ES2696080T3 - Compuestos líquidos y procedimiento de uso de los mismos como acumuladores de hidrógeno - Google Patents

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Abstract

Uso de una mezcla líquida a temperatura ambiente, que contiene dos o más compuestos seleccionados de isómeros de benciltolueno y/o dibenciltolueno, en procedimientos catalíticos para fijar hidrógeno a la mezcla o para liberarlo de ésta.

Description

DESCRIPCIÓN
Compuestos líquidos y procedimiento de uso de los mismos como acumuladores de hidrógeno.
La invención concierne al uso de mezclas líquidas según la reivindicación 1 y a un procedimiento de abastecimiento de carburante de un proveedor según la reivindicación 4.
Los escenarios actualmente discutidos para la habilitación de energía de fuentes regenerativas a gran escala, por ejemplo parques eólicos en el mar del Norte o Desertec, requieren como premisa técnica esencial unos modos adecuados para poder acumular y transportar grandes cantidades de energía con las menores pérdidas posibles. Solamente así se pueden compensar las fluctuaciones estacionales en la generación y solo así se puede materializar un transporte eficiente de la energía útil a grandes distancias.
Un modo especialmente atractivo de superar los desafíos anteriormente descritos es el desarrollo de nuevos “materiales portadores de energía” y la habilitación de tecnologías para su eficiente carga y descarga energética. El uso de “materiales portadores de energía” parte del supuesto de que se aprovecha la energía habilitada en un lugar “rico en energía” y en un tiempo “rico en energía” para transformar, por ejemplo, un líquido A pobre en energía en un líquido B rico en energía. El líquido B puede almacenarse entonces sin pérdidas durante grandes periodos de tiempo y transportarse con alta densidad energética. En el lugar y en el tiempo de demanda de energía el líquido B rico en energía se retransformará de nuevo en A con liberación de energía útil. El líquido A puede ser un líquido o una sustancia gaseosa. Si A, al igual que B, es un líquido, el concepto ofrece la posibilidad de devolver a A nuevamente al lugar de generación de energía y cargarlo otra vez.
Un criterio preferido para la materialización técnica de un sistema transportador y acumulador de energía a base de “materiales portadores de energía” es la carga del material A pobre en energía con hidrógeno para formar el material B rico en energía, habilitándose el hidrógeno entonces necesario mediante una electrólisis de agua con ayuda de energía eléctrica obtenida preferiblemente por vía regenerativa. Este proceso de carga energética se efectúa típicamente según el estado de la técnica por medio de una reacción de hidrogenación catalítica a presión. La descarga energética del material B se efectúa por medio de una deshidrogenación catalítica a bajas presiones y altas temperaturas. El hidrógeno nuevamente liberado entonces puede utilizarse energéticamente, por ejemplo, en una pila de combustible o en un motor de combustión. Si se efectúa la liberación de hidrógeno a bordo de un vehículo, el hidrógeno entonces habilitado puede ser utilizado directamente para el funcionamiento del vehículo. Ejemplos conocidos en el estado de la técnica comprenden la acumulación de energía en forma de CH4, NH3 o metanol. Con la descarga de hidrógeno de estos compuestos se obtienen los materiales gaseosos CO2 - en caso de metano y metanol - o nitrógeno - en caso de NH3.
Un concepto alternativo conocido, en el que la forma A pobre en energía representa un líquido y, en consecuencia, se obtiene nuevamente un líquido durante la descarga energética, se encuentra descrito en el documento DE 10 2008034221 A1. En este caso, se puede almacenar y transportar la forma A pobre en energía como un líquido para que sea cargada nuevamente con hidrógeno en un tiempo rico en energía y en un lugar rico en energía. Tales sistemas se denominan “Liquid Organic Hydrogen Carriers (LOHCs)”. Ejemplos de tales LOHCs se divulgan en la solicitud de patente EP 1475349 A2.
