WO2004106225A1 - Verfahren zur herstellung von alkalimetallhydriden und von wasserstoff - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing hydrogen and a method for producing an alkali metal hydride.
  • the alkali metal hydride obtained can in turn be used to obtain hydrogen and alkali metal hydroxide or hydrogen and alkali metal.
  • hydrogen can be made available in the form of metal hydrides, such as special FeTi or TiVFeMn alloys, which reversibly store hydrogen and then release it at the desired time.
  • metal hydrides such as special FeTi or TiVFeMn alloys, which reversibly store hydrogen and then release it at the desired time.
  • US-A-5,728,464 and US-A-5,817,157 describe the production of hydrogen from alkali metal or alkali metal hydride.
  • alkali metal or alkali metal hydride are provided with a covering, for example made of aluminum or plastic.
  • An object of the invention is to provide an environmentally friendly method for providing hydrogen.
  • Another object of the invention is to provide an environmentally friendly method for providing alkali metal hydrides.
  • the invention relates to a process for the production of hydrogen comprising:
  • the invention relates to a method comprising the steps:
  • a method comprising the steps of: (a) reacting a carbon source with water to obtain hydrogen; and (b) reacting the hydrogen obtained with a carbonaceous substance and an alkali metal compound to obtain an alkali metal hydride is also an object of the invention.
  • the invention relates to a method comprising the steps:
  • the methods according to the invention are distinguished by particular environmental friendliness.
  • Renewable energy sources can preferably be used and raw materials from biomass can be used.
  • the alkali metal compound can be any alkali metal compound that can be reacted with a carbon-containing substance in the presence of hydrogen to form an alkali metal hydride.
  • exemplary alkali metal compounds are alkali metal carbonates, alkali metal oxides and alkali metal hydroxides. Alkali metal hydroxides are preferably used. Any alkali metal can be used in the alkali metal compound. Lithium, sodium and potassium compounds are preferably used. Because of the high weight ratio of hydrogen to alkali metal, lithium compounds are preferred.
  • the carbon-containing substance is also not particularly limited as long as it is able to convert the alkali metal compound into an alkali metal hydride in the presence of hydrogen.
  • the carbonaceous substance may contain carbon per se, an organic carbonaceous compound such as hydrocarbons, and mixtures thereof.
  • Examples of carbon-containing substances are coal, coke, petroleum, natural gas and hydrocarbons with 1 to 20 carbon atoms, such as methane, propane or butane. Coal, coke and hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms are preferably used. In a preferred embodiment, coke, in particular biogenic coke, is used.
  • the biogenic coke can be biogenic coke that can be made from biomass in a variety of ways. All carbonaceous materials are classified under biomass
  • biomass that contain components of animal or vegetable origin and that can be converted into coke.
  • biomass are wood and wood-containing substrates (e.g. wood, sawdust, wood waste and the like),
  • Paper and primary products or residues from paper production e.g. paper waste; cardboard packaging; residual materials and primary products from paper production, including black liquor; and the like
  • substrates of vegetable origin e.g. paper waste; cardboard packaging; residual materials and primary products from paper production, including black liquor; and the like
  • Substrates of animal origin e.g. slaughterhouse waste, animal residues and the like
  • other substrates e.g. residues from the food industry, residues from anaerobic gasification, municipal and possibly industrial
  • biogenic coke can be produced in a rotary kiln or a multi-storey Herreshoff furnace by heating in the absence of air at 400-500 ° C.
  • by-products fall acetic acid, methanol, acetone as well
  • Pyrolysis gas The resulting pyrolysis gas can be described as follows further processed or burned with the addition of fossil fuels to heat the furnace.
  • the carbonaceous substance can be obtained by reacting a carbon source with water. Gassing and implementation under critical conditions are particularly suitable methods.
  • coke can be produced by gasification, in particular from biomass.
  • gasification a carbon source is reacted with water (preferably water vapor).
  • water preferably water vapor
  • a carbon-containing substance, hydrogen or a mixture of the two is obtained as the main product.
  • Low-temperature gasification is preferred within the scope of the invention.
  • This process can use autothermal (air and water vapor) gasifiers or allothermal (water vapor) gasifiers. It has surprisingly been found that the coke produced by gasification, in particular of biomass, is particularly reactive in the reaction with the alkali metal compound and hydrogen and leads to a higher yield of alkali metal hydride compared to other carbon-containing substances, in particular compared to other types of coke.
  • the hydrogen used can also be of various origins.
  • the hydrogen can be obtained, for example, by electrolysis of water, by reforming, by reacting a carbon source with water (e.g. by gasification or by reacting a carbon source with water under critical conditions) or by the shift reaction.
  • the electrolysis of water is already being carried out on an industrial scale.
  • the electricity required for the electrolysis is obtained using wind power.
  • Wind turbines are environmentally friendly because they take advantage of the natural power of the wind and do not provide any exhaust gases or waste products.
  • the amount of electricity produced depends on the prevailing wind conditions and cannot be controlled as required. For these reasons, feeding electricity from wind farms into the general power grid is problematic.
  • the use of electricity from wind power to produce Alkali metal hydrides offer the possibility of storing the energy in a stable and storable form.
  • the current required for the electrolysis can be obtained by solar energy, since this current is subject to fluctuations depending on the solar radiation.
  • the method according to the invention offers the possibility of storing the energy obtained by solar power in the form of alkali metal hydride.
  • other conventional or alternative energy sources such as hydropower, can also be used.
  • Reforming processes and the production of hydrogen from natural gas are also currently used on an industrial scale for the production of hydrogen.
  • gasification can be used to provide hydrogen.
  • a carbon-containing substance is reacted with water (preferably water vapor) and optionally oxygen or air.
