KR20220100598A - 수소 캐리어 화합물의 제조 및 재생 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 및 재생 방법에 관한 것이다.

Description

수소 캐리어 화합물의 제조 및 재생 방법
본 발명은 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 및 재생 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 실록산 수소 캐리어 화합물 및 상기 실록산 수소 캐리어 화합물로부터 수소의 제조 방법에 관한 것이다.
수소를 안전하고 편리하며 환경 친화적인 방식으로 저장하고 수송하며 방출하는 능력, 및 수소를 효율적이고 경제적이며 안전하게 제조하고 저장하는 능력은 에너지 벡터로서 수소의 사용을 자유롭게 하기 위해서 극복해야 할 주요 과제이다.
현재 수소는 주로 파이프라인에 의해, 압축 기체로서 튜브 트레일러에 의해, 또는 액화된 형태로 특수 탱커에 의해 전달된다.
수소 전달을 위해서는 전형적으로 6 가지 경로가 있다: 이것은 파이프라인에 의해 기체로서 수송될 수 있고, 이것은 현장에서 생산될 수 있으며, 이것은 튜브 트레일러에서 압축 기체로서 수송될 수 있고 (예를 들어, WO 2013/109918 (A1) 에 개시된 바와 같음), 이것은 극저온 트럭에서 응축된 액체로서 수송될 수 있으며 (예를 들어, WO 2011/141287 (A1) 에 개시된 바와 같음), 이것은 고체-상태 수소 캐리어 물질에 저장되고 현장에서 방출될 수 있으며 (예를 들어, WO 2009/080986 (A2) 에 개시된 바와 같음), 액체-상태 수소 캐리어 물질에서 저장되고 현장에서 방출될 수 있다.
수소는 2 가지 수단에 의해 현장에서 생산될 수 있다. 이것은 하나의 공정에 의해 현장에서 생산될 수 있으며, 캡티브 수소로서 정의되는 또다른 공정에서 직접 소비될 수 있다. 현장 생산의 다른 수단은 물 및 전기로부터 수소를 생산하는 물 전기분해에 의한 것이다. 이것은 재생 가능한 에너지로 구동되는 경우, 환경 친화적으로 수소를 생산하는 것으로 간주될 수 있다.
극저온 및 압축 수소인 기존의 전달 솔루션 외에도, 수소를 제공하기 위한 대체 솔루션인 수소 캐리어가 등장하고 있다. 수소 캐리어는 수소를 저장하고 필요할 때 방출하는 능력을 갖는 고체-상태 또는 액체-상태 물질이다. 이들은 기존의 솔루션에 비해, 수송 또는 저장에 대한 이점을 가져온다. 고체-상태 캐리어는, 금속 입자 상에 흡착되어 금속 수소화물을 생성함으로써 수소의 흡수를 가능하게 하는 금속 수소화물을 포함한다. 이들 중에서, 수소화 마그네슘은 낮은 압력 및 표준 온도에서 안정하여, 이것을 수송하고 저장하는 것을 편리하게 한다. 필요할 때, 물질을 가열하여 수소 기체를 방출한다. 고체-상태 용액은 재생 가능한 에너지로부터 에너지 저장의 동일-사이트 가역 공정에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 실제로, 고체 물질의 취급은 기체 또는 액체 물질을 취급하는 것만큼 편리하지 않다.
액체 수소 캐리어는 특정한 조건하에서 수소를 방출할 수 있는 임의의 액체-상태 물질일 수 있다. 액체 유기 수소 캐리어 (LOHC) 의 부류는 액체 수소 캐리어 중에서 가장 대표적이다. 열의 형태로 에너지를 필요로 하는 촉매 반응인 수소화라고 하는 공정 동안에, 수소는 액체 유기 캐리어에 화학적으로 결합한다. 전형적으로, 톨루엔과 같은 불포화 및/또는 방향족 탄화수소인 캐리어는 수소와 반응하여, 표준 온도 및 압력에서 액체-상태로 수송되는 상응하는 포화 탄화수소를 생성한다 (예를 들어, WO 2014/082801 (A1) 또는 WO 2015/146170 (A1) 에 기재된 바와 같음). LOHC 에 저장되는 수소의 양은 수소화 공정의 수율에 따라 다르지만, 액체 캐리어의 질량 당 최대 7.2 질량% 의 수소가 함유된다. 이어서, 반응의 흡열 특성으로 인해, 열의 형태 (전형적으로 300 ℃ 초과) 로 추가의 에너지를 필요로 하는 촉매 반응인 탈수소화라고 하는 공정에 의해, 수소는 포화 탄화수소로부터 방출된다. 원하는 수소를 생성하기 위해서, 열은 그리드 전기 (이의 기원에 대한 조절 없이 및 이의 환경에 대한 영향 없이) 로부터 생성될 수 있거나, 또는 열은 유기 캐리어의 일부를 연소시킴으로써 회수될 수 있다.
특허 출원 WO 2010/070001 (A1) 및 EP 2206679 (A1) 은 a) 하나 이상의 기 Si-H 를 함유하는 화합물 (C) 를 불소 이온 공급원과 반응시켜 수소 및 부산물 (C1) 을 형성하고; b) 수득된 수소를 회수하는 것으로 이루어진 단계를 포함하는 수소의 제조 방법에 관한 것이다. 모든 실시예는 수소 캐리어로서 실란 화합물을 사용한다; 단, 실시예 1-2 에서는 폴리메틸히드로실록산 ("PHMS") 을 사용하며, 실시예 8 에서는 테트라메틸디실록산을 사용한다.
특허 출원 WO 2011/098614 (A1) 은 i) 임의의 에너지 투입 (예를 들어, 열, 전력 등) 을 필요로 하지 않으면서, 용매로서 물 중에서 염기의 존재하에 하나 이상의 기 Si-H 를 함유하는 화합물 (C) 를 인계 촉매와 접촉시켜 수소 및 부산물 (C1) 을 형성하는 단계; 및 ii) 수득된 수소를 회수하는 단계를 포함하는 수소의 제조 방법에 관한 것이다. 모든 실시예는 수소 캐리어로서 실란 화합물을 사용한다; 테트라메틸디실록산은 잠재적인 수소 캐리어의 목록에 언급된 유일한 실록산 함유 화합물이다. WO 2011/098614 (A1) 은 또한 아실 할라이드를 갖는 수득된 부산물 (C1) 을 재활용하고, 수득된 생성물을 금속 수소화물과 접촉시켜 화합물 (C) 를 재생시키는 단계 c) 를 개시하고 있으며, 여기에서 아실 할라이드는 CH3C(=O)Cl 이고, 금속 수소화물은 LiAlH4 이다.
특허 출원 WO 2010/094785 (A1) 은 i) 임의의 에너지 투입 (예를 들어, 열, 전력 등) 을 필요로 하지 않으면서, 알코올 또는 수용액에서 선택되는 용매 중에서 하나 이상의 기 Si-H 를 함유하는 화합물 (C) 를 아민계 촉매와 접촉시켜 수소 및 부산물 (C1) 을 형성하는 단계; 및 ii) 수득된 수소를 회수하는 단계를 포함하는 수소의 제조 방법에 관한 것이다. 실시예의 대부분은 수소 캐리어로서 실란 화합물을 사용한다; 단, 실시예 12 에서는 폴리메틸히드로실록산 ("PHMS") 을 사용하며, 실시예 16 에서는 테트라메틸디실록산을 사용한다. WO 2010/094785 (A1) 은 또한 아실 할라이드를 갖는 수득된 부산물 (C1) 을 재활용하고, 수득된 생성물을 금속 수소화물과 접촉시켜 화합물 (C) 를 재생시키는 단계 c) 를 개시하고 있으며, 여기에서 아실 할라이드는 CH3C(=O)Cl 이고, 금속 수소화물은 LiAlH4 이다.