Preferiblemente, los sistemas LOHC conocidos en el estado de la técnica consisten en parejas de materiales en las que el material A pobre en energía representa un compuesto aromático funcionalizado de alto punto de ebullición que se hidrogena en el proceso de carga energética. Un ejemplo divulgado especialmente preferido concierne al uso de la pareja de materiales N-etilcarbazol/perhidro-N-etilcarbazol, en la que, típicamente, la carga energética puede realizarse a alrededor de 140°C y presiones elevadas y la descarga energética puede realizarse a temperaturas comprendidas entre 230 y 250°C. El material perhidro-N-etilcarbazol rico en energía posee en el sistema citado una capacidad de hidrógeno de alrededor de 5,8% de hidrógeno en masa. Así, la energía de 100 kg de perhidro-N-etilcarbazol almacenada en el hidrógeno liberable es suficiente para mover un vehículo automóvil a lo largo de aproximadamente 500 km, formándose casi exclusivamente hidrógeno como producto de combustión durante la utilización energética a bordo. Por tanto, el criterio representa una alternativa técnicamente interesante frente a otros conceptos de acumuladores de energía para aplicaciones móviles.
Los sistemas de reacción para la liberación catalítica de hidrógeno de moléculas acumuladoras de energía líquidas consisten, según el estado de la técnica, en reactores de lecho fijo o reactores de fase slurry. Además, están en desarrollo reactores de liberación de hidrógeno de un compuesto líquido portador de hidrógeno, que comprenden una vasija de reactor resistente a la presión y a la temperatura en la que se puede ejecutar al menos una función de habilitación de hidrógeno, conteniendo la vasija del reactor al menos un cuerpo que posee una estructura de soporte metálica sobre la cual está aplicado un sólido revestimiento altamente poroso que contiene sustancias catalíticamente activas para la liberación de hidrógeno de compuestos líquidos portadores de hidrógeno. El compuesto líquido portador de hidrógeno puede ser aquí ventajosamente también una mezcla de un compuesto líquido portador de oxígeno en proporción considerable y otros compuestos.
Algunos sistemas LOHC, que son conocidos por el estado de la técnica, presentan enlaces de heteroátomoscarbono. Esta característica estructural activa los sistemas para la descarga catalítica de hidrógeno. No obstante, la labilidad netamente más alta del enlace nitrógeno-carbono, en comparación con el enlace carbono-carbono o carbono-hidrógeno, conduce también a que la estabilidad térmica de todos los sistemas LOHC con enlace hidrógeno-carbono esté limitada a temperaturas de hasta 280°C. De todos modos, son ya relevantes también insignificantes fenómenos de descomposición térmica de los sistemas LOHC para la aplicación técnica, ya que se varía así de manera desventajosa el punto fijo del sistema LOHC y la capacidad de carga y descarga catalítica. Una alta estabilidad térmica permite, entre otras cosas, temperaturas de reacción de más de 280°C durante la liberación catalítica de hidrógeno, lo que, comparado con temperaturas más bajas, tiene como consecuencia una mayor productividad volumétrica de la liberación de hidrógeno.
El documento US5017733 describe mezclas que contienen isómeros de benciltolueno y dibenciltolueno.
El cometido de la presente invención consiste en indicar un compuesto líquido para uso como acumulador de hidrógeno, que pueda habilitarse en grandes cantidades y cuyo uso sea simplemente posible en equipos técnicos, puesto que no presenta las desventajas anteriormente citadas debido a que está constituido exclusivamente por carbono e hidrógeno y es estable térmicamente hasta más allá de 280°C. Además, se pretende proporcionar un procedimiento de abastecimiento de un consumidor con hidrógeno empleando un compuesto líquido.
El problema de la invención se resuelve con las características de la primera reivindicación. Ejecuciones y perfeccionamientos ventajosos y el procedimiento ventajoso de abastecimiento de un consumidor con hidrógeno constituyen el contenido de las reivindicaciones subordinadas.
Se describe una mezcla líquida a temperatura ambiente integrada por dos o más compuestos que están constituidos exclusivamente por los elementos carbono e hidrógeno y que forman en diversas composiciones conocidas una mezcla sintética de sustancias que puede utilizarse como líquido portador de calor, caracterizada por que la mezcla contiene al menos un compuesto con al menos dos unidades aromáticas no condensadas y no pi-conjugadas y se emplea en procedimientos catalíticos para la fijación de hidrógeno a la mezcla o su liberación de la misma.
