початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
|
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) |
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2281154
КАТАЛІТИЧНИЙ КОМПОЗИТНИЙ МАТЕРІАЛ ДЛЯ ЗБЕРІГАННЯ ВОДНЮ
І СПОСІБ ЗБЕРІГАННЯ ВОДНЮ В КАТАЛІТИЧНИХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВІ РЕАКЦИЙ ГІДРУВАННЯ-дегидрированием органічних сполук
Ім'я винахідника: Богдан Віктор Гнатович (RU); Кустов Леонід Модестович (RU); Кустов Аркадій Леонідович (RU); Тарасов Андрій Леонідович
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "ЕНВАЙРОКЕТ"
Адреса для листування: 121 165, Москва, а / с 15, ТОВ "ППФ-ЮСТІС", пат.пов. Л.С.Пілішкіной
Дата початку дії патенту: 2004.04.30
Винахід відноситься до розробки способів зберігання водню в каталітичних системах, що функціонують на основі циклічних реакцій гідрування-дегідрування конденсованих і поліядерних ароматичних сполук, що може бути використано в генераторах водню для промислових виробництв, в паливних елементах, що використовуються в автомобілі, а й інших пристроях і засобах , оснащених водневими двигунами, або в енергетичних установках. Каталітичний композитний матеріал для зберігання водню містить як джерело водню органічний субстрат, здатний до оборотної реакції гідрування і дегідрування. В якості каталізатора матеріал містить гетерогенний каталізатор, що включає вуглецевий або оксидний носій з високою питомою поверхнею з нанесеним на цю поверхню металом VIII (платинової) групи при співвідношенні мас субстрату і каталізатора від 10: 1 до 1000: 1. В якості органічного субстрату він містить ароматичні вуглеводні: конденсовані, поліциклічні, поліненасичені, ароматичні олігомери і полімери: бифенил або його функціональне похідне, або терфеніл, нафталін, або антрацен, або функціональне похідне того чи іншого, полістирол або його сополімер, поліацетилен або полікумулен. Спосіб зберігання водню полягає в заправці воднем при підвищеному тиску описаного каталітичного композитного матеріалу і виділення з нього водню при його нагріванні при зниженому тиску. Заправку здійснюють при контактуванні органічного субстрату і гетерогенного каталізатора при температурі від 50 до 180 ° С і тиску водню від 1 до 100 атм, а виділення водню здійснюють при контактуванні гідрованого при заправці органічного субстрату з тим же каталізатором при температурі від 200 до 350 ° С при атмосферному тиску.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області каталізу і органічної хімії, зокрема до розробки способів зберігання водню в каталітичних системах, що функціонують на основі циклічних реакцій гідрування-дегідрування конденсованих і поліядерних ароматичних сполук, що може бути використано в генераторах водню для промислових виробництв, в паливних елементах, що використовуються в автомобілі, а й інших пристроях і засобах, оснащених водневими двигунами, або в енергетичних установках.
Водень широко використовується в хімічному, металургійному і цілій низці інших промислових виробництв. Він є одним з основних джерел енергії майбутнього. Проблеми технологічного плану і собівартості поряд з доступністю і низькою вартістю природного газу, бензину та іншої сировини природного походження обмежують комерційне використання енергії водню на світовому ринку. Хоча вартість водню на даний момент в три рази вище, ніж вартість бензину, враховуючи екологічний аспект його застосування для транспортних цілей, використання водню в якості палива в недалекому майбутньому висунеться на перший план. Водень здатний стати альтернативним видом палива, якщо буде вирішена проблема функціонування систем його оборотного зберігання (накопичення) і використання. Технічним рішенням цих завдань інтенсивно займаються найбільші автомобільні концерни. Лімітуючим фактором використання водню як автомобільного палива є створення систем його зберігання. Використання рідкого водню неможливо через високу вартість його виробництва і температурних вимог до його зберігання. Стиснутий водень істотно дешевше, однак він вимагає ємностей великих розмірів для зберігання і небезпечний у використанні.
Відкриття матеріалів, здатних до накопичення великої кількості водню на одиницю об'єму або ваги, є в даний час предметом досліджень цілого ряду лабораторій і дослідницьких центрів.
