Transport- und Reaktionsverhalten neuer Bor-Hydrid-Hydrat-Oxid-Sodalithe

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Bredow; Professor Dr. Claus Henning Rüscher
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238690921

• Erstellungsjahr: 2017

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Durch die Wassereinlagerungen in hydrothermal hergestellten NaBH4- Sodalithen lassen sich durch gezielte thermische Behandlungen NaBO2-NaBH4- Mischkristalle herstellen. Die Entstehung der NaBO2-Kafigfüllungen sind dabei einer Entwässerung von NaB(OH)4-, bzw. NaBO(OH)2-Käfigfüllungen zuzuschreiben. Das hierbei generierte Wasser führt effektiv zur weiteren Wasserstofffreisetzung. Der Prozess kommt zum Erliegen, sobald das Wasser und Spezies A verbraucht sind, so dass im Prinzip nur das System NaBO2-NaBH4-Sodalith verbleibt. Wie früher gezeigt, kann die Reaktion durch Wasserbeladung fortgeführt werden. Es konnte gezeigt werden, dass ein einfacher Zutritt von Protonen nicht ausreicht, [BH4-]-Käfigfüllung zu destabilisieren. Vielmehr ist das Freischalten der Sechringfenster nötig, so dass auch größere Hydrid- oder Hydroxid-Ionen wie OH-, H-, oder H2O Moleküle eine deutliche Wahrscheinlichkeit für das Verlassen, bzw. den Zutritt der Sodalithkäfige erhalten. Eine Wasserstoffwiederbeladung ist allerdings unmöglich, weil Borhydrid-Hydratspezies auch im Sodalithen nicht stabilisiert werden können. Es konnte ein zweiter Reaktionsweg in Gegenwart von O2 nachgewiesen werden, der über eine Verbrennung und Wasserfreisetzung zu BO2-Species führt. Das gebildete Wasser kann dann zur weiteren Wasserstofffreisetzung gelangen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• NaBH4 geopolymer composites. Ceramic engeneering and science proceedings, Vol. 35, 3-14 (2014)
  Schomborg, Lars; Rüscher, Claus H.; Buhl, J. Christian & Kiesel, Florian
  
• Structure and IR vibrational spectra of Na8[AlSiO4]6(BH4)2: comparison of theory and experiment. J. Phys. Chem. A, 118, 7066-7073 (2014)
  Schneider, Alexander G.; Bredow, Thomas; Schomborg, Lars & Rüscher, Claus H.
  
• Aluminosilicate borohydrides: NaBH4 embedded in sodalite and gel structures. Dissertation LUH, 2015, 1-205
  L. Schomborg
  
• Amonia borane geopolymer (AB-G) composites. Ceramic engeneering and science proceedings, Vol 36, 21-35 (2015)
  Schomborg, Lars; Assi, Zeina; Buhl, J. Christian; Rüscher, Claus H. & Wark, Michael
  
• Dehydration diffusion of B(OH)4-sodalite investigated by micro-Raman spectroscopy on single crystals and combined TG/IR on powders. Diffusion-fundamentals.org 25, 1-13 (2016)
  C. H. Rüscher F. Kiesel, A. Wollbrink, L. Schomborg, J. C. Buhl
  
• NH3BH3 and NaBH4 enclosed in geopolymers and zeolites. Ceramic Transactions 257 (2015) 105-118
  Rüscher, C. H.; Schomborg, L.; Assi, Z. & Buhl, J. C.
  
• Structural and chemical investigations of the thermal behavior of B-H based materials (NaBH4 and NH3BH3) and their oxidation metaborate by-products. Dissertation LUH, 2016, 1-201
  Z. Assi
  
• Structure, vibrational spectra and 11B-NMR chemical shift of Na8[AlSiO4]6(B(OH)4)2: comparison of theory and experiment. J. Phys. Chem. A, 120, 7503-7509 (2016)
  Schneider, Alexander G.; Schomborg, Lars; Ulpe, Anna C.; Rüscher, Claus H. & Bredow, Thomas
  
• Investigations of the thermally induced hydrogen release of NaBH4, NH3BH3 and their geopolymer composites. Ceramic Engineering and science proceedings, Vol. 37 (2016) 16 pages
  Assi, Z.; Schomborg, L. & Rüscher, C. H.