Es nuevo e inventivo el recurso de emplear como sistema líquido acumulador y transportador de hidrógeno la mezcla ya empleada en determinadas variantes en la forma pobre en hidrógeno como aceite portador de calor, por ejemplo bajo las marcas Marlotherm LH o Marlotherm SH (por ejemplo, firma SASOL), ya que la posibilidad de una carga de hidrógeno de la mezcla no se ha tomado en consideración hasta ahora en ningún sitio y con la carga de hidrógeno se hace posible un nuevo uso por medio de un proceso inventivo. Esto rige también para el proceso de liberación de hidrógeno a partir del uso anteriormente desconocido de la forma rica en hidrógeno como portador de hidrógeno. En efecto, precisamente la mezcla presenta numerosas ventajas importantes previamente insospechadas con respecto a los sistemas acumuladores y transportadores de hidrógeno líquidos anteriormente conocidos, concretamente una alta capacidad de hidrógeno, una baja presión de vapor, una alta estabilidad química y térmica con acceso industrial barato, toxicidad y ecotoxicidad conocidas y no problemáticas y compatibilidad con todos los materiales de juntas y tanques. Gracias a la utilización de aceites portadores de calor como sistema LOHC se puede evitar ventajosamente el desventajoso comportamiento de los sistemas LOHC anteriormente empleados debido a su limitada estabilidad térmica.
Un procedimiento ventajoso para realizar un abastecimiento al menos proporcional de un consumidor con hidrógeno, empleando una mezcla descrita, se caracteriza por que se abastece un reactor con la mezcla portadora de hidrógeno procedente de un primer tanque acumulador a través de una tubería de alimentación y la mezcla deshidrogenada en el reactor a alta temperatura y baja presión es evacuada del reactor hacia un segundo tanque acumulador a través de una tubería de descarga, abasteciendo el reactor a un consumidor con hidrógeno a través de una tubería de unión. Este procedimiento puede aplicarse de manera especialmente ventajosa cuando el consumidor es un motor de combustión interna o al menos una pila de combustible y contribuye especialmente al suministro de energía de un vehículo automóvil. Los tanques acumuladores primero y segundo pueden estar unidos aquí uno con otro, existiendo también la posibilidad de que se entremezclen sus contenidos.
Un procedimiento preferido según la invención se caracteriza por que se pone la mezcla en contacto en el reactor con un catalizador que contiene metal y entonces se fija o se libera hidrógeno, siendo los catalizadores que contienen el metal, empleados para la carga de hidrógeno y la descarga de hidrógeno, unos contactos fijos iguales o diferentes que contienen uno o más de los metales paladio, níquel, platino, iridio, rutenio, cobalto, rodio, cobre, oro, renio o hierro en forma finamente distribuida sobre un soporte poroso no polar.
Es común a todos los procedimientos antes citados el hecho de que en el reactor se libera hidrógeno de la mezcla cargada con hidrógeno por medio de una deshidrogenación catalítica, a alta temperatura y baja presión.
El concepto aquí empleado de los aceites portadores de calor y portadores de energía posee la ventaja de que se está técnicamente cerca de nuestro actual abastecimiento de energía por medio de portadores de energía fósiles y, por tanto, se puede aprovechar la infraestructura existente, tal como barcos, refinerías, gasolineras. En particular, mediante aceites caloríferos portadores de energía se pueden aprovechar los sobrantes de energía procedentes de una producción regenerativa y se pueden vincular éstos con la demanda de energía para movilidad, calefacción y transporte en la infraestructura actual. Estos acumuladores de energía tienen aún las ventajas siguientes: Una capacidad de acumulación sin pérdidas casi ilimitadas, una alta densidad energética y pequeños costes. Además, son adecuados como acumuladores a largo plazo y como forma de transporte de energía.