В останні роки з'явилася велика кількість робіт, в яких в якості адсорбентів водню розглядаються вуглецеві носії. Теоретичний розрахунок показав, що вуглецеві наноматеріали (нанотрубки) здатні акумулювати до 4,1% водню. Це було експериментально підтверджено в ряді робіт (наприклад, J.Dillon, Storage of hydrogen in single wall carbon nanotubes. Nature, 1997, v.386, p.377-379). Однак дослідження показують, що для забезпечення максимальної місткості за воднем температура охолодження систем на основі вуглецевих наноматеріалів повинна бути не вище -120 ° С. Кріогенні умови використання є істотним недоліком таких систем.
Було досягнуто значного прогресу при використанні гідридів ряду металів. Існує цілий ряд патентів (наприклад, Пат. США N 5199972), які заявляють переваги використання таких сполук як систем зберігання водню і навіть стосовно технічних автотранспортним рішенням (Пат. США N 6182717).
Дослідження Національної лабораторії в Лос-Аламосі (Schwarz, 1998) показали, що одним з найперспективніших матеріалів є гідрид магнію. Він становить інтерес, оскільки може зберігати 7,7% водню, проте кінетика адсорбції / десорбції водню для нього істотно більш повільна, ніж для інших гідридів і для виділення водню потрібні досить високі температури.
У розвиток цих робіт були запропоновані високодисперсні матеріали Mg 2 Ni, отримані механічним змішуванням і подрібненням в кульових млинах, які каталізують дисоціацію водню, при цьому істотно збільшуючи швидкість адсорбції водню, таким чином, що вона стає порівнянної зі швидкістю адсорбції для FeTi і LaNi 5 ( Пат. США N 6165663). Однак гранична ємність за воднем для такої системи не перевищує 5 мас.%, А температурний інтервал десорбції досить вузький і і зрушать в високотемпературну область.
Деякі гідриди при їх розкладанні можуть виділяти ще більше водню, наприклад LiH до 12,7% або LiAlH 4 до 10,6% (Пат. США N 5702491). Використання швидкої реакції гідролітичного розкладання гідридів металів водою робить процес акумуляції водню незворотнім. Таким чином, ці системи не придатним для регенерації, занадто дорогі і не можуть конкурувати з оборотними системами.
У плані застосування гідридів металів в автомобільній промисловості через невисоку ємності більшості таких систем за воднем необхідно використовувати великі за розміром пристрої для заправки, в іншому випадку ресурс пробігу двигунів буде дуже невеликий. Крім того, для оборотного вилучення пов'язаного водню гідриди повинні бути нагріті до температур вище 300 ° С. Все це обмежує використання таких систем зберігання водню.
Найбільш близьким до винаходу є спосіб зберігання водню, описаний в патенті США N 6074447. Спосіб зберігання і виділення водневого палива полягає в використанні суміші гідрованого вуглеводню і гомогенного каталізатора, яка при нагріванні до 190 ° С виділяє водень. В якості каталізатора заявлений комплекс іридію складу: IrH 4 {2,6-З 6 Н 3 (СН 2 Р (С (СН 3)3)2)2)}. Концентрація каталізатора становить 0,01-0,1%. Як матеріал (субстрату), який піддається дегидрированию, заявлені вуглеводні класу циклоалканов: метілціклогексан, декалін, діціклогексіл, циклогексан або їх комбінація. У патенті зазначено, що можливий зворотний процес регенерації гідрованого матеріалу при температурах вище 100 ° С і тисках вище 10 атм.
Недоліком вказаного способу є використання труднополучаемого, дорогого комплексу іридію і необхідність використання фільтрів (або спеціальних відтинають пристроїв) для відділення виділяється водню від реакційної суміші, оскільки температура кипіння ряду заявлених субстратів (наприклад, метілціклогексан або циклогексан) істотно нижче температури процесу. Недоліком вказаного способу є і неможливість відділення гомогенного каталізатора від субстрату в разі необхідності, наприклад, для регенерації. У заявці не наведено кінетичні дані (швидкість виділення водню з одиниці об'єму), що свідчать про ефективність способу, а й дані про кількість циклів гідрування-дегідрування при використанні для зберігання водню. Очевидно, що ємність такої системи за воднем безперервно знижується від циклу до циклу і використання подібної гомогенної системи і низкокипящих субстратів неефективно в матеріалах для зберігання водню.
