Claims (1)
Способ получения высококомпактного водорода, включающий получение водорода с плотностью до ~1 г/см3, как и в известных способах динамического или статического внешнего всестороннего сжатия водорода до мегабарных давлений (~102 ГПа), отличающийся от этих способов более высокой технической, технологической и экономической эффективностью и безопасностью, в том числе возможностью резкого снижения необходимого внешнего давления до более технологичных значений, возможностью использования более технологичных температур и возможностью сохранения (закалки) высококомпактного водорода для его детального (стационарного) изучения и практического использования, что осуществляют при помощи полислойной интеркаляции водорода (до ~10 и более мас.%) между графеновыми слоями углеродного наноматериала (графитовые нановолокна, углеродные нанотрубки и др.) посредством проведения комплекса следующих операций, обеспечивающих в итоге возникновение высоких локальных мегабарных напряжений (давлений) в материале (за счет энергии внутренних химических реакций) и образование в материале высококомпактного интеркалированного водорода:A method of producing highly compact hydrogen, including the production of hydrogen with a density of up to ~ 1 g / cm 3 , as in the known methods of dynamic or static external comprehensive compression of hydrogen to megabar pressures (~ 10 2 GPa), different from these methods of higher technical, technological and economic efficiency and safety, including the possibility of a sharp decrease in the required external pressure to more technological values, the possibility of using more technological temperatures and the possibility of preserving (hardening of highly compact hydrogen for its detailed (stationary) study and practical use, which is carried out using multilayer hydrogen intercalation (up to ~ 10 and more wt.%) between graphene layers of carbon nanomaterial (graphite nanofibers, carbon nanotubes, etc.) by carrying out the complex of the following operations, which ultimately ensure the occurrence of high local megabar stresses (pressures) in the material (due to the energy of internal chemical reactions) and the formation in the material is high compact intercalated hydrogen:
используют в качестве исходного сырья наиболее экономичные из выпускаемых различными фирмами (с применением различных методов синтеза) аттестованных слоистых углеродных наноматериалов, состоящих во многих случаях из кристаллических нанофрагментов из графеновых слоев (графитовых нановолокон (nanofibers), углеродных нанотрубок (nanotubes), углеродных наноячеек (nanoshells), углеродных нитей (fibrils) и др.), проводят предварительную очистку наноматериала (например, посредством его отжига в инертном газе) от вредных примесей и присоединенных функциональных групп оксидного и др. типа, затрудняющих или препятствующих сорбции водорода наноматериалом;use as the starting material the most economical certified layered carbon nanomaterials manufactured by various firms (using various synthesis methods), which in many cases consist of crystalline nanofragments of graphene layers (graphite nanofibers), carbon nanotubes (nanotubes), carbon nanowells (nanoshells ), carbon filaments (fibrils), etc.), conduct preliminary cleaning of the nanomaterial (for example, by annealing it in an inert gas) from harmful impurities and attached functional groups of the oxide type, etc., hinder or impede the sorption of hydrogen nanomaterial.;
обеспечивают (любым достаточно технологичным и экономичным способом) образование в углеродном наноматериале на его межфрагментарных поверхностях (границах) раздела слоя хемосорбированного водорода, способного пропускать в наноматериал только атомарный или ионизированный водород при технологичных давлениях, температурах и временах наводороживания, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно;provide (in any sufficiently technological and economical way) the formation of a layer of chemisorbed hydrogen in carbon nanomaterial on its interfragment surfaces (boundaries), capable of passing only atomic or ionized hydrogen into nanomaterial at technological pressures, temperatures and hydrogenation times not exceeding 300 bar, 1000 K and 300 hours, respectively;
обеспечивают (любым достаточно технологичным и экономичным способом) образование на графеновых внутренних поверхностях (слоях) в нанофрагментах углеродного наноматериала слоя хемосорбированного водорода, приводящего к определенному ослаблению когезии между соседними графеновыми слоями наноматериала в степени, необходимой и достаточной (в комплексе с остальными операциями) для итогового осуществления полислойной интеркаляции водорода (до ~10 и более мас.%) при наводороживании материала при технологичных давлениях, температурах и временах процесса, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно;provide (in any sufficiently technological and economical way) the formation of a layer of chemisorbed hydrogen on graphene internal surfaces (layers) in the nanofragments of carbon nanomaterial, leading to a certain weakening of cohesion between adjacent graphene layers of the nanomaterial to the extent necessary and sufficient (in combination with other operations) for the final multilayer hydrogen intercalation (up to ~ 10 and more wt.%) during hydrogenation of the material at technological pressures, temperatures and times enah process not exceeding 300 bar, 1000 K, and 300 hours, respectively;
обеспечивают (любым технологичным и экономичным способом, например, каталитической атомизации молекулярного водорода, термической диссоциации молекулярного водорода на раскаленных металлических поверхностях, обработки высокочастотным разрядом, обработки водородной плазмой, электрохимической ионизации водорода и др.) осуществление определенной локальной атомизации и/или ионизации водорода вблизи и/или на межфрагментарных поверхностях (границах) раздела углеродного наноматериала (при его наводороживании) в степени, необходимой и достаточной (в комплексе с остальными операциями) для осуществления в конечном счете полислойной интеркаляции водорода в наноматериал (до ~10 и более мас.%) при технологичных давлениях, температурах и временах процесса, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно;provide (by any technological and economical method, for example, catalytic atomization of molecular hydrogen, thermal dissociation of molecular hydrogen on hot metal surfaces, high-frequency discharge treatment, treatment with hydrogen plasma, electrochemical hydrogen ionization, etc.) the implementation of a certain local atomization and / or ionization of hydrogen near and / or on interfragmented surfaces (boundaries) of the section of carbon nanomaterial (when hydrogenated) to the extent necessary and cient (in combination with other operations) for eventually multilayer intercalation hydrogen nanomaterial (. ~ to 10 wt% and more) for technological pressures, temperatures and process times not exceeding 300 bar, 1000 K, and 300 hours, respectively;
при использовании в качестве предпочтительного способа каталитическую атомизацию водорода в межфрагментарные области углеродного наноматериала вводят (любым известным способом, например, химическим или электрохимическим) необходимое и достаточное для осуществления необходимой и достаточной степени атомизации водорода (в комплексе с остальными операциями) количество наночастиц металлического катализатора (по меньшей мере один из группы металлов, диссоциативно абсорбирующих водород и включающей Pd, Pt, Ni, Ti, Fe, Co, Nb, Mo, Ta, W, Rh, Ru, Os, Ir, La, Mg и/или их сплавы), а затем проводят наводороживание углеродного наноматериала из газообразного молекулярного водорода (при технологичных давлениях, температурах и временах процесса, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно) до достижения ~10 и более мас.% интеркалированного в материал высококомпактного водорода.
when using as a preferred method, the catalytic atomization of hydrogen into the interfragmental regions of the carbon nanomaterial is introduced (by any known method, for example, chemical or electrochemical) the necessary and sufficient for the necessary and sufficient degree of hydrogen atomization (in combination with other operations) the amount of metal catalyst nanoparticles (by at least one of the group of metals dissociatively absorbing hydrogen and including Pd, Pt, Ni, Ti, Fe, Co, Nb, Mo, Ta, W, Rh, Ru, Os, Ir, La, Mg and / whether their alloys), and then hydrogenation of the carbon nanomaterial from gaseous molecular hydrogen is carried out (at technological pressures, temperatures and process times not exceeding 300 bar, 1000 K and 300 h, respectively) until ~ 10 or more wt.% highly compact intercalated into the material is achieved hydrogen.