Ensayos realizados sobre la utilización de aceites portadores de calor usuales en el mercado, tales como Marlotherm LH o Marlotherm SH (por ejemplo de la firma SASOL), como forma descargada de hidrógeno de un sistema LOHC, han demostrado que la mezcla formadora del sistema acumulador y transportador de hidrógeno en la forma A pobre en hidrógeno debe contener favorablemente compuestos con al menos dos unidades aromáticas no condensadas en una proporción en masa comprendida entre 5% y 100%, preferiblemente entre 60 y 100%, de manera especialmente preferida entre 90 y 100%. Además, es ventajoso que la mezcla consista hasta más de 50%, preferiblemente hasta más de 90%, en compuestos diferentes que contengan todos ellos al menos dos unidades aromáticas no condensadas. En este caso, un compuesto de la mezcla formadora del sistema acumulador y transportador de hidrógeno en la forma pobre en hidrógeno de la mezcla puede ser favorablemente la sustancia dibenciltolueno. Aún más ventajoso es que la mezcla consista hasta más de 50%, preferiblemente hasta más de 90%, en diferentes dibenciltoluenos. Se garantiza así que, mediante una reacción de hidrogenación catalítica con absorción de hidrógeno, la forma pobre en hidrógeno pueda convertirse en una forma rica en hidrógeno en la que el hidrógeno cargado puede presentarse en forma químicamente fijada en una proporción en masa de al menos 6%, estando comprendida la presión de hidrógeno durante la hidrogenación catalítica entre 5 y 20 bares, preferiblemente entre 10 y 100 bares y óptimamente entre 30 y 80 bares, y estando comprendidas las temperaturas de reacción de la hidrogenación catalítica entre 20°C y 230°C, preferiblemente entre 50°C y 200°C, pero óptimamente entre 100 y 180°C.
En lo que sigue se indican y describen con ayuda de tres figuras unos ejemplos generales de materiales para portadores de calor que pueden emplearse ventajosamente como portadores de hidrógeno.
El Marlotherm (por ejemplo de la firma SASOL) o los aceites portadores de calor semejantes técnicamente utilizados son mezclas de isómeros diferentes de benciltolueno (Marlotherm LH, SASOL) y dibenciltolueno (Marlotherm SH, SASOL). Los diferentes isómeros se forman debido a que los grupos bencilo fijados al núcleo de tolueno central en diferentes posiciones del anillo con respecto al grupo metilo del tolueno están vinculados con el núcleo de tolueno. Si se asigna la posición 1 del anillo al grupo metilo del grupo de tolueno, Marlotherm LH (SASOL) representa una mezcla de benciltoluenos cuyo grupo bencilo está fijado al núcleo de tolueno en las posiciones 2, 3 o 4. Así, en la figura 1 se representa con ayuda de Marlotherm LH (SASOL), simbolizado con el enlace del grupo bencilo hacia el centro del anillo, que se trata de una mezcla de isómeros en la que el grupo bencilo está fijado en las posiciones 2, 3 o 4 con respecto al grupo metilo del resto de tolueno (posición 1).
Marlotherm SH (SASOL) representa una mezcla de dibenciltoluenos. Si se asigna nuevamente la posición 1 del anillo al grupo metilo del núcleo de tolueno, los dos grupos bencilo en Marlotherm SH (SASOL) están fijados en las posiciones 2 y 3, 2 y 4, 2 y 5, 2 y 6, 3 y 4 o 3 y 5. Por tanto, en la figura 2 se representa Marlotherm SH (SASOL), simbolizando los enlaces de los grupos bencilo hacia el centro del anillo que se trata de una mezcla de isómeros en la que los grupos bencilo están fijados en las posiciones 2 y 3, 2 y 4, 2 y 5, 2 y 6, 3 y 4 o 3 y 5 con respecto al grupo metilo del resto de tolueno (posición 1).
Más generalmente, las mezclas de sustancias utilizadas como Marlotherm LH (SASOL) y Marlotherm SH (SASOL), así como las mezclas de sustancias utilizadas como portador de calor bajo otros nombres comerciales y otros propietarios de marca, por ejemplo Hüls, se caracterizan por que contienen compuestos que presentan al menos dos unidades aromáticas no condensadas y no pi-conjugadas. La figura 3 muestra una representación general de una unidad estructural típica en tales mezclas. Típicamente, una a cinco unidades bencilo están fijadas a un núcleo aromático central. Cada una de estas unidades bencilo puede llevar ella misma nuevamente otras unidades bencilo u otros sustituyentes alquilaromáticos. En una unidad estructural típica de sustancias que se utilizan comercialmente como mezclas, por ejemplo bajo los nombres comerciales Marlotherm LH (Hüls) o Marlotherm SH (Hüls) empleados como aceites portadores de calor, el enlace del grupo bencilo y de los demás sustituyentes hacia el centro del anillo simboliza que se trata de una mezcla de isómeros en la que el grupo bencilo puede estar fijado en posiciones diferentes con respecto a los demás sustituyentes.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Uso de una mezcla líquida a temperatura ambiente, que contiene dos o más compuestos seleccionados de isómeros de benciltolueno y/o dibenciltolueno, en procedimientos catalíticos para fijar hidrógeno a la mezcla o para liberarlo de ésta.