  • water preferably water vapor
  • oxygen or air optionally oxygen or air.
  • biomass can be listed as carbon-containing substances.
  • the gasification of biomass is advantageous.
  • the gasification of biomass is carried out, for example, by autothermal or allothermal gasification.
  • pyrolysis gases and / or coke are generated when the biomass is heated.
  • a raw pyrolysis gas is formed from a mixture of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, hydrocarbons (e.g. methane and higher hydrocarbons) and tar materials.
  • the hydrocarbons are further gasified to form carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen.
  • the hydrogen can be separated from this mixture by known methods. If necessary, the hydrogen yield can be increased further by a shift reaction.
  • a residual gas remains as a by-product that can be used to generate heat.
  • the heat generated can be used, for example, in the reaction of the carbon source with water or in the reaction of the alkali metal compound to form an alkali metal hydride. Alternatively, it can be used for other uses, such as power and / or heat.
  • the gasification of the pyrolysis gases that form when biomass is heated generally requires less thermal energy than the gasification of the coke that is produced. Pyrolysis gases are generated when the feed biomass is heated above approx. 350 ° C and gasify at higher gasification temperatures within a few seconds with both autothermal and allothermic reactions. In contrast, the residence time of pyrolysis coke in the reactor must be in the hour range in order to be able to achieve complete conversion.
  • the gasification of pyrolysis gas is preferred.
  • the gasification can thus be carried out in such a way that mainly hydrogen, mainly coke or a mixture of both is produced during the gasification.
  • the method according to the invention can be carried out with the biogenic hydrogen and with a carbon-containing substance from another source.
  • the method according to the invention can be carried out with the biogenic coke and with hydrogen from another source.
  • both the hydrogen and the carbon-containing substance are produced by gasification, in particular of biomass. Then both starting substances can be produced in one step.
  • Suitable carburettors are commercially available, for example, from the companies CHOREN (Freiberg, Saxony, Germany), MTCI / TCI (USA) and FERCO (USA).
  • Most biomass gasifiers are fluidized bed gasifiers. At temperatures of 750 to 850 ° C, mainly hydrogen-containing pyrolysis gases are generated. If the temperature drops below approx. 600 ° C, the coke produced as an intermediate in the reactor is no longer gasified, but is obtained as a product in connection with hydrogen-containing pyrolysis gases.
  • the process heat is provided externally and introduced into the fluidized bed through a heat transfer medium or via special heat exchangers.
  • An improvement in the hydrogen yield, in particular in the case of biomass, can be achieved if an alkali metal compound (for example carbonate, sulfide or hydroxide; preferably hydroxide) is added during the gasification.
  • an alkali metal compound for example carbonate, sulfide or hydroxide; preferably hydroxide
  • the addition of the alkali metal compound reduces the amount of long chain hydrocarbons contained in the end products and thus leads to a higher yield of hydrogen.
  • a particular advantage when using renewable energy sources, such as biomass, wind power, hydropower, solar power and the like, in the production of the starting compounds of the reaction is that, compared to conventional processes, the production of the hydrogen is carried out in a CO 2 -reduced or CO 2 -neutral manner can be.
  • the alkali metal compound, the carbon-containing substance and hydrogen are converted to alkali metal hydride in a carbothermal process.
  • carbothermal processes are known and are described, for example, in US Pat. No. 2,884,311. The procedure described in this patent is incorporated herein by reference.
  • the method according to the invention is not restricted to this special procedure. Rather, the starting compounds are implemented at about 600 to 850 ° C. The temperatures required are therefore significantly lower than the temperatures required for the production of alkali metal by carbothermal processes. This leads to cost savings both in the implementation of the process and in the purchase of the reactors and ensures trouble-free continuous operation.
  • alkali metal carbonates, alkali metal hydroxides and alkali metal oxides is used to explain the reaction in FIG. 1, where M stands for alkali metal.
  • Alkali metal hydride, carbon monoxide and optionally water are formed as reaction products.
  • the resulting carbon monoxide can be converted to carbon dioxide with oxygen (e.g. atmospheric oxygen):
  • the heat released can be used to heat the mixture in the carbothermal process. This can save energy. It is also possible to convert the resulting carbon monoxide with water vapor in a shift reaction to hydrogen and carbon dioxide:
  • the hydrogen can in turn be used as the starting material in the carbothermal process.
  • the heat necessary to carry out the carbothermal process can be generated by various methods either alone or in combination. Aside from using the heat generated by the implementation of If carbon monoxide is released to carbon dioxide, heat can be supplied by electrical heating or by other processes (for example combustion heat, process heat from other processes, etc.). If electrical heating is selected, electricity from wind, water or solar energy can preferably be used. Alternatively, hydrogen and oxygen, for example from an electrolyzer, can be fed into the reactor for the reaction of the alkali metal compound with the carbon-containing substance and hydrogen. There, the oxygen reacts with the carbon monoxide formed in the reaction and / or with hydrogen and generates heat for the endothermic reaction.
  • the alkali metal hydride obtained in the carbothermal process can be stored until the desired production of hydrogen.
  • the production of alkali metal hydride can be decoupled from the production of hydrogen both in terms of time and location.
  • alkali metal hydride can be produced centrally, while hydrogen is produced locally by the end user.
  • alkali metal hydride can, for example, be produced continuously or only if sufficient energy is available (e.g. wind power plants, solar plants), as a result of which the method according to the invention is optimally adaptable to a wide variety of needs.
  • the alkali metal hydride can either be stored as such in the form of encased pieces, such as described in US-A-5,728,464 or US-A-5,817,157, or in any other form before the production of hydrogen.