Для гідрування ароматичних вуглеводнів широко використовуються каталізатори на основі металів платинової групи (Pt, Pd), нанесених на різні носії - Al 2 О 3, алюмосилікати та ін. Так, відомий спосіб приготування каталізатора гідрування ароматичних вуглеводнів, що полягає у введейіі Pt або Pd в матрицю алюмосиликатов, типу ZSM-5 (Пат. США N 5874622) або спосіб приготування каталізаторів для гідрування бутадієн-стирольних сополімерів (Пат. США N 5948869). Дегидрирование парафінових і ціклопарафінових вуглеводнів проводять з використанням тих же каталізаторів, що містять благородні метали (див., Наприклад, Пат. США N 5672801). Більшість патентів присвячено гидрированию і дегидрированию таких найпростіших вуглеводнів, як бензол, циклогексан або їх похідні. Реакції проводять в основному в парогазової фазі. Приклади проведення реакцій в рідкій фазі з використанням поліциклічних вуглеводнів обмежені.
Технічною задачею, що вирішується в даному винаході, є створення ефективної композитної каталітичної системи і способу зберігання і виділення водню на основі оборотних циклів гідрування-дегідрування органічних сполук під дією гетерогенних каталізаторів на основі металів платинової групи. Технічний результат каталітичної композитної системи і способу зберігання водню з її використанням полягає в забезпеченні можливості багаторазової заправки і виділення водню з високою швидкістю.
Зазначений технічний результат досягається тим, що каталітичний композитний матеріал для зберігання водню, що містить в якості джерела водню органічний субстрат, здатний до оборотної реакції гідрування і дегідрування, і каталізатор гідрування-дегідрування, відповідно до винаходу, як органічного субстрату містить ароматичний вуглеводень, вибраний з групи : конденсовані, поліциклічні, поліненасичені, ароматичні олігомери і полімери, а в якості каталізатора містить гетерогенний каталізатор, що включає вуглецевий або оксидний носій з високою питомою поверхнею з нанесеним на цю поверхню, щонайменше, одним металом VIII (платинової) групи при співвідношенні мас субстрату і каталізатора від 10: 1 до 1000: 1.
При цьому в якості поліциклічного ароматичного вуглеводню він може містити бифенил або його функціональне похідне, або терфеніл, а в якості конденсованого ароматичного вуглеводню - нафталін або антрацен, або функціональне похідне того або іншого.
Як ароматичного полімеру матеріал може і містити полістирол або його сополимер із середнім молекулярною вагою до 1000, або поліацетилен, або полікумулен.
Як вуглецевого носія матеріал може містити активоване вугілля, а в якості оксидного носія - оксид кремнію або оксид алюмінію.
Як метал VIII групи матеріал містить платину або паладій, або нікель, або сплав платини з паладієм в кількості від 0,1 до 15% від маси гетерогенного каталізатора.
Технічний результат досягається і тим, що в способі зберігання водню шляхом заправки воднем при підвищеному тиску каталітичного композитного матеріалу, що містить в якості джерела водню органічний субстрат, здатний до оборотної реакції гідрування-дегідрування, і каталізатор гідрування-дегідрування, і виділення водню з каталітичного композитного матеріалу при його нагріванні при зниженому тиску, відповідно до винаходу, як каталітичного композитного матеріалу використовують будь-який з описаних вище матеріалів, заправку його здійснюють при контактуванні органічного субстрату і гетерогенного каталізатора при температурі від 50 до 180 ° С і тиску водню від 1 до 100 атм, а виділення водню здійснюють при контактуванні гідрованого при заправці органічного субстрату з тим же каталізатором при температурі від 200 до 350 ° с при атмосферному тиску.
При цьому заправку і виділення водню доцільно здійснювати без перемішування композитного матеріалу.
За пропонованим способом стадію заправки системи воднем в результаті гідрування поліциклічних ароматичних сполук (або інших органічних субстратів) і стадію виділення водню в результаті дегідрування відповідних утворюються насичених воднем (наприклад, поліціклопарафінових) з'єднань проводять в присутності гетерогенних каталізаторів, що містять платину, паладій або нікель, нанесених на різні носії з високою питомою поверхнею, при наступних технологічних параметрах.