2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por que la mezcla líquida contiene dos o más compuestos seleccionados de una mezcla de diferentes isómeros de benciltolueno y dibenciltolueno.
3. Uso según la reivindicación 2, caracterizado por que una proporción en masa de dos o más compuestos, seleccionados de una mezcla de isómeros diferentes de benciltolueno y dibenciltolueno, referido a la masa total de la mezcla líquida, asciende a más de 50% en masa, preferiblemente más de 90% en masa.
4. Procedimiento de abastecimiento al menos proporcional de un consumidor con hidrógeno empleando una mezcla líquida para fijar hidrógeno a la mezcla o para liberarlo de dicha mezcla, la cual contiene dos o más compuestos seleccionados de isómeros de benciltolueno y/o dibenciltolueno y especialmente seleccionados de una mezcla de isómeros diferentes de benciltolueno y dibenciltolueno, caracterizado por que se abastece un reactor con la mezcla portadora de hidrógeno desde un primer tanque acumulador para la misma a través de una tubería de alimentación y la mezcla deshidrogenada en el reactor a alta temperatura y baja presión es evacuada del reactor hacia un segundo tanque acumulador a través de una tubería de descarga, abasteciendo el reactor al consumidor con hidrógeno a través de una tubería de unión.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que una proporción en masa de dos o más compuestos, seleccionados de una mezcla de isómeros diferentes de benciltolueno y dibenciltolueno, referido a la masa total de la mezcla líquida, asciende a más de 50% en masa, preferiblemente más de 90% en masa.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que el consumidor es un motor de combustión interna o al menos una pila de combustible.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que el consumidor contribuye al abastecimiento de energía de un vehículo automóvil.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que la mezcla se pone en contacto en el reactor con un catalizador que contiene metal y entonces fija o libera el hidrógeno, siendo los catalizadores que contienen metal, empleados para la carga de hidrógeno y la descarga de hidrógeno, unos contactos fijos iguales o diferentes que contienen uno o varios de los metales paladio, níquel, platino, iridio, rutenio, cobalto, rodio, cobre, oro, renio o hierro en forma finamente distribuida sobre un soporte poroso no polar.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado por que en el reactor se libera hidrógeno de la mezcla cargada con hidrógeno por medio de una deshidrogenación catalítica a alta temperatura y baja presión.
ES13780357T 2012-11-28 2013-10-23 Compuestos líquidos y procedimiento de uso de los mismos como acumuladores de hidrógeno Active ES2696080T3 (es)

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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014201332A1 (de) * 2014-01-24 2015-07-30 Hydrogenious Technologies Gmbh System und Verfahren zur stofflichen Nutzung von Wasserstoff
US9879828B2 (en) 2014-09-03 2018-01-30 Hydrogenious Technologies Gmbh Arrangement and method for operating hydrogen filling stations
DE102014226282A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Reaktor zur Dehydrierung von flüssigen Wasserstoffträgermaterialien
DE102015223997A1 (de) * 2015-12-02 2017-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von Wasserstoff
DE102016004684A1 (de) * 2016-04-19 2017-10-19 Linde Aktiengesellschaft Kraftstoff für Luft- und Raumfahrtfahrzeuge
US20180053957A1 (en) * 2016-08-17 2018-02-22 Guido Pez System and method for electrochemical energy conversion and storage
KR101862012B1 (ko) 2016-09-09 2018-05-30 한국화학연구원 피리딘계 수소저장 물질을 활용한 수소 저장 및 방출 시스템
KR101845515B1 (ko) 2016-09-30 2018-04-04 한국과학기술연구원 액상 수소저장물질 및 이를 이용한 수소 저장 방법
DK3378848T3 (da) 2017-03-23 2022-01-17 Karlsruher Inst Technologie Hydreringsfremgangsmåde til syntese af methan og methanol.