WO 2010/070001 (A1), EP 2206679 (A1), WO 2011/098614 (A1) 및 WO 2010/094785 (A1) 은 필요에 따라 수소를 방출하는 수소계 캐리어 시스템의 분야에서 돌파구를 이미 나타내지만, 상기 기술은 개선된 효율, 성능 및 비용 효율성 면에서 여전히 유리할 것이다; 또한, WO 2011/098614 (A1) 및 WO 2010/094785 (A1) 모두에 따른 수소계 캐리어의 전체 재생 방법은 산화 알루미늄 부산물을 생성하는 고가의 LiAlH4 환원제의 사용을 필요로 하며, 이러한 재처리 공정은 에너지를 소비하고 (전기분해 단계에 많은 전기가 필요함), 오염을 발생하며, 이산화탄소 (CO2), 일산화탄소 (CO), 불소화된 유출물 및 폴리시클릭 방향족 탄화수소 (PAH) 를 방출하기 때문에, 수소계 캐리어에 적용 가능한 더욱 환경적이고 탄소-비함유인 재생 방법을 개발하기 위해서는 여전히 약간의 진보가 이루어져야 한다.
따라서, 수소 전달 및 수소 기반 시설 구축과 같은 다양한 응용 분야에 대해서는, 이러한 청정 에너지 벡터의 효율, 성능 및 비용 효율성에서 추가의 개선이 여전히 필요하다. 수송할 수소의 더 많은 양, 향상된 효율, 성능을 나타내며, 비용 효율적인 개선이 여전히 필요하다. 추가의 에너지를 필요로 하지 않으면서, 필요에 따라 수소를 방출할 수 있는 환경 친화적인 액체-상태 수소 캐리어에 대한 중요한 필요성이 남아 있다. 또한, 수소 캐리어가 귀중한 수소 공급원으로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 탄소 함유 반응물을 필요로 하지 않으면서 및/또는 탄소 배출 없이 제조될 수 있으며, 또한 환경 친화적이고, 실질적인 탄소 배출 없이, 바람직하게는 탄소 배출 없이, 수소 분리의 부산물로부터 재생될 수 있는 통합된 청정 공정에 대한 필요성이 남아 있다.
액체 실록산 수소 캐리어 화합물은 추가의 반응물로서 수소 및/또는 물 및/또는 규소 및/또는 산소 만을 필요로 하면서, 및/또는 실질적인 탄소 배출 없이, 바람직하게는 탄소 배출 없이, 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물로부터 제조될 수 있다는 것이 이제 발견되었다.
본 발명에 따른 실리카 화합물은 실리카 함유 화합물, 및/또는 상기 실리카 함유 화합물 중 2 이상의 혼합물로서 정의될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 실리카 화합물은 다음으로부터 선택된다:
Figure pct00001
화학식 SiO2,xH2O 의 실리카 화합물,
Figure pct00002
[SiO2]n (n 은 2 이상이다), 또는
- 상기 실리카 화합물 중 2 이상의 혼합물.
본 발명에 따른 실리케이트 화합물은 실리케이트 함유 화합물, 및/또는 상기 실리케이트 함유 화합물 중 2 이상의 혼합물로서 정의될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 실리케이트 화합물은 다음으로부터 선택된다:
Figure pct00003
화학식 Na2xSiO2+x 또는 K2xSiO2+x (x 는 0 내지 2 의 정수이다) 의 나트륨 또는 칼륨 실리케이트 화합물, 또는
Figure pct00004
화학식 [SiOx(OH)4-x]x- (x 는 0 내지 4 의 정수이다) 또는 화학식 [SiOx(OH)4-2x]n (n = 1 이면, x = 0 또는 1 이고, n = 2 이면, x = 1/2 또는 3/2 이다) 의 규산 화합물, 또는
Figure pct00005
구조 (Si2O7)6- 의 디실리케이트 이온 또는 일반 구조 [SiO3 2-]n, [Si4O11 6-]n 또는 [Si2O5 2-]n (n 은 2 이상이다) 의 거대음이온과 같은 중합체 구조를 갖는 실리케이트 화합물, 또는
- 상기 실리케이트 화합물 중 2 이상의 혼합물.
액체 실록산 수소 캐리어 화합물은 추가의 반응물로서 수소 및/또는 물 및/또는 규소 및/또는 산소 만을 필요로 하면서, 및/또는 실질적인 탄소 배출 없이, 바람직하게는 탄소 배출 없이 재생될 수 있다는 것이 또한 발견되었다.
본 발명의 제조/재생 방법의 가장 중요한 이점 중 하나는 이것을 연속적으로 적용하는 가능성에 있다; 이러한 연속적인 방법은 또한 이하에서 설명하는 바와 같이, 원료 투입을 필요로 하지 않으면서, 및/또는 부산물 배출 없이 작동될 수 있다.
일부 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 사용함으로써,
- 수소를 대량으로, 높은 수율로, 매우 짧은 시간에 및 매우 낮은 제조 비용으로, 수소를 방출하기 위한 에너지 투입 없이 제조할 수 있고;
- 에너지를 저장하고 수소 제조로부터 발생하는 부산물을 재활용함으로써, 실질적인 탄소 배출 없이, 바람직하게는 탄소 배출 없이, 상기 실록산 수소 캐리어 화합물을 생성하는 것이 가능하였다
는 것으로 또한 발견되었다.
용어 "수소 캐리어 화합물" 은 수소를 저장하고, 수소를 수송하며, 필요에 따라 수소를 방출할 수 있는 화학적 화합물로서 이해될 수 있으며; 본 발명에 따른 수소 캐리어 화합물의 특징은 이들이 임의의 에너지 투입 (예를 들어, 열, 전력 등) 을 필요로 하지 않으면서, 수소를 저장/수송/방출할 수 있다는 점이다.
액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 방법
본 발명은 추가의 반응물로서 수소 및/또는 물 및/또는 규소 및/또는 산소 만을 필요로 하면서, 및/또는 실질적인 탄소 배출 없이, 바람직하게는 탄소 배출 없이, 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물로부터 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
하기 본원에서 정의하는 바와 같은 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 는 본 발명에 따른 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 방법을 위한 출발 물질에 대한 바람직한 공급원이지만, 실리카 및/또는 다른 실리케이트 함유 물질, 예를 들어 지르콘, 옥, 운모, 석영, 크리스토발라이트, 모래 등은 유리하게는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 방법을 위한 출발 물질의 공급원으로서 사용될 수 있다. 본 발명 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 는 바람직하게는 본 발명에 따른 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화로부터 제조되는 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물이다.
실록산 수소 캐리어 화합물의 재생 방법
본 발명은 또한 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 재생 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 수소 및 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 의 제조를 위한 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화 단계, 및 상기 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 에서 액체 실록산 수소 캐리어 화합물로의 전환 단계를 포함하고, 상기 방법은 추가의 반응물로서 수소 및/또는 물 및/또는 규소 및/또는 산소 만을 필요로 하며, 및/또는 실질적인 탄소 배출이 없고, 바람직하게는 탄소 배출이 없다.
본 발명에 따른 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 및 재생은 이하의 명세서에서 더욱 상세히 설명된다. 추가의 반응물로서 수소 및/또는 물 및/또는 규소 및/또는 산소 만을 필요로 하며, 및/또는 실질적인 탄소 배출이 없고, 바람직하게는 탄소 배출이 없는 상응하는 방법을 개발하는데 성공한 것은 수소 에너지, 수소 수송 및 자동차 산업용 수소의 분야에서 돌파구를 나타낸다.
실록산 수소 캐리어 화합물
본 발명의 구현예에 있어서, 청구된 방법을 사용하여 유리하게 제조 및/또는 재생될 수 있는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물은 다음 중에서 선택된다:
(I) 하기 화학식 (I) 의 액체 선형 실록산 수소 캐리어 화합물:
Figure pct00006
[식 중, n 은 1 이상의 정수 (반복 단위의 수를 나타냄) 이고, 라디칼 R 및 R' 는 탄소를 함유하지 않으며, R 및 R' 는 Si 및 수소 및/또는 산소를 포함한다], 또는
(II) 하기 화학식 (II) 를 갖는 시클릭 실록산 화합물:
Figure pct00007
[식 중, n 은 1 이상의 정수 (반복 단위 H2SiO 의 수를 나타냄) 이다].
본 발명의 구현예에 있어서, 화학식 (I) 에서, n 은 바람직하게는 2 이상, 예를 들어 3 이상, 또는 심지어 4 이상이다; 본 발명의 구현예에 있어서, n 은 500 이하, 예를 들어 50 이하이다.
본 발명의 구현예에 있어서, 화학식 (II) 에서, n 은 바람직하게는 2 이상, 예를 들어 3 이상, 또는 심지어 4 이상이다; 본 발명의 구현예에 있어서, n 은 500 이하, 예를 들어 32 이하, 예를 들어 17 이하이다.
