Ср, 22.11.2023 09:14

В РФ создали дешевый катализатор для полного извлечения водорода

Это позволит коммерчески эффективно хранить его и транспортировать на дальние расстояния в жидкой органической среде.

УченыеЦентра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основанизкоуглеродной экономики» на базе ФИЦ «Институт катализа СО РАН» (Новосибирск)создали катализаторы из никеля и олова для извлечения водорода из жидкихорганических носителей. Об этом Информагентство «Девон» узнало из сообщения ЦентраНТИ.

Селективность,или избирательность этого процесса, составила 99,9% —практически абсолютныйвыход запасенного водорода при сохранении свойств органического носителя дляего многократного использования.

Одно изнаправлений, которым занимаются ученые Водородного центра компетенций, —разработка решений для хранения водорода в составе жидких органическихносителей. Эта технология основана на циклическом процессе гидрирования(присоединения молекулы водорода к органическому носителю) и дегидрирования(отщепления водорода). В качестве носителей используют углеводородныесоединения, самые распространенные — метилциклогексан (МЦГ) и толуол. В их составеводород можно безопасно хранить и транспортировать на дальние расстояния.

Вкоммерческих катализаторах дегидрирования применяют дорогую платину. Ученые ЦКНТИ смогли заменить ее намного более дешевыми системами на основе никеля иолова и добиться сопоставимой высокой селективности — 99,9%. Они проводили реакцию,в ходе которой метилциклогексан превращается в толуол, и происходит практическистопроцентная отдача водорода без разложения носителя, который затем можноиспользовать многократно.

Научныйсотрудник Водородного центра компетенций НТИ Антон КОСКИН:

«Никель —хорошо известный катализатор реакций гидрирования и дегидрирования, но внемодифицированном виде у него крайне высокая каталитическая активность впобочных процессах, и это приводит к разрушению молекул носителя. Нашей главнойзадачей было получить никелевый катализатор, который обладал бы высокойселективностью в целевом процессе извлечения водорода — дегидрировании. Высокаяселективность нужна не только для высокого выхода продукта, но и для сохраненияструктуры носителя. Мы провели серию экспериментов и подобрали наиболееэффективный модификатор — олово. В качестве носителя водорода мы использовалиметилциклогексан: в реакторе под воздействием температуры в 350℃ приучастии катализатора водород от него отделяется с образованием толуола.Получаемый толуол можно использовать в обратной реакции гидрирования, присоединяя к нему водород. Селективностьпроцесса дегидрирования при использовании нашего катализатора составила 99,9%».

Длятехнологии жидких органических носителей водорода играют роль даже десятые долипроцента селективности, и 0,1% — это доля побочных продуктов, бензола и метана.Снижение концентрации бензола важно, так как это высокотоксичное иканцерогенное вещество.

Инженер ЦКНТИ Сергей СТЕПАНЕНКО:

«Если вестипроцесс неселективно, то бензол будет все больше и больше накапливаться. Дажепри селективности в 99% за десять циклов накопится порядка 10% бензола. Крометого, извлекаемый водород будет также загрязнен метаном, а это сделаетпоследующую очистку водорода более дорогой. Таким образом, наш катализатор позволяетминимизировать образование бензола и получать водород высокой чистоты».

Дальнейшийвектор исследований будет направлен на изучение разработанных катализаторов вгидрировании и дегидрировании жидких органических носителей водорода новогопоколения. Сейчас пара метилциклогексан-толуол коммерчески внедрена, но естьтенденция к отказу от МЦГ.

«Метилциклогексанимеет низкую температуру кипения, а это затрудняет очистку водорода от паровносителя после проведения дегидрирования, - отмечает Антон Коскин. - В качествеальтернативы рассматривают носитель с высокой температурой кипения —дибензилтолуол. Также важно, что органические носители должны быть именножидкими при температуре окружающей среды, чтобы можно было использоватьсуществующую инфраструктуру — тогда это будет экономически оправдано».

Недавно ИА"Девон" сообщало, что в РФ научились получать сверхчистый водород и изучаетсявозможность получения его из сероводорода. В Институте катализа Сибирскогоотделения РАН разрабатывают решения для водородной энергетики – от выработкигаза до технологий заправки.

Поделиться этой новостью у себя в соцсетях

Дополнительная информация

Источник: ИА "Девон"

Наверх