  • the alkali metal hydride obtained with the carbothermal process can be converted to a complex hydride before the hydrolysis.
  • Complex hydrides are hydrides with alkali metal and at least one other element. Examples of this are hydrides containing boron and aluminum. These can be prepared from the alkali metal hydride by known processes, such as the Schlesinger process, and then hydrolyzed (if necessary after storage) if necessary.
  • the methods for performing the hydrolysis of the alkali metal hydrides or the complex hydrides are not particularly limited and depend on the
  • Hydrogen is provided depending on the strong load changes, while it is more likely to be provided at a constant rate when used in a fuel cell.
  • Methods for hydrolysis are known in the respective fields. If necessary, the hydrogen can be released to the desired pressure level.
  • the hydrogen obtained can be used in all customary fields of application. Examples include powder metallurgy, food production, the production of cosmetics and pharmaceuticals, hydrogen filling stations, hydrogen-powered motor vehicles, fuel cells and the like. If desired, the hydrogen can be compressed or liquefied.
  • alkali metal hydroxide is obtained in the form of an aqueous solution in addition to hydrogen.
  • the alkali metal hydroxide can be used as a by-product for further use or can be returned to the carbothermal process after appropriate work-up.
  • the aqueous alkali metal hydroxide solution only has to be evaporated, which enables a particularly simple procedure.
  • further intermediate steps for converting the alkali metal hydroxide into the corresponding alkali metal compound must be carried out.
  • Alkali metal hydride is produced according to the invention and is supplied to a hydrogen filling station, for example in the form of pellets, which may be coated. There it can first be stored until it is hydrolyzed, for example when a motor vehicle is to be refueled, in order to generate hydrogen. The hydrogen is filled into the tank of the motor vehicle. The resulting aqueous alkali metal hydroxide solution can be collected and then returned to the manufacturer of the alkali metal hydride.
  • alkali metal hydride instead of hydrolyzing the alkali metal hydride, it can be thermally converted to alkali metal and hydrogen.
  • This embodiment is illustrated using the example of alkali metal hydroxide in FIG. 2.
  • This variant of the method according to the invention enables the environmentally friendly production of alkali metal with simultaneous production of hydrogen.
  • the above statements regarding the reaction of an alkali metal compound with a carbon-containing substance and hydrogen apply analogously to this embodiment.
  • the thermal conversion of alkali metal hydride into alkali metal and hydrogen can be carried out by known methods. The temperature of the thermal conversion depends on the alkali metal hydride chosen and can be suitably chosen by the person skilled in the art.
  • the hydrogen required for the process can be produced by a shift reaction from the carbon monoxide and water vapor formed in the production of alkali metal hydride.
  • the carbon monoxide can be reacted with oxygen (for example atmospheric oxygen) to carbon dioxide and the heat generated can be used in the thermal conversion of the alkali metal hydride into alkali metal and hydrogen. It is also possible to recycle the hydrogen generated in the conversion of alkali metal hydride to alkali metal and to use it as a starting material in the production of alkali metal hydride.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, umfassend: (i) Umsetzen einer Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff, um ein Alkalimetalihydrid zu erhalten; und (ii) Umsetzen des erhaltenen Alkalimetallhydrids mit Wasser, um Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid zu erhalten. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren, umfassend die Schritte: (a) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um eine kohlenstoffhaltige Substanz zu erhalten; und (b) Umsetzen der erhaltenen kohlenstoffhaltigen Substanz mit Wasserstoff und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten. In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, umfassend die Schritte: (a) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um Wasserstoff zu erhalten; und (b) Umsetzen des erhaltenen Wasserstoff mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten.

Description

Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhydriden und von Wasserstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und ein Verfahren zur Herstellung eines Alkalimetallhydrids. Mit dem erhaltenen Alkalimetallhydrid kann seinerseits Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid oder Wasserstoff und Alkalimetall erhalten werden.
Seit einigen Jahren wird intensiv der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger erforscht. Für die Anwendung als Energieträger muss der Wasserstoff gespeichert und dem Endverbraucher zur Verfügung gestellt werden.
Bisher wurde Wasserstoff beispielsweise in flüssiger Form zur Verfügung gestellt. Auf grund des niedrigen Siedepunktes von Wasserstoff ist jedoch der Energieverbrauch zum Verflüssigen und zur Lagerung bei niedrigen Temperaturen sehr hoch. Bei der Speicherung als komprimiertes Gas kann Wasserstoff zwar bei Raumtemperatur gelagert werden, allerdings ist der Energieverbrauch für die Komprimierung ebenfalls recht hoch. Zudem ist die Speicherdichte noch nicht ausreichend. Sowohl bei flüssigem Wasserstoff als auch bei komprimiertem Wasserstoff können Verluste durch Abdampfen entstehen. Außerdem bestehen noch erhebliche Probleme bei der Sicherheit und Handhabung, so dass diese Bereitstellungsformen sich nicht für private Haushalte eignen.
Daneben kann Wasserstoff in Form von Metallhydriden, wie speziellen FeTi oder TiVFeMn Legierungen, zur Verfügung gestellt werden, die Wasserstoff reversibel speichern und dann zur gewünschten Zeit entsprechend freisetzen.
Neben reversiblen Systemen sind irreversible Speicherkonzepte vorgestellt worden. Demnach werden Metallhydride mit Wasser hydrolysiert, wobei Wasserstoff entsteht. In US-B-6,534,033 und US-B-6,497,973 werden Systeme beschrieben, die auf Borhydrid basieren.