이러한 화합물은 이들의 폴리(히드로메틸)실록산 유사체 (ROMenHnSinOnR') 와 비교해서 엄청난 이점을 제공한다. 예로서, 폴리(비스(히드로))실록산은 폴리(히드로메틸)실록산과 비교할 때, 2 배 초과 (동일한 중량의 경우, 정확히 2.61) 의 양의 수소 기체를 방출할 수 있다. 또한, 폴리(비스(히드로))실록산 화합물은 이들의 골격 내에 탄소 단편을 함유하는 유사체와 비교해서 완전한 탄소-비함유 재활용성을 나타낸다 (본 발명에 따른 수소 제조 및 실록산 제조/재생 방법에 사용되는 경우).
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 화학식 (I) 의 탄소-비함유 R 및 R' 라디칼은 -SiH3, -SiH2OH, -SiH(OH)2, -Si(OH)3 에서 선택된다; 바람직한 라디칼은 -SiH3 또는 -SiH2OH 이다.
본 발명에 따른 액체 선형 실록산 수소 캐리어 화합물의 예시적인 예는 다음과 같다:
H3SiOH2nSinOnSiH3, H3SiOH2nSinOnSiH2OH, H3SiOH2nSinOnSiH(OH)2, H3SiOH2nSinOnSi(OH)3, (OH)3SiOH2nSinOnSi(OH)3, (OH)3SiOH2nSinOnSiH(OH)2, (OH)3SiOH2nSinOnSiH2OH, OHH2SiOH2nSinOnSiH2OH, OHH2SiOH2nSinOnSiH(OH)2, (OH)2HSiOH2nSinOnSiH(OH)2 (n 은 1 이상, 바람직하게는 2 이상, 예를 들어 3 이상, 또는 심지어 4 이상의 정수이다), 또는 이들 화합물 중 2 이상의 혼합물.
본 발명의 구현예에 있어서, n 은 500 이하, 예를 들어 50 이하이다.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 화학식 (II) 의 시클릭 실록산 화합물은 하기의 화합물 중 하나 이상에서 선택된다:
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
상기 화학식 (I) 에 따른 선형 실록산 수소 캐리어 화합물의 경우, 탄소-비함유 라디칼 (예를 들어, SiH3) 사슬 말단은 (예를 들어, SiMe3 와 같은 다른 탄소 함유 사슬 말단과 비교해서) 많은 이점을 제공하기 때문에 선택된다:
- 실록산 화합물의 보다 양호한 중량 분석 효율성을 가능하게 하는 보다 낮은 분자량 및 보다 양호한 수소 함량, 이는 전체 분자량과 비교해서 화합물에 의해 운반되는 수소의 중량 사이의 보다 높은 비율을 의미함.
- Si-Me 결합의 경우가 아닌 -SiH3 단편의 가수분해성 특성으로 인해, 예를 들어 SiMe3 와 비교할 때 SiH3 사슬 말단의 임의의 탄소 배출 재활용이 없고 간단함.
본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물은 상기에서 정의한 임의의 실록산 수소 캐리어 화합물 중 2 이상의 혼합물로 이루어진다.
이 "혼합물" 구현예에 있어서, 화학식 (I) 의 선형 실록산 수소 캐리어 화합물이 혼합물에서의 물질 양 (mol) 의 주요 종을 나타내는 경우 (즉, 50 몰% 초과 에 해당함), 화학식 (II) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물의 양은 혼합물에서 20 몰% 미만, 예를 들어 10 몰% 미만으로 제한하는 것이 유리하다; 하나의 구현예에 있어서, 유리하게는 0.01 몰% 초과, 또는 심지어 0.1 몰% 초과의 화학식 (I) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물이 상기 혼합물에 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, "혼합물" 에서의 시클릭 종에 대한 선형 종의 몰비는, 예를 들어 1H NMR 분석에 의해 결정될 수 있다.
이 "혼합물" 구현예에 있어서, 화학식 (II) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물이 혼합물에서의 물질 양 (mol) 의 주요 종을 나타내는 경우 (즉, 50 몰% 초과에 해당함), 화학식 (I) 의 선형 실록산 수소 캐리어 화합물의 양은 혼합물에서 45 몰% 미만, 예를 들어 20 몰% 미만으로 제한하는 것이 유리하다; 하나의 구현예에 있어서, 유리하게는 1.0 몰% 초과, 또는 심지어 5.0 몰% 초과의 화학식 (I) 의 선형 실록산 수소 캐리어 화합물이 상기 혼합물에 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 20 ℃ 의 온도 및 1.01325 × 105 Pa 의 압력에서 0.1 내지 10000 mPa.s 의 동점도를 나타낸다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물은 20 ℃ 의 온도 및 1.01325 × 105 Pa 의 압력에서 0.2 내지 50 mPa.s 의 동점도를 나타낸다. 실록산 수소 캐리어 화합물의 20 ℃ 의 온도 및 1.01325 × 105 Pa 의 압력에서의 동점도는 임의의 적절한 방법에 따라서 측정될 수 있다; 예를 들어, 이것은 ISO 1628-1 표준에 따라서 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (II) 의 액체 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물의 분자량은 130 내지 800 g/mol 의 범위일 수 있다. 화학식 (I) 의 실록산 수소 캐리어 화합물의 분자량은 임의의 적절한 방법에 따라서 측정될 수 있다; 예를 들어, 이것은 GC-MS, 예를 들어 Agilent GC/MSD 5975C 장치 상에서 수행되는 GC-MS 분석에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 의 액체 선형 실록산 수소 캐리어 화합물의 수 평균 분자량 (Mn) 및/또는 분자량 분포 (Ð) 는 각각 64 내지 30 000 g/mol 및 1.1 내지 50 의 범위일 수 있다. 화학식 (I) 의 선형 실록산 수소 캐리어 화합물의 평균 분자량 및 분자량 분포는 임의의 적절한 방법에 따라서 측정될 수 있다; 예를 들어, 이것은 ISO 16014 표준에 따라서 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (II) 의 액체 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물은 FT-IR 에 의해 분석할 때, SiH2 단위에 상응하는 800 내지 1000 cm-1 에서의 특징적인 강하고 날카로운 흡수 밴드를 나타낸다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (II) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물은 850 내지 950 cm-1 에서의 특징적인 강하고 날카로운 흡수 밴드를 나타낸다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 25 ℃ 의 CDCl3 중에서 1H NMR 에 의해 분석했을 때, SiH2O 단위에 상응하는 4.5 ppm 과 4.9 ppm 사이에서 특징적인 공명을 나타낸다. 1H NMR 분석은 임의의 적절한 분광계, 예를 들어 400 MHz Bruker 분광계 상에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 25 ℃ 의 CDCl3 중에서 29Si NMR 에 의해 분석했을 때, SiH2O 단위에 상응하는 -45 ppm 과 -50 ppm 사이에서 특징적인 공명을 나타낸다. 29Si NMR 분석은 임의의 적절한 분광계, 예를 들어 400 MHz Bruker 분광계 상에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 20 ℃ 의 온도에서 및 589 nm 의 파장에서 1 내지 2 의 굴절률을 나타낸다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 20 ℃ 의 온도에서 및 589 nm 의 파장에서 1.2 내지 1.5 의 굴절률을 나타낸다. 실록산 수소 캐리어 화합물의 굴절률은 임의의 적절한 방법에 따라서 측정될 수 있다; 예를 들어, 이것은 ASTM D1218 표준에 따라서 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 1.01325 × 105 Pa 의 압력에서 30 내지 500 ℃, 예를 들어 50 내지 500 ℃ 의 비점, 예를 들어 50 내지 200 ℃ 의 비점을 나타낸다. 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 비점은 임의의 적절한 방법에 따라서 측정될 수 있다; 예를 들어, 이것은 ISO 918 표준에 따라서 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 0 내지 500 ℃, 바람직하게는 30 내지 60 ℃ 의 인화점을 나타낸다. 실록산 수소 캐리어 화합물의 인화점은 임의의 적절한 방법에 따라서 측정될 수 있다; 예를 들어, 이것은 ISO 3679 표준에 따라서 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물은 상기 화학식 (II) 의 액체 시클릭 실록산 화합물 중 2 이상의 임의의 혼합물로 이루어진다; 예를 들어, 상기 혼합물은 혼합물에서의 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물의 몰의 합계에 대해서 5 몰% 이상의 [H2SiO]4, 20 몰% 이상의 [H2SiO]5, 5 몰% 이상의 [H2SiO]6 및 40 몰% 이상의 [H2SiO]7+ 종 (즉, 화학식 (II) 의 화합물 (식 중, n 은 각각 2, 3, 4 이고, 5 이상이다)) 을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물은 상기 화학식 (I) 의 액체 선형 실록산 화합물 중 2 이상의 임의의 혼합물로 이루어진다; 상기 혼합물은 바람직하게는 혼합물에서의 화학식 (I) 의 실록산 수소 캐리어 화합물의 몰의 합계에 대해서 50 mol% 이상, 예를 들어 80 mol% 초과의 화학식 (I) 의 화합물 (식 중, n 은 10 내지 30 이다) (즉, 10 내지 30 개의 H2SiO 의 반복 단위를 가짐) 을 포함한다.