CN109704274B (zh) * 2017-10-26 2021-08-03 中国石油化工股份有限公司 有机液体储氢的原料体系
KR101987553B1 (ko) 2017-11-23 2019-06-10 서울여자대학교 산학협력단 액상의 수소 저장 물질
DE102018109254A1 (de) 2018-04-18 2019-10-24 Clariant lnternational Ltd Platin-Schalenkatalysator
BR112020022271A2 (pt) 2018-05-02 2021-02-23 Hysilabs, Sas processo para produzir e regenerar compostos carreadores de hidrogênio
CN109353987A (zh) * 2018-11-23 2019-02-19 汽解放汽车有限公司 一种液态储氢材料及其制备方法
KR102622005B1 (ko) * 2019-01-04 2024-01-10 한국화학연구원 피리딘 그룹을 포함하는 방향족 화합물을 제조하는 방법
DE102019211876B4 (de) * 2019-08-07 2022-09-29 Rolls-Royce Solutions GmbH Leistungsanordnung und Verfahren zu deren Betrieb
DE102019211877A1 (de) * 2019-08-07 2021-02-11 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens
US20220388840A1 (en) * 2019-10-31 2022-12-08 Hysilabs Sas Hydrogen carrier compounds
ES2949013T3 (es) 2019-10-31 2023-09-25 Hysilabs Sas Procedimiento para producir y regenerar compuestos portadores de hidrógeno
EP4051629B1 (en) 2019-10-31 2023-08-30 Hysilabs, SAS Process for producing and regenerating hydrogen carrier compounds
KR102310957B1 (ko) 2019-11-13 2021-10-12 한국과학기술원 액상화합물 기반 수소저장용 탈수소화 반응 촉매 및 그 제조방법
CN111392691B (zh) * 2020-02-17 2021-09-21 浙江大学 一种钯基催化剂催化全氢化有机液体储氢材料低温脱氢的方法
FR3107843A1 (fr) 2020-03-03 2021-09-10 Arkema France DÉSHYDROGÉNATION PARTIELLE de LIQUIDES ORGANIQUES
KR20210120550A (ko) 2020-03-27 2021-10-07 한국과학기술원 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법
KR102332811B1 (ko) 2020-03-27 2021-12-01 한국과학기술원 연료전지 촉매연소 버너의 폐열을 이용한 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법
KR102303911B1 (ko) 2020-04-03 2021-09-24 한국과학기술원 모듈타입 수소저장 시스템 및 그 운용방법
FR3112289B1 (fr) 2020-07-10 2022-07-22 Arkema France Purification de liquides aromatiques
FR3112339B1 (fr) 2020-07-10 2022-07-22 Arkema France Procédé d’amélioration de la qualité des liquides organiques porteur d’hydrogène
WO2022030917A1 (ko) * 2020-08-03 2022-02-10 한국화학연구원 메틸벤질-나프탈렌계 수소 저장 물질 및 이를 이용한 수소저장 및 방출 방법
KR102480065B1 (ko) * 2020-08-03 2022-12-23 한국화학연구원 메틸벤질-나프탈렌계 수소 저장 물질 및 이를 이용한 수소저장 및 방출 방법
FR3115030B1 (fr) * 2020-10-08 2023-12-22 Arkema France Stockage d’hydrogène au moyen de dérivés de composés d’origine renouvelable
FR3115031B1 (fr) 2020-10-08 2023-12-22 Arkema France Stockage d’hydrogène au moyen de composés liquides organiques
FR3117113B1 (fr) 2020-12-09 2024-04-12 Arkema France Formulation liquide pour stockage d’hydrogène
FR3117114B1 (fr) 2020-12-09 2024-04-12 Arkema France Formulation liquide pour stockage d’hydrogène
KR20220134179A (ko) 2021-03-26 2022-10-05 한국과학기술원 Lohc 수소화 반응 시스템 및 그 운전방법
KR102557863B1 (ko) 2021-03-26 2023-07-24 한국과학기술원 Lohc 탈수소화 반응기 용 촉매구조체
EP4108630A1 (en) 2021-06-25 2022-12-28 Hysilabs, SAS Hydrogen carrier compounds
KR102563327B1 (ko) 2021-09-13 2023-08-03 한국화학연구원 벤질(메틸벤질)벤젠을 포함하는 수소 저장 물질 및 이를 이용한 수소 저장 및 방출 방법