In US-A-5,728,464 und US-A-5,817,157 wird die Herstellung von Wasserstoff aus Alkalimetall oder Alkalimetallhydrid beschrieben. Um die frühzeitige Reaktion von Alkalimetall oder Alkalimetallhydrid mit Luftfeuchtigkeit während der Lagerung zu verhindern, werden Alkalimetall oder Alkalimetallhydrid mit einer Umhüllung beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff versehen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist ein umweltfreundliches Verfahren zur Bereitstellung von Wasserstoff zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein umweltfreundliches Verfahren zur Bereitstellung von Alkalimetallhydriden anzugeben.
In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, umfassend:
(i) Umsetzen einer Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten; und (ii) Umsetzen des erhaltenen Alkalimetallhydrids mit Wasser, um Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid zu erhalten. In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren, umfassend die Schritte:
(a) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um eine kohlenstoffhaltigen Substanz zu erhalten; und
(b) Umsetzen der erhaltenen kohlenstoffhaltigen Substanz mit Wasserstoff und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten.
Ein Verfahren, umfassend die Schritte: (a) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um Wasserstoff zu erhalten; und (b) Umsetzen des erhaltenen Wasserstoffs mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
In noch einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren, umfassend die Schritte:
(i) Umsetzen einer Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten; und
(ii) Umwandeln des erhaltenen Alkalimetallhydrids in Alkalimetall und Wasserstoff.
Die erfindungsgemäßen Verfahren zeichnen sich durch besondere Umweltfreundlichkeit aus. Bevorzugt können erneuerbare Energiequellen eingesetzt werden und Ausgangsstoffe aus Biomasse verwendet werden.
Die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen werden nachstehend beschrieben.
Alkalimetallverbindung
Die Alkalimetallverbindung kann jede Alkalimetallverbindung sein, die sich mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz in Gegenwart von Wasserstoff zu einem Alkalimetallhydrid umsetzen lässt. Beispielhafte Alkalimetallverbindungen sind Alkalimetallcarbonate, Alkalimetalloxide und Alkalimetallhydroxide. Bevorzugt werden Alkalimetallhydroxide verwendet. In der Alkalimetallverbindung kann jedes Alkalimetall verwendet werden. Bevorzugt werden Lithium-, Natrium- und Kaliumverbindungen eingesetzt. Aufgrund des hohen Gewichtsverhältnisses von Wasserstoff zu Alkalimetall werden bevorzugt Lithiumverbindungen gewählt.
Kohlenstoffhaltige Substanz
Die kohlenstoffhaltige Substanz ist ebenfalls nicht besonders beschränkt, solange sie in der Lage ist die Alkalimetallverbindung in Gegenwart von Wasserstoff zu einem Alkalimetallhydrid umzusetzen. Die kohlenstoffhaltige Substanz kann Kohlenstoff per se, eine organische kohlenstoffhaltige Verbindung, wie Kohlenwasserstoffe, und Gemische davon enthalten. Beispiele für kohlenstoffhaltige Substanzen sind Kohle, Koks, Erdöl, Erdgas und Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Methan, Propan oder Butan. Bevorzugt werden Kohle, Koks und Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatome verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Koks, insbesondere biogener Koks verwendet.
Der biogener Koks kann biogener Koks sein, der auf verschiedene Weisen aus Biomasse hergestellt werden kann. Unter Biomasse werden alle kohlenstoffhaltigen
Substrate verstanden, die Komponenten tierischen oder pflanzlichen Ursprungs enthalten und die sich in Koks umwandeln lassen. Beispiele für Biomasse sind Holz und holzhaltige Substrate (z.B. Holz, Sägemehl, Holzverschnitt und dergleichen),
Papier und Vorprodukte bzw. Reststoffe aus der Papierherstellung (z.B. Papierabfälle; Kartonagen; Reststoffe und Vorprodukte aus der Papierherstellung, einschließlich Schwarzlauge; und dergleichen), Substrate pflanzlichen Ursprungs
(z.B. Grünverschnitt, Energiegräser, landwirtschaftliche Reststoffe und dergleichen),
Substrate tierischen Ursprungs (z.B. Schlachtabfälle, tierische Reststoffe und dergleichen) sowie weitere Substrate (z.B. Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie, Reststoffe aus der anaeroben Vergasung, kommunale und ggf. industrielle
Klärschlämme und dergleichen).
In einer Ausführungsform kann biogener Koks in einem Drehrohrofen oder einem mehrstöckigen Herreshoff Ofen durch Erhitzung unter Luftausschluss bei 400-500 °C hergestellt werden. Als Nebenprodukte fallen Essigsäure, Methanol, Aceton sowie
Pyrolysegas an. Das entstandene Pyrolysegas kann wie nachstehend beschrieben weiter verarbeitet werden oder unter Zusatz von fossilen Brennstoffen zur Erhitzung des Ofens verbrannt werden.
Die kohlenstoffhaltige Substanz kann durch Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasser erhalten werden. Hierbei bieten sich insbesondere die Vergasung sowie die Umsetzung unter kritischen Bedingungen als Verfahren an.
In einer Ausführungsform kann Koks durch Vergasung, insbesondere von Biomasse hergestellt werden. Bei einer Vergasung wird eine Kohlenstoff quelle mit Wasser (bevorzugt Wasserdampf) umgesetzt. Hierbei wird, wie nachstehend beschrieben, je nach den eingestellten Verfahrensbedingungen eine kohlenstoffhaltige Substanz, Wasserstoff oder ein Gemisch aus beiden als Hauptprodukt erhalten. In Rahmen der Erfindung ist eine Niedertemperaturvergasung bevorzugt. Bei diesem Verfahren können autotherme (Luft- und Wasserdampf-) Vergaser oder allotherme (Wasserdampf-) Vergaser verwendet werden. Es hat sich überraschend gezeigt, dass der durch Vergasung, insbesondere von Biomasse, hergestellte Koks bei der Umsetzung mit der Alkalimetallverbindung und Wasserstoff besonders reaktiv ist und zu einer höheren Ausbeute an Alkalimetallhydrid führt verglichen mit anderen kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere verglichen mit anderen Kokssorten.