본 발명에 따르면, 실록산 수소 캐리어 화합물 (예를 들어, 화학식 (I) 의 화합물 및 화학식 (II) 의 화합물) 은 액체이다 (정상 온도 및 압력 (NTP) 에서; 예를 들어 20 ℃ 의 온도 및 1.01325 × 105 Pa 의 절대 압력에서).
수소 제조
본 발명은 또한 물의 존재하에서 실록산의 가수분해성 산화에 의한 수소의 제조 방법에 관한 것이며, 여기에서 실록산은 상기 화학식 (I) 및 화학식 (II) 의 화합물 중에서 선택된다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 수소의 제조 방법은 물 / [SiOH2] 단위 몰비가 0.1 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 실록산과 물의 상기 혼합물은 2 내지 10, 예를 들어 2 내지 2.5 인 물 / [SiOH2] 단위 몰비를 특징으로 한다.
본 발명의 구현예에 있어서, 수소의 제조 방법은 물의 존재하에서 실록산의 가수분해성 산화 동안에 하나 이상의 수소 방출 개시제의 존재를 특징으로 한다. 화학식 (I) 의 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화를 선호하고; 따라서 물/실록산 반응이 상응하는 수소 방출을 유도하는 한, 본 발명에 따라서 사용될 수 있는 수소 방출 개시제의 유형에 관한 제한은 없다. 예를 들어, 실록산의 가수분해성 산화를 선호하는 임의의 화합물은 유리하게는 수소 방출 개시제로서 사용될 수 있다; 유용한 수소 방출 개시제는 하기 목록의 하나 이상의 화합물 중에서 선택될 수 있다:
- 무기 염기. 예를 들어, 무기 염기는 수산화 칼륨 또는 수산화 나트륨과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물일 수 있으며, 수산화 나트륨이 특히 바람직하다;
- 프로톤 산. 예를 들어, 프로톤 산은 무기 산 또는 유기 산; 예를 들어 염산, 황산, 카르복실산 (메탄산, 에탄산 등) 등일 수 있다;
- 예를 들어, 화학식 RR'R"R"'ZY (Z 는 N 또는 P 이며, Y 는 OH, F, Cl 또는 Br 이고, R, R', R" 및 R"' 는 유리하게는 C1-C15 알킬 또는 C6-C10 아릴 중에서 선택될 수 있으며, R, R', R", R"' 는 동일하거나 상이하다) 의 화합물과 같은 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화를 수행할 수 있는 친핵제를 방출할 수 있는 화합물;
- 예를 들어, 철, 루테늄, 레늄, 로듐, 구리, 크롬, 이리듐, 아연 및/또는 텅스텐 등을 기재로 하는 유기 금속 착물과 같은, 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화를 촉진할 수 있는 동종 유기 금속 촉매; 및
- 예를 들어, 바람직하게는 무기 지지체 상에 고정화되는 금속 나노입자, [M/AlO(OH), M = Pd, Au, Rh, Ru 및 Cu], Pd/C 및/또는 상기에서 언급한 금속 중 임의의 것과 같은, 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화를 촉진할 수 있는 이종 촉매.
본 발명의 구현예에 있어서, 수소 방출 개시제는 탄소-비함유 수소 방출 개시제, 예를 들어 수산화 나트륨 중에서 선택된다.
본 발명의 구현예에 있어서, 실록산, 물 및 수소 방출 개시제의 상기 혼합물은 0.01 이상인 수소 방출 개시제 / [SiOH2] 단위 몰비를 특징으로 한다. 본 발명의 구현예에 있어서, 실록산, 물 및 수소 방출 개시제의 상기 혼합물은 0.05 내지 3, 예를 들어 0.05 내지 0.35 인 수소 방출 개시제 / [SiOH2] 단위 몰비를 특징으로 한다.
본 발명의 구현예에 있어서, 수소의 제조 방법은 화학식 (I) 의 실록산 수소 캐리어 화합물, 물, 상기에서 정의한 바와 같은 수소 방출 개시제 및 또다른 촉매의 혼합물의 존재를 특징으로 한다. 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화의 속도론 (즉, 수소가 방출되는 속도) 을 증가시키고; 따라서 물/실록산/수소 방출 개시제/촉매 반응이 상응하는 수소 방출을 유도하는 한, 본 발명에 따라서 추가로 사용될 수 있는 촉매의 유형에 관한 제한은 없다. 예를 들어, 실록산의 가수분해성 산화의 속도론을 유의하게 증가시키는 임의의 화합물이 유리하게는 촉매로서 사용될 수 있다. 본 발명의 구현예에 있어서, 실록산, 물, 수소 방출 개시제 및 촉매의 상기 혼합물은 0.01 내지 0.5 의 범위인 [SiOH2] 단량체 단위에 대한 촉매의 몰비를 특징으로 한다. 바람직하게는, [SiOH2] 단량체 단위에 대한 촉매 C 의 몰비는 0.02 내지 0.1 의 범위이다. 보다 바람직하게는, [SiOH2] 단량체 단위에 대한 촉매 C 의 몰비는 0.05 미만, 예를 들어 0.04 이다.
본 발명은 또한 수소의 제조를 위한, 선택된 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물의 용도에 관한 것이다.
물/화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 수소 캐리어 화합물로부터의 수소 방출이 추가의 에너지를 필요로 하지 않을 수 있으며, 수소 산업 요건을 만족하는 한, 본 발명에 따른 수소 제조 방법에 사용될 수 있는 방법에 관한 제한은 없다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물로부터 수소의 제조 방법의 온도는 넓은 범위에서 변할 수 있으며, 특히 0 ℃ 내지 200 ℃ 의 범위일 수 있다. 보다 바람직하게는, 온도는 15 ℃ 내지 30 ℃ 의 범위이다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물로부터 수소의 제조 방법의 압력은 넓은 범위에서 변할 수 있으며, 특히 1 × 105 Pa 내지 500 × 105 Pa 의 범위일 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물로부터 수소의 제조 방법은 용매의 존재를 허용할 수 있다. 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 수소 캐리어 화합물로부터의 수소 방출이 수소 산업 요건을 만족하는 한, 본 발명에 따른 수소 제조 방법에 사용될 수 있는 용매의 유형에 관한 제한은 없다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 용매는 알코올 (예를 들어, 메탄올), 수성 용매, 유기 용매 및/또는 상기 용매 중 2 이상의 혼합물에서 선택된다. 본 발명에 따른 수소 제조 방법의 목적을 위해, 상기 용매는 시약으로서 간주된다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 용매는 디에틸 에테르, 펜탄, 디클로로메탄, 톨루엔, 테트라히드로푸란, 메틸테트라히드로푸란, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 또는 상기 인용된 용매 중 2 이상의 혼합물에서 선택된다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 디클로로메탄이 바람직하다.