Згідно винаходу, гетерогенний каталізатор містить від 0,1 до 15 мас.% Активного металу, переважно від 0,5 до 5 мас.%. Каталізатори, що містять платину, паладій або нікель, або інші платинові метали або їх суміш, готують просоченням (по вологоємності) різних вуглецевих або оксидних носіїв з високою питомою поверхнею (активоване вугілля; графитизированного вугілля типу Сібуніта, оксиди кремнію або алюмінію) водними розчинами солей або комплексів активних металів, наприклад, Ni (NO 3)2, H 2 PtCl 6 або H 2 PdCl 4 з наступним сушінням на повітрі при 100-150 ° с і відновленням в струмі водню при 100-400 ° с, переважно при 200-300 ° С. Вже на стадії приготування каталізаторів на їх поверхні формуються високодисперсні частинки благородних металів або нікелю, є високоактивними в реакціях гідрування і дегідрування. Використовується як можна більш дрібна фракція носіїв (за розміром частинок - 5-100 мкм) для забезпечення стійкої суспензії каталізатора в речовині субстрату, що необхідно для забезпечення високих швидкостей реакцій гідрування / дегідрування навіть без перемішування. Переважно використання платини або сплавів платини з паладієм в якості активного компонента через їх підвищеної стабільності до спікання при впливі реакційного середовища при підвищених (до 300-350 ° С) температурах.
Згідно винаходу, в якості носіїв можна використовувати інші нейтральні або слабокислотні носії, типу оксиду кремнію або оксиду алюмінію. Використання в якості носіїв кислотних носіїв типу алюмосилікатів (цеолітів) обмежена, оскільки в умовах реакцій гідрування / дегідрування можливе протікання побічних реакцій крекінгу і розкриття циклу, що призводять до незворотності стадій.
Каталітичний композитний матеріал для зберігання водню може містити і структурообразующий модифікатор або матрицю, в якій дисперговані джерело водню (органічна речовина) і каталізатор. В якості такої структуроутворюючої матриці може використовуватися, наприклад, блоковий каталізатор (наприклад, на основі кордерріта) з нанесеним активним металом (платиною), в порах цього блоку розподілений джерело водню (наприклад, гидрірованний бифенил).
Згідно винаходу, як об'єкт гідрування (субстрату) на стадії заправки каталітичної системи воднем використовуються органічні сполуки (ароматичні вуглеводні, в тому числі конденсовані і поліциклічні, поліненасичені і ароматичні олігомери і полімери, наприклад поліацетілени, полікумулени), здатні оборотно і багаторазово Гідрований-дегидрированной . Переважно використання терфеніл, наприклад у вигляді суміші орто-, мета-, і пара-ізомерів.
Як субстрат замість терфеніл можна використовувати і бифенил, нафталін, антрацен, а й низькомолекулярні полімери типу полістиролу із середнім молекулярною вагою до 1000, хоча можливе використання і більш високомолекулярних субстратів.
Вибір в якості субстрату молекул таких вуглеводнів обумовлений тим, що в умовах реакцій гідрування цих з'єднань і дегідрування їх насичених похідних ці речовини знаходяться в рідкому стані і характеризуються низькою летючість (низький тиск насичених парів), що сприяє утворенню стійкої суспензії частинок каталізатора в каталітичної системі і сприяє протіканню каталітичних реакцій з високими швидкостями.
Нижче наведені фізико-хімічні властивості ізомерів терфеніл.
о-терфеніл: т.пл. = 58-59 ° С; т. кип. = 337 ° С
м-терфеніл: т.пл. = 86-87 ° С; т. кип. = 379 ° С
п-терфеніл: т.пл. = 212-213 ° С; т. кип. = 389 ° С.
Очевидно, що в умовах запропонованого способу реакційна суміш терфеніл і гідрованого продукту буде перебувати в рідкому стані, і її винесення з газовим потоком (воднем) може бути зведений до нуля.
Обмеження у використанні біфенілу пов'язані з тим, що як сам бифенил, так і його гідроване похідне (біціклогексіл) мають температури кипіння (т.кіп. Біфенілу 255 ° С), що знаходяться в інтервалі температурних вимог до другої стадії запропонованого способу (виділення водню в ході дегідрірованія, див. нижче), що може призвести до часткового уносу субстрату з потоком водню.