Wasserstoff
Der eingesetzte Wasserstoff kann ebenfalls verschiedenen Ursprungs sein. Der Wasserstoff kann beispielsweise durch Elektrolyse von Wasser, durch Reforming, durch die Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasser (z.B. durch Vergasung oder durch die Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasser unter kritischen Bedingungen) oder durch die Shift-Reaktion gewonnen werden.
Die Elektrolyse von Wasser wird bereits großtechnisch durchgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der für die Elektrolyse benötigte Strom mit Windkraft gewonnen. Windkraftanlagen sind umweltfreundlich, da sie die natürliche Kraft des Windes ausnützen und keine Abgase oder Abfallprodukte liefern. Allerdings hängt die hergestellte Strommenge von den herrschenden Windverhältnissen ab und kann nicht bedarfsgerecht kontrolliert werden. Aus diesen Gründen ist die Einspeisung von Strom aus Windparks in das allgemeine Stromnetz problematisch. Die Verwendung von Strom aus Windenergie zur Herstellung von Alkalimetallhydriden bietet die Möglichkeit, die Energie in einer stabilen und lagerfähigen Form zu speichern. In einer weiteren Ausführungsform kann der für die Elektrolyse benötigte Strom durch Solarenergie gewonnen werden, da dieser Strom Schwankungen in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung unterliegt. Auch hier bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit die durch Solarkraft gewonnene Energie in Form von Alkalimetallhydrid zu speichern. Selbstverständlich können andere konventionelle oder alternative Energiequellen, wie Wasserkraft, ebenfalls verwendet werden.
Reforming-Verfahren sowie die Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas werden derzeit ebenfalls großtechnisch zur Herstellung von Wasserstoff eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann Vergasung zur Bereitstellung von Wasserstoff verwendet werden. Bei der Vergasung wird eine kohlenstoffhaltige Substanz mit Wasser (bevorzugt Wasserdampf) und gegebenenfalls Sauerstoff oder Luft umgesetzt. Als kohlenstoffhaltige Substanzen können die vorstehend Erwähnten und Biomasse aufgeführt werden. In Hinblick auf die Umweltverträglichkeit des Verfahrens ist die Vergasung von Biomasse vorteilhaft.
Die Vergasung von Biomasse (oder von anderen kohlenstoffhaltigen Substanzen) wird beispielsweise durch eine autotherme oder allotherme Vergasung durchgeführt. Bei der Erhitzung der Biomasse entstehen je nach den eingestellten Vergasungsbedingungen Pyrolysegase und/oder Koks. Zunächst entsteht als rohes Pyrolysegas ein Gemisch aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe (z.B. Methan und höhere Kohlenwasserstoffe) sowie Teerstoffe. Die Kohlenwasserstoffe werden unter Bildung von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff weiter vergast. Der Wasserstoff kann aus diesem Gemisch nach bekannten Verfahren abgetrennt werden. Gegebenenfalls kann die Wasserstoffausbeute durch eine Shift-Reaktion weiter erhöht werden. Als Nebenprodukt verbleibt ein Restgas, das zur Wärmeerzeugung verwendet werden kann. Die erzeugte Wärme kann beispielsweise bei der Umsetzung der Kohlenstoff quelle mit Wasser oder bei der Umsetzung der Alkalimetallverbindung zu einem Alkalimetallhydrid verwendet werden. Alternativ kann es anderen Verwendungen zugeführt werden, beispielsweise der Strom- und/oder Wärmeversorgung. Die Vergasung der Pyrolysegase, die sich bei der Erhitzung von Biomasse bilden, erfordert grundsätzlich weniger thermische Energie als die Vergasung des entstehenden Kokses. Pyrolysegase entstehen bei Erhitzung der eingespeisten Biomasse über ca. 350 °C und vergasen bei höheren Vergasertemperaturen sowohl bei autothermer als auch bei allothermer Reaktionsführung innerhalb von Sekunden. Die Verweilzeit von Pyrolysekoks im Reaktor muss dagegen im Stundenbereich liegen, um eine vollständige Umsetzung erreichen zu können. Bei limitierter Wärmeeinspeisung und aufgrund der schnelleren Kinetik ist folglich die Vergasung von Pyrolysegas bevorzugt. Durch die Einstellung der Temperatur, der Verweilzeit und des Durchsatzes an Biomasse kann somit die Vergasung so geführt werden, dass hauptsächlich Wasserstoff, hauptsächlich Koks oder ein Gemisch aus beiden bei der Vergasung entsteht. Falls hauptsächlich Wasserstoff entsteht, kann das erfindungsgemäße Verfahren mit dem biogenen Wasserstoff und mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer anderen Quelle durchgeführt werden. Falls hauptsächlich Koks entsteht kann das erfindungsgemäße Verfahren mit dem biogenen Koks und mit Wasserstoff aus einer anderen Quelle durchgeführt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden sowohl der Wasserstoff als auch die kohlenstoffhaltige Substanz durch Vergasung, insbesondere von Biomasse, hergestellt. Dann können beide Ausgangssubstanzen in einem Schritt hergestellt werden.
Geeignete Vergaser sind kommerziell beispielsweise von den Firmen CHOREN (Freiberg, Sachsen, Deutschland), MTCI/TCI (USA) und FERCO (USA) erhältlich. Die meisten Biomassevergaser sind Wirbelbettvergaser. Bei Temperaturen von 750 bis 850 °C entstehen hauptsächlich wasserstoffhaltige Pyrolysegase. Bei einer Temperaturabsenkung unter ca. 600 °C wird der als Zwischenprodukt im Reaktor entstehende Koks nicht mehr vergast, sondern fällt in Verbindung mit wasserstoffhaltigen Pyrolysegasen als Produkt an.