화학식 (II) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물이 주요 실록산 종 (상기 본원에서 이미 정의한 바와 같음) 을 나타내는 경우, 용매와 화학식 (II) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물 사이의 질량비 (반응 혼합물에서) 가 1 미만, 바람직하게는 0.5 미만 (시클릭 화합물의 질량으로 나눈 용매의 질량) 이 되도록 용매의 양을 제한하는 것이 유리하다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물로부터 수소의 제조 방법은 하기의 단계를 포함한다: a) 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물과 촉매를 접촉시켜 실록산/촉매 혼합물을 형성하는 단계 및: b) 촉매의 존재하에서 실록산을 수소 방출 개시제의 수용액과 조합하여 수소를 제조하는 단계. 단계 a) 와 b) 는 연속적으로 또는 동시에 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물로부터 수소의 제조 방법에 사용되는 반응 혼합물은
- 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물,
- 상응하는 실리케이트-유형 부산물,
- 수소,
- 물,
- 수소 방출 개시제, 및
- 임의적인 촉매, 및
- 임의적인 용매
가 상기 반응 혼합물의 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 예를 들어 99 중량% 이상을 나타내는 것을 특징으로 한다.
하나의 구현예에 있어서, 본 발명은 또한 상기 본원에서 기술한 방법에 따라서 수소를 제조하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 다음을 포함하는 반응 챔버를 포함한다:
- 반응 혼합물 주입구, 상기 혼합물은 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 실록산 수소 캐리어 화합물 및 임의적인 용매를 포함함;
- 수소 배출구;
- 임의로 부산물 수집기; 및
- 임의로 상기 본원에서 기술한 바와 같은 중합체 지지된 촉매로 코팅된, 상기 혼합물과 접촉하도록 의도된 표면.
액체 실록산 제조 및 액체 실록산 재생
상기 본원에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 주요 목적은 환경 친화적이며, 및/또는 실질적인 탄소 배출 없이, 바람직하게는 탄소 배출 없이, 수소 캐리어 화합물을 제조하는 것과, 수소 제조로부터 발생하는 부산물을 재활용함으로써 수소 캐리어 화합물을 재생시키는 것이다.
따라서, 본 발명은 추가의 반응물로서 수소 및/또는 물 및/또는 규소 및/또는 산소 만을 필요로 하면서, 및/또는 실질적인 탄소 배출 없이, 바람직하게는 탄소 배출 없이, 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물로부터, 바람직하게는 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 로부터 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 실록산 수소 캐리어 화합물의 재생 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 수소 및 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 의 제조를 위한 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화 단계, 및 상기 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 에서 실록산 수소 캐리어 화합물, 바람직하게는 동일한 실록산 수소 캐리어 화합물로의 전환 단계를 포함하고, 상기 방법은 추가의 반응물로서 수소 및/또는 물 및/또는 규소 및/또는 산소 만을 필요로 하며, 및/또는 실질적인 탄소 배출이 없고, 바람직하게는 탄소 배출이 없다.
발명
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물, 바람직하게는 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 방법이 제공된다:
- 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 제공하는 단계,
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 수소화 / 탈수 단계 2(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 부분 수소화 단계 2(d) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 반-수소화 단계 2(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 완전 수소화 단계 2(f) 에 적용하여 실란 (SiH4) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(a) 및/또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수소화 단계 3(a) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(a) 및/또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수화 단계 3(b) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계, 및/또는
o 단계 2(d) 및/또는 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 및/또는
o 단계 2(d) 및/또는 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 단계 3(d) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 및/또는
o 단계 2(c) 및/또는 3(a) 및/또는 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 부분 가수분해 단계 3(f) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(e) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계, 또는
o 단계 2(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계, 또는
o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(c) 및/또는 3(a) 및/또는 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 중합 (예를 들어, 중부가) 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(e) 및/또는 3(d) 및/또는 3(e) 및/또는 3(f) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 산소-매개된 부분 산화 단계 4(c) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조하는 단계.
실리케이트/실리카
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 즉, 실리케이트가 실록산 제조/재생 방법의 출발 물질로서 선택되는 경우, 실리케이트의 추가의 처리 (예를 들어, 용매 증발, 산에 의한 화학적 처리, 열분해 등) 가 유리하게는 실리카 (SiO2) 를 수득하기 위해서 사용될 수 있으며, 후자는 실록산 공정의 원료로서 사용된다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 화합물은 하기의 단계, 예를 들어 단계 2(a), 2(b), 2(c), 2(d), 2(e) 또는 2(f) 에 적용하기 전에, 추가의 기계적 처리, 예를 들어 분쇄 및/또는 체질에 적용될 수 있다.
예시적인 및 비제한적인 목적을 위해, 실록산 제조 방법의 예가 도 1 내지 8 에서 상세히 설명되며, 도 9 내지 11 은 개별 공정 단계의 예를 예시한다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물, 바람직하게는 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 재생 방법이 또한 제공되며, 상기 방법은 수소 및 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 의 제조를 위한 상기 실록산 수소 캐리어 화합물의 가수분해성 산화, 이어서 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 수소화 / 탈수 단계 2(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 부분 수소화 단계 2(d) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 반-수소화 단계 2(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 완전 수소화 단계 2(f) 에 적용하여 실란 (SiH4) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(a) 및/또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수소화 단계 3(a) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(a) 및/또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수화 단계 3(b) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계, 및/또는
o 단계 2(d) 및/또는 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 및/또는
o 단계 2(d) 및/또는 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 단계 3(d) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 및/또는
o 단계 2(c) 및/또는 3(a) 및/또는 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 부분 가수분해 단계 3(f) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
o 단계 2(e) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계, 또는
o 단계 2(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계, 또는
o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(c) 및/또는 3(a) 및/또는 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 재생하는 단계, 또는
o 단계 2(e) 및/또는 3(d) 및/또는 3(e) 및/또는 3(f) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 재생하는 단계, 또는
o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 산소-매개된 부분 산화 단계 4(c) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 재생하는 단계.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 재생 방법은 재생된 액체 실록산 수소 캐리어 화합물이 바람직하게는 출발 액체 실록산 수소 캐리어 화합물과 실질적으로 동일한, 바람직하게는 정확히 동일한 것을 특징으로 한다.
예시적인 및 비제한적인 목적을 위해, 실록산 수소 캐리어 화합물 [H2SiO]4 로부터 출발하는 재생 방법의 예가 도 10-11 에서 상세히 설명된다.
상기 재생된 실록산 수소 캐리어 화합물은 유리하게는 사이클을 다시 시작할 수 있게 하는 본 발명에 따른 수소 제조 방법에서 사용될 수 있다.
수소계 에너지 캐리어로서 본 발명에 따른 폴리디히드로실록산 화합물이 가져오는 엄청난 이점은 (중앙의 규소 원자에 결합된 비-가수분해성 메틸 부분의 존재로 인해 PHMS 및 TMDS 와 대조적으로) 수소 유리 과정 동안에 이들의 완전한 가수분해가 독특하게 실리카/실리케이트 화합물 (B) 를 유도한다는 것이다; 상기 실리카/실리케이트 화합물 (B) 는 정확한 출발 연료 오일을 회수할 수 있게 하는, 환경 친화적이며 및/또는 실질적인 탄소 배출 공정이 없는 (바람직하게는 완전히 탄소-비함유), 철저하게 예시된 및 원자-경제적인 재생 방법을 위한 바로 출발 물질이다.
도 2 에 예시한 본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수소화 단계 3(a) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 3(a) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
도 3 에 예시한 본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 수소화 / 탈수 단계 2(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하고, 단계 2(c) 로부터 수득된 상기 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 반-수소화 단계 2(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(e) 또는 3(e) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 수소화 / 탈수 단계 2(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 및
o 단계 2(c) 로부터 수득된 상기 실라논 (H2SiO) 을 중부가 (중합) 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
도 4 에 예시한 본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 부분 수소화 단계 2(d) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(d) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 단계 3(d) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 3(d) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
도 5 에 예시한 본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 부분 수소화 단계 2(d) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(d) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계, 또는
o 단계 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하고, 단계 3(e) 로부터 수득된 상기 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
도 6 에 예시한 본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수소화 단계 3(a) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 3(a) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하고, 단계 3(e) 로부터 수득된 상기 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
도 7 에 예시한 본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수화 단계 3(b) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 단계 3(d) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하고, 단계 3(d) 로부터 수득된 상기 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
도 8 에 예시한 본 발명의 구현예에 있어서, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법은 하기의 연속적인 단계를 포함한다:
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수화 단계 3(b) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
- 이어서
o 단계 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하고, 단계 3(c) 로부터 수득된 상기 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
단계 2(a) - 일산화 규소 (SiO) 를 형성하기 위한 실리카/실리케이트 유형 생성물의 환원
임의의 적절한 방법이 일산화 규소 (SiO) 를 형성하기 위한 실리카/실리케이트 유형 생성물의 환원에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 환원은 1 단계로 수행된다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 환원은 고온, 예를 들어 1500 ℃ 초과에서 수행된다.