WO2023055108A1 (ko) 2021-09-29 2023-04-06 한양대학교 산학협력단 수소화/탈수소화의 가역성이 개선된 백금 담지 촉매 및 이를 이용한 액체 유기 수소 운반체 기반의 수소 저장 및 방출 방법
US11891300B2 (en) * 2021-11-01 2024-02-06 Chevron U.S.A. Inc. Clean liquid fuels hydrogen carrier processes
KR20230103045A (ko) * 2021-12-31 2023-07-07 경북대학교 산학협력단 나프탈렌계 유도체를 이용한 수소 저장 물질 및 이의 제조방법
KR20230135810A (ko) * 2022-03-17 2023-09-26 한양대학교 산학협력단 모노벤질톨루엔 이성질체 혼합물을 함유하는 액체 유기 수소 운반체용 조성물 및 이를 이용한 수소 저장 및 방출 방법
DE102022210825A1 (de) 2022-10-13 2024-04-18 Forschungszentrum Jülich GmbH Katalysatorsystem und Verfahren zum katalytischen Dehydrieren eines Wasserstoffträgermaterials, Reaktoranordnung mit einem derartigen Katalysatorsystem sowie Verfahren zum Herstellen eines derartigen Katalysatorsystems

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1419604A1 (de) * 1961-06-12 1969-05-14 Bergwerksverband Gmbh Verwendung fluessiger hochsiedender aromatischer Kohlenwasserstoffe als Waermeuebertragungsmittel
JPS6043391B2 (ja) * 1981-02-13 1985-09-27 新日鐵化学株式会社 動力伝達装置用潤滑油
SE456742B (sv) * 1980-07-18 1988-10-31 Mitsubishi Oil Co Komposition laemplig foer mekanisk krafoeverfoering och anvaendning av komposition i samband med drivanordningar av traktionstyp
US4371726A (en) * 1981-02-13 1983-02-01 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Composition suitable for mechanical power transmission and process for operating traction drives
FR2552423B1 (fr) * 1983-09-23 1985-10-25 Ugine Kuhlmann Compositions d'oligomeres de polyarylalcanes et leur procede de fabrication
JPH088010B2 (ja) * 1986-09-04 1996-01-29 日本石油化学株式会社 電気絶縁油組成物
DE3729526A1 (de) 1987-09-03 1989-03-16 Nasser Kamilia Vorrichtung zur dehydrierung von fluessigen hydriden
US7101530B2 (en) 2003-05-06 2006-09-05 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen storage by reversible hydrogenation of pi-conjugated substrates
JP2005138024A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Sekisui Chem Co Ltd 水素化芳香族化合物からの脱水素反応用触媒とその触媒を利用した水素製造方法
JP2006248814A (ja) 2005-03-09 2006-09-21 Hitachi Ltd 水素供給装置および水素供給方法
JP4907210B2 (ja) * 2006-03-30 2012-03-28 千代田化工建設株式会社 水素の貯蔵輸送システム
US8003073B2 (en) * 2007-04-16 2011-08-23 Air Products And Chemicals, Inc. Autothermal hydrogen storage and delivery systems
JP4483901B2 (ja) 2007-06-29 2010-06-16 株式会社日立製作所 エンジンシステム
DE102007039478A1 (de) * 2007-08-21 2009-02-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wasserstoffgenerator sowie Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff
JP4523978B2 (ja) * 2008-03-28 2010-08-11 株式会社日立製作所 エンジンシステム
DE102008034221A1 (de) 2008-07-23 2010-01-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftstoffversorgungseinrichtung für ein mit Wasserstoff betreibbares Kraftfahrzeug
CN101575257B (zh) 2009-06-16 2012-06-13 华东师范大学 一种以甲苯为储氢剂的催化加氢方法
CN102101645A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种硼氢化钠水解制氢系统

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