Development of a Sieverts-type apparatus for the characterization of hydrogen storage materials

Während herkömmliche Methoden der Wasserstoffspeicherung sich hauptsächlich auf verflüssigten oder gasförmigen Wasserstoff konzentrieren, bieten ausgewählte Metallhydride, aufgrund ihres vergleichsweise niedrigen Speicherdrucks und ihrer hohen volumetrischen Wasserstoffspeicherkapazitäten, eine vielversprechende Alternative. Die Charakterisierung der metallhydridbildenden Materialien ist ein wichtiger Schritt in der Erforschung dieser Wasserstoffspeicher. Zu diesem Zweck wurde eine volumetrische Gas-Sorptionsapparatur (Sieverts-typ Apparatur) entwickelt. Die Entwicklung umfasste die Rohrleitungen, die Instrumentierung, die Automatisierung sowie ein Skript zur Datenauswertung. Damit wird die Charakterisierung der Materialien anhand von Druck-Zusammensetzungs Isothermen (pressure-composition isotherm, PCI) bei verschiedenen Temperaturen und den daraus resultierenden thermodynamischen Daten durchgeführt. Die Validierung der Apparatur erfolgte mit dem gut untersuchten Lanthan-Pentanickel Pulver (LaNi_5). Zusätzliche Untersuchungen wurden an Pulverproben aus Magnesium und einer Magnesiumbasislegierung mit unterschiedlicher Herstellungs- und Aktivierungsroute unternommen. PCI-Kurven und Standardbildungsenthalpien aus den Sorptionsexperimenten mit LaNi_5, stimmen weitgehend mit den Literaturwerten überein und verifizieren damit die Zuverlässigkeit der generierten Messdaten. Darüber hinaus zeigten auch die Standardbildungsenthalpien und -entropien der Magnesiumproben eine gute Übereinstimmung mit der Literatur und keine signifikante Abhängigkeit von der Aktivierungsroute. Aus den experimentellen Daten und den daraus resultierenden PCI-Kurven sind weitere Verbesserungsvorschläge hinsichtlich der Apparatur und der Versuchsdurchführung abgeleitet.