Пропонований спосіб зберігання водню в каталітичних системах складається з двох стадій:
1. стадії заправки системи воднем в ході контактування вихідного субстрату (наприклад, терфеніл) і гетерогенного каталізатора, що містить високодисперсний метал, наприклад платину, в металевій обігрівається ємності (автоклаві), переважно але не обов'язково забезпеченою пристроєм для перемішування речовини каталітичної системи з числом оборотів до 500 об / хв (механічна мішалка з гідрозатворів), при температурах в діапазоні 80-180 ° с, переважно 100-150 ° с, тиску водню 5-100 атм, переважно 5-20 атм, і співвідношенні субстрат: каталізатор = 10: 1 -1000: 1, переважно від 20: 1 до 100: 1.
2. стадії виділення водню з системи при контактуванні вже прогідрірованного на першій стадії субстрату, наприклад терфеніл, з тим же каталізатором при температурах 220-340 ° С, переважно 270-320 ° С і атмосферному тиску.
Кількість водню, яке може акумулювати каталітична система за пропонованим способом, може досягати значення 7,5-8,0 мас.% При максимальному співвідношенні субстрат: каталізатор. В це значення ємності входить водень, введений в систему в ході повного гідрування субстрату, наприклад поліциклічного ароматичного вуглеводню або олігомеру, розчинений водень і водень, адсорбований на каталітичному центрі (металеві частинки нікелю, платини або паладію).
Спостережувані технічні ефекти - багаторазовість заправки пропонованих в цьому винаході каталітичних систем воднем, висока швидкість стадій гідрування і дегідрування пояснюються тим, що каталізатори, що містять платину, є високоактивними і селективними в реакціях гідрування / дегідрування, а й високостабільним до впливу високих температур. Використання гетерогенного каталізатора дозволяє в разі необхідності (перезарядка системи новим каталізатором) відокремлювати каталізатор для його регенерації. Використання висококиплячих субстратів дозволяє уникнути необхідності створення додаткових пристроїв для сепарації водню від летючого речовини каталітичної системи.
![]() |
На фіг.1 показані криві залежності тиску в системі (автоклаві) від часу заправки воднем при його вихідному тиску 70 атм для каталітичних систем: а - 5% Pt / сібуніт - терфеніл б - 15% Pt / C - терфеніл в - 0,7% Pd / сібуніт - терфеніл. |
![]() |
На фіг.2 показані криві залежності кількості виділився водню від часу приведення стадії дегідрування для каталітичних систем: а - 15% Pt / C - терфеніл б - 5% Pt / сібуніт - терфеніл в - 0,7% Pd / сібуніт - терфеніл. |
Винахід ілюструється на прикладах:
Приклад 1.
2,9 г каталізатора 2% Pd / CKT-4 (активоване вугілля) просочують по вологоємності розплавленим біфеніли (3,5 г) в скляній ємності, поміщають отриману каталітичну систему (загальна вага 6,6 г) разом з ємністю в автоклав PARR- 4842 (300 мл, забезпечений манометром для вимірювання тиску), продувають автоклав воднем (ця операція опускається при повторному використанні системи) і при тиску 50 атм нагрівають його до 120 ° С протягом 1 години. Після охолодження до кімнатної температури стравлюють з системи, що не прореагував водень і нагрівають систему до 300 ° С з вимірюванням кількості виділяється водню за допомогою газових годин. Кількість водню, здатне теоретично витрат на гідрування всього завантаженого біфенілу, становить 3,05 літра. Загальна ж кількість водню, що виділився з каталітичної системи в ході її нагрівання (за вирахуванням обсягу газу за рахунок його термічного розширення), склало 3,3 літра (або 0,295 г).
Таким чином, запропонована система здатна акумулювати 4,6 мас.% Водню. Відзначимо, що втрата маси каталітичної системи (визначено зважуванням) після одного циклу заправка / розрядка не перевищує 0,5%, що свідчить про незначне віднесенні субстрату з газовим потоком.
Приклад 2.