예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 실리카/실리케이트 화합물은 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 SiO 의 생성을 위해 수소 기체의 존재하에서 환원된다: SiO2 + H2 → SiO + H2O. 수소 이외에, 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 반응은, 예를 들어 플라즈마 제트에서 기체 상에서의 두 반응물을 사용하여 수행될 수 있거나, 또는 예를 들어 유동층 반응기에서 고체 실리카/실리케이트 화합물을 수소 기체와 반응시킴으로써 불균일한 방식으로 수행될 수 있다.
기체 상에서의 반응이 바람직하다. H2/SiO2 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50 이다. 바람직하게는 열원이 사용된다; 임의의 열원, 예를 들어 핫 오일, 증기, 전기 아크 기술, 유도 가열, 마이크로파, 핫 필라멘트, 플라즈마 기술이 선택될 수 있다. 하나의 구현예에 있어서, 냉각원이 또한 원하는 종을 포획하기 위해서 사용될 수 있다; 임의의 적절한 냉각원, 예를 들어 물 냉각기, 오일 냉각기, 염수 냉각기, 특수한 열 교환기 등이 선택될 수 있다; 열은 유리하게는 다른 단계로부터의 반응기를 가열하고, 및/또는 플랜트 설비를 가열하며, 및/또는 전기를 생산하고, 등을 위해서 회수될 수 있다. 화합물 SiO 를 생성하는 이러한 단계 2(a) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 H2SiO, 및/또는 HSi(O)(OH), 및/또는 H2Si(OH)2, 및/또는 SiH4, 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; Si 의 생성은 부반응으로서 간주되며, 즉, 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 원소 규소를 생성하는 완전 환원 반응으로 표시된다: SiO2 + 2 H2 → Si + 2 H2O. 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 하기의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 2(b) - 일산화 규소 (SiO) 를 형성하기 위한 실리카/실리케이트 유형 생성물의 원소 규소 매개된 불균화
임의의 적절한 방법이 SiO 를 제조하기 위한 불균화 단계 2(b) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 2(b) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 SiO 의 생성을 위한 원소 규소의 존재하에서 실리카/실리케이트 화합물의 환원으로 이루어진다: SiO2 + Si → 2 SiO. Si/SiO2 몰비는 바람직하게는 0.5 내지 1.5, 예를 들어 0.9 내지 1.1 이다. 임의의 원소 규소 공급원, 예를 들어 야금, 광전지 또는 전자 등급 규소가 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 원소 규소는 바람직하게는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 수소에 의한 실리카/실리케이트 화합물의 완전 환원에 의해 생성된다: SiO2 + 2 H2 → Si.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매가 상기 불균화를 용이하게 하기 위해서 SiO2/Si 혼합물에 첨가될 수 있다. 임의의 적절한 촉매, 예를 들어 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 불균화를 용이하게 하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 첨가제가 상기 불균화를 용이하게 하기 위해서 SiO2/Si 혼합물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 유기 결합제, 충전제 등이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 불균화는 고온, 예를 들어 1500 ℃ 초과에서 수행된다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 불균화는 환원 분위기 하에서, 예를 들어 수소 기체의 존재하에서 수행된다.
다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 이 반응은 흡열성이기 때문에, 바람직하게는 열원이 사용된다; 임의의 열원, 예를 들어 핫 오일, 증기, 전기 아크 기술, 유도 가열, 마이크로파, 핫 필라멘트, 플라즈마 기술이 선택될 수 있다.
단계 2(c) - 실라논 (H 2 SiO) 을 형성하기 위한 실리카/실리케이트 유형 생성물의 수소화 및 탈수
임의의 적절한 방법이 H2SiO 를 제조하기 위한 단계 2(c) 의 수소화 및 탈수에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 2(c) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 H2SiO 의 생성을 위한 수소 기체의 첨가 및 실리카/실리케이트 화합물의 탈산소화로 이루어진다: SiO2 + 2 H2 → H2SiO + H2O. H2/SiO2 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50, 예를 들어 2 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 수소화는 고온, 예를 들어 1500 ℃ 초과에서 수행된다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 이 반응은 흡열성이기 때문에, 바람직하게는 열원이 사용된다; 임의의 열원, 예를 들어 핫 오일, 증기, 전기 아크 기술, 유도 가열, 마이크로파, 핫 필라멘트, 플라즈마 기술이 선택될 수 있다. 수소 기체에 의한 실리카/실리케이트 화합물의 수소화/탈수 반응은 물을 부산물로서 생성한다. 형성된 물은 유리하게는 반응 영역으로부터 연속적으로 제거될 수 있다. 형성된 물은 유리하게는 다른 단계, 예를 들어 단계 3(b), 3(e) 및/또는 3(f) 의 화학 반응물로서 및/또는 다른 설비에 대한 가열원으로서 사용될 수 있고, 및/또는 수소 기체를 재형성하기 위해 전해조에서 변환될 수 있으며, 및/또는 전기를 생산하기 위해 증기 터빈을 작동시키는데 사용될 수 있다. H2SiO 종은 유리하게는 저온, 예를 들어 영하의 섭씨 온도에서 단리될 수 있다. H2SiO 종은 다른 종, 예를 들어 HSi(OH) 시스 및 트랜스 이성질체와 평형 상태에 있을 수 있다. 화합물 H2SiO 를 생성하는 이러한 단계 2(c) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiO, 및/또는 HSi(O)(OH), 및/또는 H2Si(OH)2, 및/또는 SiH4, 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 2(d) - 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 형성하기 위한 실리카/실리케이트 유형 생성물의 부분 수소화
임의의 적절한 방법이 (HSi(O)(OH)) 를 제조하기 위한 단계 2(d) 의 부분 수소화에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 2(d) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 (HSi(O)(OH)) 의 생성을 위한 실리카/실리케이트 화합물 상에의 수소 기체의 첨가로 이루어진다: SiO2 + H2 → HSi(O)(OH). H2/SiO2 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 수소화는 고온, 예를 들어 1500 ℃ 초과에서 수행된다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다.
다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 이 반응은 흡열성이기 때문에, 바람직하게는 열원이 사용된다; 임의의 열원, 예를 들어 핫 오일, 증기, 전기 아크 기술, 유도 가열, 마이크로파, 핫 필라멘트, 플라즈마 기술이 선택될 수 있다. (HSi(O)(OH)) 종은 유리하게는 저온, 예를 들어 영하의 섭씨 온도에서 단리될 수 있다.
화합물 HSi(O)(OH) 를 생성하는 이러한 단계 2(d) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiO, 및/또는 H2SiO, 및/또는 H2Si(OH)2, 및/또는 SiH4, 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 2(e) - 디히드록시실란 (H 2 Si(OH) 2 ) 을 형성하기 위한 실리카/실리케이트 유형 생성물의 반-수소화
임의의 적절한 방법이 (H2Si(OH)2) 를 제조하기 위한 단계 2(e) 의 수소화 (즉, 반-수소화) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 2(e) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 (H2Si(OH)2) 의 생성을 위한 수소 기체에 의한 실리카/실리케이트 화합물의 수소화로 이루어진다: SiO2 + 2 H2 → H2Si(OH)2. H2/SiO2 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50, 예를 들어 2 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 상기 수소화는 고온, 예를 들어 1500 ℃ 초과에서 수행된다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 이 반응은 흡열성이기 때문에, 바람직하게는 열원이 사용된다; 임의의 열원, 예를 들어 핫 오일, 증기, 전기 아크 기술, 유도 가열, 마이크로파, 핫 필라멘트, 플라즈마 기술이 선택될 수 있다.
