Dieser Artikel beschreibt den Dehydrierungsprozess, d.h. wie Wasserstoff aus einem Festkörper-Wasserstoffsystem entnommen wird.
Dehydrierung #
In einem gesättigten Wasserstoffträgermaterial sind Wasserstoffatome in die Gitterstruktur des Metallhydrids integriert. Wenn Wasserstoff aus dem Speicher entnommen wird, nimmt der Druck um dieses gesättigte Festkörpermaterial ab. Dadurch entsteht eine Druckdifferenz zwischen dem Plateaudruck des Metallhydrids und dem umgebenden Gasdruck. Das Differential treibt die Wasserstoffatome an der Grenzfläche zwischen Festkörper und Gas an. Dort rekombinieren sie und bilden molekularen Wasserstoff (H2). Diese H2 -Moleküle gehen dann in die Gasphase über.
Der Prozess der Wasserstoffrekombination und -freisetzung ist endotherm. Der Grund dafür ist, dass Energie benötigt wird, um die Wasserstoff-Metall-Bindungen innerhalb des Metallhydridgitters aufzubrechen. Dieser Energiebedarf unterstreicht die Komplexität und Komplexität des Dehydrierungsprozesses, da er die Absorption von Wärme beinhaltet, um die Freisetzung von Wasserstoffgas zu erleichtern. Die grafische Darstellung in der folgenden Abbildung veranschaulicht dieses Phänomen.
Thermische Eigenschaften #
Das Verständnis dieses endothermen Prozesses ist entscheidend für die Optimierung von Wasserstoffspeichersystemen, da er die Effizienz und Geschwindigkeit der Wasserstofffreisetzung beeinflusst. Ein ordnungsgemäßes Management der damit verbundenen thermischen Dynamik kann die Sicherheit und Leistung dieser Systeme verbessern und bei Bedarf eine stabile Versorgung mit Wasserstoffgas gewährleisten.
Dieses Phänomen tritt auf atomarer Ebene auf und hat weitreichende Auswirkungen auf das makroskopische Verhalten des Systems und seine Sicherheitseigenschaften.
Inhärent hohe Sicherheit #
Wenn ein Leck auftritt, kann nur ein begrenzter Teil des gespeicherten Wasserstoffs sofort entweichen. Der austretende Wasserstoff kühlt das System schnell ab und treibt es in einen neuen Gleichgewichtszustand. Infolgedessen sinkt die Leckagerate und kann schließlich ganz aufhören. Diese Beendigung geschieht entweder, weil die lokale Temperatur zu niedrig wird, um die Dehydrierung aufrechtzuerhalten, oder weil die Öffnung, durch die der Wasserstoff entweicht, zufriert. Die folgende Abbildung zeigt ein Speichermodul, aus dem Wasserstoff mit einer sehr hohen Durchflussrate entfernt wurde, wodurch das Modul einfrierte. Dies veranschaulicht den beschriebenen Prozess und verdeutlicht, wie ein schneller Wasserstoffaustritt zum Einfrieren führen kann, wodurch die Öffnung verschlossen und weitere Leckagen verhindert werden.
Durch die Begrenzung bzw. den Stopp der Leckströme kann der austretende Wasserstoff lange detektiert werden
bevor die untere Wasserstoff-Luft-Gemisch-Explosionsgrenze erreicht ist. Aufgrund der oben beschriebenen
Phänomen garantieren die inhärenten physikalischen Eigenschaften des Systems selbst, dass genügend Zeit
zur Verfügung stehen, um die Entstehung eines explosionsfähigen Gemisches mit geeigneten Maßnahmen zuverlässig zu verhindern. Wenn Sie an weiteren Informationen über das thermische Verhalten der Systeme interessiert sind, lesen Sie bitte auch diesen Artikel.
