen sind, zu einem zylindrischen Festkörper mit dem Durchmesser D geformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel unter Druck verformt werden, bis der geformte Festkörper eine nahezu gleichmäßige spezifische Dichte aufweist und der Festkörper in ein Rohr aus einem anderen Metall eingesetzt wird, wobei das Rohr einen inneren Durchmesser mit einer Größe zwischen und in bezug auf den freien räumlichen Ausdehnungskoeffizienten E des Festkörpers aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überziehen der Oberflächen mit einem andersgearteten Metall durch nasses autokatalytisches Platieren mit einem Reduktionsmittel erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen jeweils zwei Festkörpern ein flexibler Ring angeordnet wird, sofern eine Mehrzahl von Festkörpern in das Rohr eingesetzt wird.