Hydrogenlagring i materialer

4. Alanater og blandede hydrider
Historie
De komplekse hydridene er en gruppe hydrider som har både ionisk og kovalent karakter.
Disse hydridene består ofte av et alkaliemetall eller jordalkaliemetall, aluminium og
hydrogen, og kalles for alanater (eks. LiAlH4, NaAlH4). Byttes aluminium ut med bor fås
borhydrider (eks. LiBH4 og NaBH4).
De komplekse hydridene har svært høy andel hydrogen i seg som kan være så høyt som over
10 wt %, men både kinetikken og termodynamikken er for ugunstig til å bruke dem til
hydrogenlagring. Siden alanater har så høy lagringskapasitet for hydrogen har de vært
forsket på i lang tid. Alanater og da særlig LiAlH4 er veldig gode reduksjonsmidler, og kan
forvandle estere, karboksylsyrer og ketoner til alkoholer, og nitro‐produkter til aminer.
Problemet med alanatene er at de trenger høye temperaturer (200‐400 °C) og veldig høye
gasstrykk (100‐400 bar) for å dannes. De er dermed ikke reversible ved moderate tilstander
og ble derfor ikke tiltenkt hydrogenlagring før det ble funnet ut at titankatalysatorer hadde
en svært positiv effekt.
Dessorpsjon av hydrogen i alkaliske alanater skjer ved følgende reaksjoner:
3NaAlH 4 → Na3
AlH 6 + 3H
2
(4.1)
3
Na 3 AlH 6 → 3NaH + Al + H 2
2
(4.2)
3
3NaH → 3Na
+ H 2
2
(4.3)
Det er hovedsakelig reaksjon (4.1) og (4.2) som skjer. (4.3) krever så høye temperaturer at
det ikke blir praktisk gjennomførbart ved reverserbar hydrogenlagring. Reaksjon 4.1 og 4.2
slipper ut henholdsvis 3,7 og 1,9 wt % hydrogen. Tabell 4‐1 viser en oversikt over forskjellige
lagringskapasiteter i forskjellige materialer.
Tabell 4‐1: Hydrogenlagringskapasitet i forskjellige alanater (tabell hentet fra ”Materials for Hydrogen Technology ‐
Metal Hydrides” av Bjørn C. Hauback ved UiO)
Forbindelse Maksimalt teoretisk
LiAlH4
NaAlH4
KAlH4
Mg(AlH4)2
Ca(AlH4)2
Na2LiAlH6
hydrogenopptak wt %
10.6
7.5
5.8
9.3
7.9
7.0
8