Chemisch-physikalische Aktivierungsmethoden für die Be- und Entladung von magnesiumbasierten Materialien zur Wasserstoffspeicherung

Im Rahmen der Energiewende spielt erneuerbarer Wasserstoff eine zentrale Rolle als emissionsfreier Energieträger. Die niedrige Dichte von Wasserstoffgas macht Verfahren zur Erhöhung der volumetrischen Energiedichte notwendig. Neben der Hochdruckverdichtung und Verflüssigung bietet sich die Speicherung von Wasserstoff in Form von Metallhydriden an.Ein vielversprechendes Material ist dabei Magnesium, nachteilig ist die geringe Reaktionsgeschwindigkeit für die Hydridbildung und die hohe Zersetzungstemperatur für das Metallhydrid. Dies macht die Anwendung von physikalischen und chemischen Aktivierungsstrategiennotwendig, um geeignete Materialien für eine effiziente Speicherung vonWasserstoff zu erhalten.Im Zuge dieser Arbeit wurde die Auswirkung von physikalisch-chemischen Aktivierungsstrategien auf die initiale Hydrierung von magnesiumbasierten Pulvern aus verschiedenen Produktionsrouten untersucht. Bei der physikalisch-thermischen Aktivierung zeigte sich die Herstellungsmethode als großer Einflussfaktor auf den Hydriererfolg. Während gasatomisiertePulver eine schnelle anfängliche Reaktionsrate aufwiesen, wurde im Gegensatz zu gekratzten Pulvern ein nur unvollständiger Umsatz zum Hydrid beobachtet. Die chemische Aktivierung mittels eines Mg-Anthracen-Chromchlorid-Katalysators lieferte unabhängig von der Herstellungsmethode der untersuchten Magnesiumpulver hohe Umsätze. Die resultierenden Hydridproben unterschieden sich stark in ihrer Reaktivität. Die spezifische Oberfläche änderte sich bei der physikalischen Aktivierung nur wenig, bei der chemischen Aktivierung um 1-2 Größenordnungen. Die Aktivierungsenergie der Dehydrierreaktionwurde mit der Kissinger-Methode bestimmt. Dabei zeigten die chemischaktivierten Reinmagnesiumpulver eine um etwa 50 bis 65 kJmol−1 niedrigere Aktivierungsenergie als die physikalisch-thermisch aktivierten Pulver. Materialien mit Nickelzusatz (MgNi15) zeigten eine nochmals verringerte Aktivierungsenergie.