화합물 H2Si(OH)2 를 생성하는 이러한 단계 2(e) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiO, 및/또는 H2SiO, 및/또는 HSi(O)(OH), 및/또는 SiH4, 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 2(f) - 실란 (SiH 4 ) 을 형성하기 위한 실리카/실리케이트 유형 생성물의 완전 수소화
임의의 적절한 방법이 (SiH4) 를 제조하기 위한 단계 2(f) 의 완전 수소화에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 2(f) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 SiH4 의 생성을 위한 실리카/실리케이트 화합물의 수소 기체-보조 탈산소화로 이루어진다: SiO2 + 4 H2 → SiH4 + 2 H2O. 형성된 물은 유리하게는 반응 영역으로부터 연속적으로 제거될 수 있다. 형성된 물은 유리하게는 다른 단계, 예를 들어 단계 3(b), 3(e) 및/또는 3(f) 의 화학 반응물로서 및/또는 다른 설비에 대한 가열원으로서 사용될 수 있고, 및/또는 수소 기체를 재형성하기 위해 전해조에서 변환될 수 있으며, 및/또는 전기를 생산하기 위해 증기 터빈을 작동시키는데 사용될 수 있다.
H2/SiO2 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 4 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 이 반응은 흡열성이기 때문에, 바람직하게는 열원이 사용된다; 임의의 열원, 예를 들어 핫 오일, 증기, 전기 아크 기술, 유도 가열, 마이크로파, 핫 필라멘트, 플라즈마 기술이 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 전기장 형태의 실리카/실리케이트 유형 생성물의 여기가 수소화를 용이하게 하기 위해서 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 화합물 SiH4 를 생성하는 이러한 단계 2(f) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiO, 및/또는 H2SiO, 및/또는 HSi(O)(OH), 및/또는 H2Si(OH)2, 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 3(a) - 실라논 (H 2 SiO) 을 형성하기 위한 SiO 의 수소화
임의의 적절한 방법이 H2SiO 를 제조하기 위한 수소화 단계 3(a) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 3(a) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 H2SiO 의 생성을 위한 SiO 상에의 수소 기체의 산화성 첨가로 이루어진다: SiO + H2 → H2SiO. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 반응은 기체 상에서 수행된다. H2/SiO 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. H2SiO 종은 다른 종, 예를 들어 HSi(OH) 시스 및 트랜스 이성질체와 평형 상태에 있을 수 있다. 화합물 H2SiO 를 생성하는 이러한 단계 3(a) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiH4 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 3(b) - 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 형성하기 위한 SiO 의 수화
임의의 적절한 방법이 HSi(O)(OH) 를 제조하기 위한 가수분해 단계 3(b) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 3(b) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 HSi(O)(OH) 의 생성을 위한 SiO 상에의 물의 산화성 첨가로 이루어진다: SiO + H2O → HSi(O)(OH). 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 반응은 기체 상에서 수행된다. H2O/SiO 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소 또는 수소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 화합물 HSi(O)(OH) 를 생성하는 이러한 단계 3(b) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiO2 가 또한 생성될 수 있다; 상기 SiO2 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 단계 2(a), 2(b), 2(c), 2(d), 2(e) 및/또는 2(f) 에서 사용될 수 있다.
단계 3(c) - 실라논 (H 2 SiO) 을 제조하기 위한 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 수소화 및 탈수 단계 3(c)
임의의 적절한 방법이 H2SiO 를 제조하기 위한 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 3(c) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 H2SiO 의 생성을 위한 포르모규산 상에의 수소 기체의 첨가 및 수소 기체에 의한 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 의 탈산소화로 이루어진다: HSi(O)(OH) + H2 → H2SiO + H2O. 형성된 물은 유리하게는 반응 영역으로부터 연속적으로 제거될 수 있다. 형성된 물은 유리하게는 다른 단계, 예를 들어 단계 3(b), 3(e) 및/또는 3(f) 의 화학 반응물로서 및/또는 다른 설비에 대한 가열원으로서 사용될 수 있고, 및/또는 수소 기체를 재형성하기 위해 전해조에서 변환될 수 있으며, 및/또는 전기를 생산하기 위해 증기 터빈을 작동시키는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 반응은 기체 상에서 수행된다.
H2/HSi(O)(OH) 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 화합물 H2SiO 를 생성하는 이러한 단계 3(c) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiH4 및/또는 H2Si(OH)2 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 3(d) - 디히드록시실란 (H 2 Si(OH) 2 ) 을 제조하기 위한 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 수소화 단계 3(d)
임의의 적절한 방법이 H2Si(OH)2 를 제조하기 위한 수소화 단계 3(d) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 3(d) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 H2Si(OH)2 의 생성을 위한 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 상에의 수소 기체의 첨가로 이루어진다: HSi(O)(OH) + H2 → H2Si(OH)2. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 반응은 기체 상에서 수행된다. H2/HSi(O)(OH) 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 1 내지 50 이다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 촉매, 예를 들어 금속, 지지체 상에 고정된 금속, 광석 또는 유기 화합물이 상기 수소화의 성능을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 화합물 H2Si(OH)2 를 생성하는 이러한 단계 3(d) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiH4 및/또는 Si 가 또한 생성될 수 있다; 상기 Si 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 불균화 단계 2(b) 에서 사용될 수 있다.
단계 3(e) - 디히드록시실란 (H 2 Si(OH) 2 ) 을 제조하기 위한 실라논 (H 2 SiO) 수화 단계 3(e)
임의의 적절한 방법이 H2Si(OH)2 를 제조하기 위한 수화 단계 3(e) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 3(e) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 H2Si(OH)2 의 생성을 위한 실라논 (H2SiO) 상에의 물의 첨가로 이루어진다: H2SiO + H2O → H2Si(OH)2. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 반응은 기체 상에서 수행된다. H2O/H2SiO 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 0.5 내지 50, 예를 들어 1 내지 50 이다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소 또는 수소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다.
단계 3(f) - 디히드록시실란 (H 2 Si(OH) 2 ) 을 제조하기 위한 실란 (SiH 4 ) 부분 가수분해 단계 3(f)
임의의 적절한 방법이 H2Si(OH)2 를 제조하기 위한 가수분해 단계 3(f) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 단계 3(e) 는 하기의 등식에 의해 예시되는 바와 같이 H2Si(OH)2 의 생성을 위한 실란 (SiH4) 의 부분 가수분해로 이루어진다: SiH4 + 2 H2O → H2Si(OH)2 + 2 H2. H2O/SiH4 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1000, 예를 들어 2 내지 50 이다. 다른 기체, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체가 임의로 사용될 수 있다. 화합물 H2Si(OH)2 를 생성하는 이러한 단계 3(f) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiO2 가 또한 생성될 수 있다; 상기 SiO2 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 단계 2(a), 2(b), 2(c), 2(d), 2(e) 및/또는 2(f) 에서 사용될 수 있다.
단계 4(a) - H 2 SiO 로부터 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조/재생
임의의 적절한 방법이 H2SiO 로부터 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조/재생하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 구현예에 있어서, 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조/재생하기 위한 H2SiO 의 중합 (중부가) 방법이 제공된다. 반응은 발열성일 수 있기 때문에, 유리하게는 냉각원이 사용될 수 있다; 임의의 냉각원, 예를 들어 물 냉각기, 오일 냉각기, 염수 냉각기, 특수한 열 교환기 등이 선택될 수 있다; 회수된 열은 유리하게는 다른 단계로부터의 반응기를 가열하고, 및/또는 플랜트 설비를 가열하며, 및/또는 전기를 생산하고, 등을 위해서 회수될 수 있다.
단계 4(b) - H 2 Si(OH) 2 로부터 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조/재생
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조/재생하기 위한 H2Si(OH)2 의 중축합 방법이 제공된다. 중축합 반응은 물을 부산물로서 생성할 것이다. 형성된 물은 유리하게는 반응 영역으로부터 연속적으로 제거될 수 있다. 형성된 물은 유리하게는 이전의 단계, 예를 들어 단계 3(b), 3(e) 및/또는 3(f) 의 화학 반응물로서 사용될 수 있으며, 및/또는 예를 들어 수소 기체를 재형성하기 위해 전해조에서 변환될 수 있다. 반응은 발열성일 수 있기 때문에, 유리하게는 냉각원이 사용될 수 있다; 임의의 냉각원, 예를 들어 물 냉각기, 오일 냉각기, 염수 냉각기, 특수한 열 교환기 등이 선택될 수 있다; 회수된 열은 유리하게는 다른 단계로부터의 반응기를 가열하고, 및/또는 플랜트 설비를 가열하며, 및/또는 전기를 생산하고, 등을 위해서 회수될 수 있다.