Bei allothermen (Wasserdampf-) Vergasern wird die Prozeßwärme extern bereitgestellt und durch ein Wärmeträgermedium oder über spezielle Wärmetauscher in das Wirbelbett eingeführt.
Im Batteile Columbus Verfahren (Reaktoren sind kommerziell von der Fa. FERCO erhältlich) wird nicht vergastes Pyrolysekoks, der mit dem Wirbelbettsand aus dem
Reaktor ausgeführt wird, in einem getrennten Reaktor verbrannt. Danach wird der erhitzte Sand wieder in den Reaktor zurückgeführt. Aufgrund der limitierten Wärmekapazitäten, umlaufenden Mengen und Temperaturen des Sandes oder eines anderen festen Wärmeträgermediums ist die eingetragene Wärmeleistung limitiert und reicht nicht zur Vergasung des Pyrolysekoks aus. Diese und ähnliche Verfahren, in denen Wärme über erhitzte Stahl- oder Korundkugeln in ein Wirbelbett eingeführt werden, können als "partielles Steamreforming" bezeichnet werden, da nur eine Teilvergasung mit Wasserdampf stattfindet.
Beim "vollständigen Steamreforming" müssen spezielle Wärmetauscher mit besonders hoher spezifischer Wärmedichte (z.B. mindestens 150 Watt/°C-m2) soviel Wärme in das Wirbelbett eintragen, dass auch der Koks vergast werden kann. Als zweite Wärmequelle kann der als Reaktions- und Fluidisierungsmedium eingespeiste 600 bis 650 °C heiße Dampf dienen. Solche Vergaser sind von ThermoChem, Inc. (Baltimore, USA) erhältlich.
Abgesehen von autothermen und allothermen Vergasungsverfahren können Verfahren zur Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasser unter kritischen Bedingungen (Druck und/oder Temperatur) verwendet werden. Als Produkte können Kohlenstoff, flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe sowie Wasserstoff erhalten werden, die in der Umsetzung der Alkalimetallverbindung eingesetzt werden können.
Eine Verbesserung der Wasserstoffausbeute, insbesondere bei Biomasse, kann erreicht werden, wenn eine Alkalimetallverbindung (beispielsweise Carbonat, Sulfid oder Hydroxid; bevorzugt Hydroxid) bei der Vergasung zugesetzt wird. Bevorzugt wird 5 bis 10 Gewichts-% Alkalimetallverbindung bezogen auf das Gewicht der Kohlenstoffquelle zugegeben. Die Zugabe der Alkalimetallverbindung reduziert die Menge an langkettigen Kohlenwasserstoffen, die in den Endprodukten enthalten sind, und führt somit zu einer höheren Ausbeute an Wasserstoff.
Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von erneuerbaren Energiequellen, wie Biomasse, Windkraft, Wasserkraft, Solarkraft und dergleichen, bei der Herstellung der Ausgangsverbindungen der Reaktion ist, dass im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren die Herstellung des Wasserstoffs CO2-reduziert oder CO2-neutral durchgeführt werden kann. Die Alkalimetallverbindung, die kohlenstoffhaltige Substanz und Wasserstoff werden in einem carbothermischen Prozess zu Alkalimetallhydrid umgesetzt. Derartige carbothermische Prozesse sind bekannt und beispielsweise in US-A-2,884,311 beschrieben. Die in diesem Patent beschriebene Vorgehensweise wird hier durch Bezugnahme eingefügt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf diese spezielle Vorgehensweise beschränkt. Vielmehr werden die Ausgangsverbindungen bei etwa 600 bis 850 °C umgesetzt. Somit liegen die benötigten Temperaturen deutlich niedriger als die Temperaturen, die zur Herstellung von Alkalimetall durch carbothermische Verfahren benötigt werden. Dies führt zu Kostenersparnissen sowohl bei der Durchführung des Verfahrens als auch bei der Anschaffung der Reaktoren und gewährleistet einen störungsfreien Dauerbetrieb.
Am Beispiel von Alkalimetallcarbonaten, Alkalimetallhydroxiden und Alkalimetalloxiden wird die Umsetzung in Figur 1 erläutert, wobei M für Alkalimetall steht. Als Reaktionsprodukte entstehen Alkalimetallhydrid, Kohlenmonoxid und gegebenenfalls Wasser. Das entstandene Kohlenmonoxid kann mit Sauerstoff (beispielsweise Luftsauerstoff) zu Kohlendioxid umgesetzt werden:
Figure imgf000010_0001
Die dabei freigesetzte Wärme kann zur Beheizung des Gemisches in dem carbothermischen Prozess verwendet werden. Hierdurch kann Energie eingespart werden. Es ist ebenfalls möglich das entstandene Kohlenmonoxid mit Wasserdampf in einer Shift-Reaktion zu Wasserstoff und Kohlendioxid umzusetzen:
Figure imgf000010_0002
Der Wasserstoff kann wiederum in den carbothermischen Prozess als Ausgangsmaterial eingesetzt werden.
Sowohl die Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid als auch die Shift-Reaktion können nach bekannten Verfahren durchgeführt werden.