В автоклав завантажують 0,6 г каталізатора 5% Pt / Сібуніт (графитизированного активоване вугілля) і 11 г терфеніл за прикладом 1 і при тиску 70 атм і перемішуванні з частотою 500 об / хв нагрівають суміш до 180 ° С протягом 1,5 години . Кількість водню, здатне теоретично витрат на гідрування всього завантаженого терфеніл, становить 9,55 літра. Кінетична крива поглинання водню в ході гідрування терфеніл, побудована на підставі показань манометра, наведена на фіг.1 (а).
Далі за прикладом 1 визначають загальну кількість водню, що виділився з каталітичної системи в ході її нагрівання до 340 ° С. Воно склало 9,75 літра (або 0,87 г). Кінетична крива виділення водню приведена на фіг.2 (б).
Таким чином, запропонована каталітична система загальною вагою 11,6 г здатна акумулювати 7,5 мас.% Водню.
Приклад 3.
Каталітичну систему з тією різницею, що в якості каталізатора використовували 15% Pt / C, відчували в способі зберігання водню за прикладом 2. Кінетичні криві поглинання водню в ході гідрування терфеніл і виділення водню на стадії дегідрування наведені на фіг.1 (б) і 2 (а). Загальна кількість водню, що виділився з каталітичної системи в ході її нагрівання до 340 ° С, і як і в прикладі 2, склало 9,75 літра, тобто система здатна акумулювати 7,5 мас.% водню.
Слід зазначити, що при використанні каталізатора за прикладом 3 істотно (в порівнянні з прикладом 2) зменшуються часи заправки і повного виділення водню на стадії дегідрування, що очевидно пов'язано з різною активністю каталізаторів. Так, повне гідрування терфеніл [спостерігається, припинення поглинання водню, см. Фіг.1 (б)] досягається вже до 22 хвилині, а виділення водню закінчується до 90 хвилині [фіг.2 (а)].
Каталітична система була випробувана в способі зберігання водню в 4 циклах гідрування / дегідрування. Загальна ємність системи за воднем в 4 циклах знижується не більше ніж на 1% (беручи максимальну ємність за воднем за 100%), при цьому не зазначено зниження швидкостей протікання стадій гідрування і дегідрування. Деяке зниження загальної ємності пов'язано з винесенням з системи в перших циклах більш легкокипящих вуглеводнів (примесного біфенілу - близько 1%).
Приклади 4-7.
Каталітичну систему за прикладом 3 відчували в способі зберігання водню з тією різницею, що на стадіях гідрування / дегідрування використовували інші температури, вихідні тиску водню і швидкість перемішування.
Результати випробувань наведені в таблиці 1.
Видно, що при постійній ємності системи за воднем в залежності від температури і вихідного тиску водню в автоклаві істотно змінюються часи стадій гідрування / дегідрування.
З прикладу 5 видно, що заправка каталітичної системи воднем в ході гідрування терфеніл і виділення водню в результаті дегідрування можливі навіть без її механічного перемішування. Очевидно, що це дуже важливо для мобільних і портативних пристроїв зберігання водню, в яких перемішування складно організувати.
Приклади 6, 7 показують, що заправка системи можлива при більш низькому тиску водню (навіть 5 атм і нижче).
У таблиці 2 наведені результати випробувань різних каталітичних систем згідно пропонованого винаходу.
