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Abstract

NaAlH₄ ist wahrscheinlich das momentan vielversprechendste Wasserstoffspeichermaterial. Trotzdem erfüllt es einige wichtige Anforderungen an ein optimales Speichermaterial für automobile Zwecke nicht, vor allem sind die maximale Speicherkapazität zu gering und die Wärmeeffekte während der Beladung zu hoch. In dieser Arbeit sollte deshalb nicht primär die weitere Optimierbarkeit des NaAlH₄-Systems für automobile Zwecke untersucht werden, sondern vielmehr alternative Anwendungsmöglichkeiten des Materials erörtert werden.
Neben der Kinetik der De- und Rehydrierung ist dabei die Lage des thermodynamischen Gleichgewichts zwischen Wasserstoffaufnahme und -abgabe von besonderer Bedeutung. Diese Lage bestimmt den Druck, den das Speichermaterial an die Brennstoffzelle bei der jeweiligen Betriebstemperatur liefert, wie auch den erforderlichen Druck, der für die Rehydrierung aufgewendet werden muss.
Für NaAlH₄ ist die Lage dieses Gleichgewichts bereits mehrfach untersucht worden, allerdings wurde bisher noch nicht beschrieben, ob sich diese Lage durch die Dotierung des Materials beeinflusst wird.
In dieser Arbeit sollte daher untersucht werden, ob sich die Thermodynamik des Systems durch die Zugabe des Dotierungsmittels verändert, und ob sie sich durch Variation der Dotierung gezielt beeinflussen lässt. Hierzu sollten die Dampfdruckisothermen (KDIs, Konentrations-Druck-Isothermen) für Titan- und Cer-dotierte NaAlH₄ -Systeme mit verschiedenen Dotierungsgraden aufgenommen werden.
Eine weitere potentielle Applikation des Alanats, die allerdings nicht direkt auf seine Speichereigenschaften abzielt, ist der Einsatz als Hydrierreagenz für die Reduktion von C=C- und C=O-Mehrfachbindungen. Der Einsatz klassischer Hydrierkatalysatoren auf Pd-, Pt-, oder Ni-Basis liefert hierbei normalerweise hervorragende Umsätze bei milden Bedingungen. Allerdings lassen die Selektivitäten zur Reduktion von C=O- in Anwesenheit von C=C-Doppelbindungen zu wünschen übrig. Daher werden in diesen Fällen komplexe Metall- und Borhydride verwendet. Diese Verbindungen erreichen zwar sehr gute Selektivitäten, sind allerdings für großtechnische Anwendungen wenig interessant, da sie in stöchiometrischen Mengen in der Reaktion eingesetzt werden müssen.
Es sollte untersucht werden, ob sich die Vorteile beider Systeme verbinden lassen, indem mit NaAlH₄ ein komplexes Metallhydrid verwendet wird, das sich in situ unter Wasserstoffdruck rehydrieren lässt. Dies würde den Einsatz katalytischer Mengen an NaAlH₄ erlauben.