Die Wärme, die für die Durchführung des carbothermischen Prozesses notwendig ist, kann durch verschiedene Verfahren entweder alleine oder in Kombination erzeugt werden. Abgesehen von der Verwendung der Wärme, die durch die Umsetzung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid frei wird, kann Wärme durch elektrische Beheizung oder durch anderen Verfahren (z.B. Verbrennungswärme, Prozeßwärme aus anderen Verfahren, etc.) zugeführt werden. Falls eine elektrische Beheizung gewählt wird, kann dafür Strom bevorzugt aus Wind-, Wasser- oder Solarenergie verwendet werden. Alternativ können Wasserstoff und Sauerstoff, z.B. aus einem Elektrolyseur, in den Reaktor für die Umsetzung der Alkalimetallverbindung mit der kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff zugeführt werden. Dort reagiert der Sauerstoff mit dem in der Umsetzung entstehenden Kohlenmonoxid und/oder mit Wasserstoff und erzeugt Wärme für die endotherme Reaktion.
Das in dem carbothermischen Prozess erhaltene Alkalimetallhydrid kann bis zur gewünschten Herstellung von Wasserstoff gelagert werden. Hierdurch kann die Herstellung von Alkalimetallhydrid sowohl zeitlich als auch örtlich von der Herstellung von Wasserstoff entkoppelt werden. Damit kann beispielsweise Alkalimetallhydrid zentral hergestellt werden, während Wasserstoff dezentral vom Endverbraucher hergestellt wird. Alkalimetallhydrid kann je nach den Erfordernissen des Herstellungsbetriebs beispielsweise kontinuierlich oder nur wenn ausreichend Energie zur Verfügung steht (z.B. Windkraftanlagen, Solaranlagen) hergestellt werden, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren eine optimale Anpassungsfähigkeit für die verschiedensten Bedürfnisse aufweist.
Das Alkalimetallhydrid kann entweder als solches, in Form von umhüllten Stücken, wie etwa in US-A-5,728,464 oder US-A-5,817,157 beschrieben, oder in jeder anderen Form vor der Herstellung von Wasserstoff gelagert werden.
Falls gewünscht kann das mit dem carbothermischen Prozess erhaltene Alkalimetallhydrid vor der Hydrolyse zu einem komplexen Hydrid umgesetzt werden. Komplexe Hydride sind Hydride mit Alkalimetall und mindestens einem weiteren Element. Beispiele hierfür sind bor- und aluminiumhaltige Hydride. Diese können nach bekannten Verfahren, wie das Schlesinger Verfahren, aus dem Alkalimetallhydrid hergestellt werden und anschließend (ggf. nach einer Lagerung) bei Bedarf hydrolysiert werden.
Die Verfahren zur Durchführung der Hydrolyse der Alkalimetallhydride oder der komplexen Hydride sind nicht besonders beschränkt und hängen von der
Verwendung des Wasserstoffs ab. So soll beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug der Wasserstoff in Abhängigkeit von den starken Lastwechseln bereitgestellt werden, während er bei der Verwendung in einer Brennstoffzelle eher mit einer konstanten Rate bereitgestellt werden soll. Verfahren zur Hydrolyse sind auf den jeweiligen Fachgebieten bekannt. Gegebenenfalls kann der Wasserstoff auf den gewünschten Druckniveau freigesetzt werden.
Der erhaltene Wasserstoff kann in allen üblichen Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Pulvermetallurgie, die Lebensmittelherstellung, die Herstellung von Kosmetika und Pharmazeutika, Wasserstofftankstellen, Wasserstoff-betriebene Kraftfahrzeuge, Brennstoffzellen und dergleichen. Falls gewünscht kann der Wasserstoff komprimiert oder verflüssigt werden.
Bei der Hydrolyse fällt neben Wasserstoff Alkalimetallhydroxid in Form einer wässrigen Lösung an. Das Alkalimetallhydroxid kann als Nebenprodukt einer weiteren Verwendung zugeführt werden oder nach einer entsprechenden Aufarbeitung in den carbothermischen Prozess zurückgeführt werden. Im Falle von Hydroxiden als Alkalimetallverbindung muss die wässrige Alkalimetallhydroxidlösung lediglich eingedampft werden, wodurch eine besonders einfache Verfahrensführung ermöglicht wird. Bei anderen Alkalimetallverbindungen als Ausgangsmaterialien in dem carbothermischen Prozess müssen weitere Zwischenschritte zur Umwandlung des Alkalimetallhydroxids in die entsprechende Alkalimetallverbindung durchgeführt werden.
Durch die Rückführung des Alkalimetallhydroxids in den carbothermischen Prozess werden Abfälle vermieden, und es wird eine besonders umweltfreundliche Verfahrensführung erreicht. Außerdem ist eine Schonung relativ begrenzter Mineralvorkommen, z.B. Lithiumvorkommen, durch die Wiederverwendung im Verfahren (Recycling) möglich.
Eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann anhand des Beispiels einer Wasserstofftankstelle erläutert werden. Allerdings ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Anwendung beschränkt. In analoger Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren bei mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen, Brennstoffzellen und in den oben erwähnten anderen Anwendungsgebieten verwendet werden. Alkalimetallhydrid wird erfindungsgemäß hergestellt und beispielsweise in Form von Pellets, die gegebenenfalls umhüllt sind, an eine Wasserstofftankstelle geliefert. Dort kann es zunächst gelagert werden bis es bei Bedarf, z.B. wenn ein Kraftfahrzeug betankt werden soll, hydrolysiert wird, um Wasserstoff zu erzeugen. Der Wasserstoff wird in den Tank des Kraftfahrzeugs gefüllt. Die entstehende wässrige Alkalimetallhydroxidlösung kann gesammelt und anschließend an den Hersteller des Alkalimetallhydrids zurückgeschickt werden.