Таблиця 1 Результати випробувань каталітичної системи 15% Pt / C: терфеніл = 1: 18,4 (мас.) | |||||||||
N Прим. | Умови стадії гідрування | Час 50% / 100% заправки, хв | Умови стадії дегідрування | Час 50% / 100% виділення водню, хв | Ємність за воднем, мас.% | ||||
Р, атм | T, ° C | N, об / хв | Т, ° С | N, об / хв | |||||
3 | 70 | 180 | 500 | 15/22 | 340 | 500 | 38/90 | 7.5 | |
4 | 50 | 140 | 300 | 28/60 | 280 | 300 | 50/320 | 7,5 | |
5 | 50 | 140 | 0 | 50/400 | 280 | 0 | 130/0 | 7,5 | |
6 | 5 (const) | 180 | 500 | 50/180 | 7,5 | ||||
7 | 30 | 180 | 500 | 26/100 |
Таблиця 2 | ||||||
Результати випробувань різних каталітичних систем | ||||||
Умови проведення стадії гідрування: Р = 20 атм, Т = 180 ° С, N = 500 об / хв | ||||||
Умови проведення стадії дегідрування: Р = 1 атм, Т = 320 ° С, N = 500 об / хв | ||||||
N Прим. | каталізатор | субстрат | Субстрат / Каталізатор, мас. | Час 50% / 100% заправки, хв | Час 50% / 100% виділення водню, хв | Ємність за воднем, мас.% |
8 | 15% Pt / C | терфеніл | 2/1 | 10/17 | 25/60 | 4,2 |
9 | " | 100/1 | 80/210 | 100/320 | 7,6 | |
10 | " | 800/1 | 380/900 | 400 / - | 7,9 | |
11 | 3% Pt-0,25% Pd / | терфеніл | 20/1 | 25/70 | 70/240 | 7,5 |
12 | "сібуніт | 500/1 | 340/850 | 520 / - | 7,7 | |
13 | 5% Pd / Al 2 O 3 | нафталін | 20/1 | 20/60 | 55/140 * | 6,2 |
14 | " | 100/1 | 90/220 | 6,3 | ||
15 | 15% Pt / C | полістирол | 20/1 | 30/120 | 60/180 | 5,7 |
16 | " | М в = 1000 | 100/1 | 110/260 | 240 / - | 5,8 |
17 | 15% Ni / SiO 2 | полістирол | 5/1 | 50/160 | 140/400 | 4,8 |
18 | " | М в = 1000 | 40/1 | 200/640 | 5,7 | |
* - На стадії дегідрування при використанні нафталіну в якості субстрату на виході з автоклава передбачена водень проникний мембрана для запобігання виносу з воднем декалін (продукт гідрування нафталіну) |
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Каталітичний композитний матеріал для зберігання водню, що містить в якості джерела водню органічний субстрат, здатний до оборотної реакції гідрування і дегідрування, і каталізатор гідрування-дегідрування, що відрізняється тим, що в якості органічного субстрату він містить ароматичний вуглеводень, вибраний з групи: конденсовані, поліциклічні, поліненасичені, ароматичні олігомери і полімери, а в якості каталізатора матеріал містить гетерогенний каталізатор, що включає вуглецевий або оксидний носій з високою питомою поверхнею з нанесеним на цю поверхню, щонайменше, одним металом VIII групи при співвідношенні мас субстрату і каталізатора від 10: 1 до 1000: 1.
2. Матеріал по п.1, що відрізняється тим, що в якості поліциклічного ароматичного вуглеводню містить бифенил, або його функціональне похідне, або терфеніл.
3. Матеріал по п.1, що відрізняється тим, що в якості конденсованого ароматичного вуглеводню містить нафталін, або антрацен, або функціональне похідне того або іншого.
4. Матеріал по п.1, що відрізняється тим, що в якості ароматичного полімеру містить полістирол або його сополимер із середнім молекулярною вагою до 1000, або поліацетилен, або полікумулен.
5. Матеріал по п.1, що відрізняється тим, що в якості вуглецевого носія містить активоване вугілля.
6. Матеріал по п.1, що відрізняється тим, що в якості оксидного носія містить оксид кремнію або оксид алюмінію.
7. Матеріал по п.1, що відрізняється тим, що в якості металу VIII групи містить платину, або паладій, або нікель, або сплав платини з паладієм в кількості від 0,1 до 15% від маси гетерогенного каталізатора.
8. Спосіб зберігання водню шляхом заправки воднем при підвищеному тиску каталітичного композитного матеріалу, що містить в якості джерела водню органічний субстрат, здатний до оборотної реакції гідрування-дегідрування, і каталізатор гідрування-дегідрування, і виділення водню з каталітичного композитного матеріалу при його нагріванні при зниженому тиску , що відрізняється тим, що в якості каталітичного композитного матеріалу використовують матеріал з будь-якого з пп.1-7, заправку його здійснюють при контактуванні органічного субстрату і гетерогенного каталізатора при температурі від 50 до 180 ° С і тиску водню від 1 до 100 атм, а виділення водню здійснюють при контактуванні гідрованого при заправці органічного субстрату з тим же каталізатором при температурі від 200 до 350 ° с при атмосферному тиску.
9. Спосіб за п.8, який відрізняється тим, що заправку і виділення водню здійснюють без перемішування композитного матеріалу.
Версія для друку
Дата публікації 28.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.