단계 4(c) - SiH 4 로부터 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조/재생
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조/재생하기 위한 실란의 산소-매개된 부분 산화 방법이 제공된다. 반응은 물을 부산물로서 생성할 것이다. 형성된 물은 유리하게는 반응 영역으로부터 연속적으로 제거될 수 있다. 형성된 물은 유리하게는 이전의 단계, 예를 들어 단계 3(b), 3(e) 및/또는 3(f) 의 화학 반응물로서 사용될 수 있으며, 및/또는 예를 들어 수소 기체를 재형성하기 위해 전해조에서 변환될 수 있다. 반응은 발열성일 수 있기 때문에, 유리하게는 냉각원이 사용될 수 있다; 임의의 냉각원, 예를 들어 물 냉각기, 오일 냉각기, 염수 냉각기, 특수한 열 교환기 등이 선택될 수 있다; 회수된 열은 유리하게는 다른 단계로부터의 반응기를 가열하고, 및/또는 플랜트 설비를 가열하며, 및/또는 전기를 생산하고, 등을 위해서 회수될 수 있다. 실록산 수소 캐리어 화합물을 생성하는 이러한 단계 4(c) 에 따른 주요 반응 이외에, 다른 화합물, 예를 들어 SiO2 가 또한 생성될 수 있다; 상기 SiO2 는 생성되는 경우, 유리하게는 이전의 단계 2(a), 2(b), 2(c), 2(d), 2(e) 및/또는 2(f) 에서 사용될 수 있다.
유리하게는, 용매로의 세정, 기체 스트리핑, 건조 또는 증류 단계 등과 같은 최종 처리 단계가 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 제조 방법의 전체 실록산 수소 캐리어에 의해 요구되는 에너지 소비는 생성된 실록산 1 kg 당 1 내지 200 kWh, 예를 들어 생성된 실록산 1 kg 당 1 내지 35 kWh 일 수 있다.
본 발명에 따른 구현예에 있어서, 화학식 (I) 및/또는 화학식 (II) 의 재생 방법의 전체 실록산 수소 캐리어에 의해 요구되는 에너지 소비는 유리된 H2 1 kg 당 1 내지 2000 kWh, 예를 들어 유리된 H2 1 kg 당 1 내지 400 kWh 일 수 있다.
여기에 포함된 하기의 용어 및 표현은 다음과 같이 정의된다:
- 수소 캐리어는 필요할 때 분자 이수소 (H2) 로서 용이하게 방출 가능한 수소 원자를 함유하는 고체-상태 또는 액체-상태 물질이다.
청구된 바와 같은 본 발명의 적용 분야를 벗어나지 않고서, 본 발명이 수많은 다른 특정한 형태하에서 구현예를 가능하게 한다는 것은 당업자에게 명백해야 한다. 결과적으로, 본 구현예는 예시로서 고려되어야 하지만, 첨부된 청구항의 범위에 의해 정의된 분야에서 수정될 수 있으며, 본 발명은 상기에서 제시된 세부 사항으로 한정되어서는 안된다.

Claims (17)

  1. 하기의 연속적인 단계를 포함하는, 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 방법:
    - 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 제공하는 단계,
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 수소화 / 탈수 단계 2(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 부분 수소화 단계 2(d) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 반-수소화 단계 2(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 완전 수소화 단계 2(f) 에 적용하여 실란 (SiH4) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(a) 및/또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수소화 단계 3(a) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 또는
    o 단계 2(a) 및/또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수화 단계 3(b) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계, 및/또는
    o 단계 2(d) 및/또는 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계, 및/또는
    o 단계 2(d) 및/또는 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 단계 3(d) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 및/또는
    o 단계 2(c) 및/또는 3(a) 및/또는 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
    o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 부분 가수분해 단계 3(f) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
    o 단계 2(e) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계, 또는
    o 단계 2(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계, 또는
    o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 사용하여 다음 단계로 직접 진행하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(c) 및/또는 3(a) 및/또는 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조하는 단계, 또는
    o 단계 2(e) 및/또는 3(d) 및/또는 3(e) 및/또는 3(f) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조하는 단계, 또는
    o 단계 2(f) 로부터 수득된 실란 (SiH4) 을 산소-매개된 부분 산화 단계 4(c) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조하는 단계.
  2. 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 수소 및 실리카 및/또는 실리케이트 화합물 (B) 의 제조를 위한 가수분해성 산화, 이어서 제 1 항에 따른 방법에 적용하여 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 재생하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 재생 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 재생된 실록산 수소 캐리어 화합물이 가수분해성 산화에 적용된 실록산 수소 캐리어 화합물과 화학적으로 동일한 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 재생 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수소화 단계 3(a) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 3(a) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 수소화 / 탈수 단계 2(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하고, 단계 2(c) 로부터 수득된 상기 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 반-수소화 단계 2(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(e) 또는 3(e) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 수소화 / 탈수 단계 2(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하고, 단계 2(c) 로부터 수득된 상기 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 부분 수소화 단계 2(d) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(d) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 단계 3(d) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 3(d) 로부터 수득된 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 부분 수소화 단계 2(d) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(d) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계, 또는
    o 단계 3(c) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하고, 단계 3(e) 로부터 수득된 상기 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수소화 단계 3(a) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 3(a) 로부터 수득된 실라논 (H2SiO) 을 수화 단계 3(e) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하고, 단계 3(e) 로부터 수득된 상기 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수화 단계 3(b) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 단계 3(d) 에 적용하여 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 제조하고, 단계 3(d) 로부터 수득된 상기 디히드록시실란 (H2Si(OH)2) 을 중축합 단계 4(b) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 연속적인 단계를 포함하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 환원 단계 2(a) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계, 또는
    o 실리카 화합물 및/또는 실리케이트 화합물을 원소 규소-매개된 불균화 단계 2(b) 에 적용하여 일산화 규소 (SiO) 를 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 2(a) 또는 2(b) 로부터 수득된 일산화 규소 (SiO) 를 수화 단계 3(b) 에 적용하여 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 제조하는 단계,
    - 이어서
    o 단계 3(b) 로부터 수득된 포르모규산 (HSi(O)(OH)) 을 수소화 및 탈수 단계 3(c) 에 적용하여 실라논 (H2SiO) 을 제조하고, 단계 3(c) 로부터 수득된 상기 실라논 (H2SiO) 을 중부가 단계 4(a) 에 적용하여 상기 액체 실록산 수소 캐리어 화합물을 제조 또는 재생하는 단계.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 실록산 수소 캐리어 화합물이 다음 중에서 선택되는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법:
    (I) 하기 화학식 (I) 의 액체 선형 실록산 수소 캐리어 화합물:
    Figure pct00012

    [식 중, n 은 1 이상의 정수 (반복 단위의 수를 나타냄) 이고, 라디칼 R 및 R' 는 탄소를 함유하지 않으며, R 및 R' 는 Si 및 수소 및/또는 산소를 포함한다], 및
    (II) 하기 화학식 (II) 를 갖는 시클릭 실록산 화합물:
    Figure pct00013

    [식 중, n 은 1 이상의 정수 (반복 단위 H2SiO 의 수를 나타냄) 이다].
  13. 제 12 항에 있어서, 화학식 (I) 에서, n 이 2 이상, 예를 들어 3 이상, 또는 심지어 4 이상이고, 및/또는 n 이 500 이하, 예를 들어 50 이하인 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 화학식 (I) 의 탄소-비함유 R 및 R' 라디칼이 -SiH3, -SiH2OH, -SiH(OH)2, -Si(OH)3 에서 선택되는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 화학식 (II) 에서, n 이 2 이상, 예를 들어 3 이상, 또는 심지어 4 이상이고, 및/또는 n 이 500 이하, 예를 들어 32 이하, 예를 들어 17 이하인 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화합물이 화학식 (II) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물과 화학식 (I) 의 선형 실록산 수소 캐리어 화합물의 혼합물로 이루어지고, 화학식 (II) 의 시클릭 실록산 수소 캐리어 화합물이 혼합물의 50 몰% 초과에 해당하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 화학식 (I) 의 선형 실록산 수소 캐리어 화합물이 혼합물의 2.0 몰% 초과 및 20 몰% 미만에 해당하는 액체 실록산 수소 캐리어 화합물의 제조 또는 재생 방법.
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