Anstatt das Alkalimetallhydrid zu hydrolysieren kann es in einer anderen Ausführungsform thermisch in Alkalimetall und Wasserstoff umgewandelt werden. Diese Ausführungsform wird am Beispiel von Alkalimetallhydroxid in Figur 2 dargestellt. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die umweltfreundliche Herstellung von Alkalimetall bei gleichzeitiger Herstellung von Wasserstoff. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der Umsetzung einer Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff gelten für diese Ausführungsform analog. Die thermische Umwandlung von Alkalimetallhydrid in Alkalimetall und Wasserstoff kann nach bekannten Verfahren erfolgen. Die Temperatur der thermischen Umwandlung hängt von dem gewählten Alkalimetallhydrid ab und kann vom Fachmann geeignet gewählt werden.
Das für das Verfahren benötigte Wasserstoff kann durch eine Shift-Reaktion aus dem bei der Herstellung von Alkalimetallhydrid entstandenen Kohlenmonoxid und Wasserdampf hergestellt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Kohlenmonoxid mit Sauerstoff (beispielsweise Luftsauerstoff) zu Kohlendioxid umgesetzt werden und die entstandene Wärme kann bei der thermischen Umwandlung des Alkalimetallhydrids in Alkalimetall und Wasserstoff verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, den bei der Umwandlung von Alkalimetallhydrid in Alkalimetall entstandenen Wasserstoff zurückzuführen und bei der Herstellung von Alkalimetallhydrid als Ausgangsmaterial einzusetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, umfassend:
(i) Umsetzen einer Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten; und
(ii) Umsetzen des erhaltenen Alkalimetallhydrids mit Wasser, um Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in Schritt (i) zusätzlich Kohlenmonoxid erhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend die Schritte (iii) Umsetzen des Kohlenmonoxids mit Sauerstoff und (iv) Zuführen der resultierenden
Reaktionswärme bei Schritt (i).
4. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend die Schritte (v) Umsetzen des Kohlenmonoxids mit Wasserdampf zu Kohlendioxid und Wasserstoff und (vi) ' Zuführen des resultierenden Wasserstoffs zu Schritt (i).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend die Schritte (vii) ggf. Umwandeln des in Schritt (ii) erhaltenen Alkalimetallhydroxids in die Alkalimetallverbindung und (viii) Zuführen der Alkalimetallverbindung in Schritt (i).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Alkalimetallverbindung ein Alkalimetallcarbonat, Alkalimetalloxid oder Alkalimetallhydroxid ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Alkalimetallverbindung ein Alkalimetallhydroxid ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Alkalimetallverbindung eine Lithiumverbindung, eine Natriumverbindung oder eine Kaliumverbindung ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die kohlenstoffhaltige Substanz Kohlenstoff, Kohlenwasserstoff oder Gemische davon enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die kohlenstoffhaltige Substanz biogener Koks ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Wasserstoff biogener Wasserstoff ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend die Schritte (ix) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um eine kohlenstoffhaltige Substanz zu erhalten und (x) Zuführen der resultierenden kohlenstoffhaltigen Substanz in Schritt (i).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend die Schritte (xi) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um Wasserstoff zu erhalten und (xii) Zuführen des resultierenden Wasserstoffs in Schritt (i).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei in Schritt (xi) zusätzlich eine kohlenstoffhaltige Verbindung erhalten wird und die erhaltene kohlenstoffhaltige
Verbindung in Schritt (i) zugeführt wird.
15. Verfahren, umfassend die Schritte:
(a) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um eine kohlenstoffhaltige Substanz zu erhalten; und
(b) Umsetzen der erhaltenen kohlenstoffhaltigen Substanz mit Wasserstoff und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt (a) eine Vergasung oder eine Umsetzung unter kritischen Bedingungen umfaßt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei Schritt (a) eine autotherme oder allotherme Vergasung umfasst.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Umsetzung in Schritt (a) eine Vergasung in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid umfaßt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Kohlenstoff quelle Biomasse ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, weiterhin umfassend den Schritt (c) Umsetzen des in Schritt (b) erhaltenen Alkalimetallhydrids mit Wasser, um Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid zu erhalten.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, weiterhin umfassend den Schritt (d) Umwandeln des in Schritt (b) erhaltenen Alkalimetallhydrids in
Alkalimetall und Wasserstoff.
22. Verfahren, umfassend die Schritte:
(a) Umsetzen einer Kohlenstoffquelle mit Wasser, um Wasserstoff zu erhalten; und
(b) Umsetzen des erhaltenen Wasserstoff mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und einer Alkalimetallverbindung, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten.
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt (a) eine Vergasung oder eine Umsetzung unter kritischen Bedingungen umfaßt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei Schritt (a) eine autotherme oder allotherme Vergasung umfasst.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei in Schritt (a) zusätzlich eine kohlenstoffhaltige Substanz erhalten wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die in Schritt (a) erhaltene eine kohlenstoffhaltige Substanz in Schritt (b) als kohlenstoffhaltige Substanz eingesetzt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Umsetzung in Schritt (a) eine Vergasung in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid umfaßt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei die Kohlenstoffquelle Biomasse ist.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, weiterhin umfassend den Schritt (c) Umsetzen des in Schritt (b) erhaltenen Alkalimetallhydrids mit
Wasser, um Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid zu erhalten.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, weiterhin umfassend den Schritt (d) Umwandeln des in Schritt (b) erhaltenen Alkalimetallhydrids in Alkalimetall und Wasserstoff.
31. Verfahren, umfassend die Schritte:
(i) Umsetzen einer Alkalimetallverbindung mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz und Wasserstoff, um ein Alkalimetallhydrid zu erhalten; und (ii) Umwandeln des erhaltenen Alkalimetallhydrids in Alkalimetall und
Wasserstoff.
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