RU2342317C2 - Method of obtaining hydrogen and device for its realisation - Google Patents
Method of obtaining hydrogen and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2342317C2 RU2342317C2 RU2006138580/15A RU2006138580A RU2342317C2 RU 2342317 C2 RU2342317 C2 RU 2342317C2 RU 2006138580/15 A RU2006138580/15 A RU 2006138580/15A RU 2006138580 A RU2006138580 A RU 2006138580A RU 2342317 C2 RU2342317 C2 RU 2342317C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- catalyst
- microwave
- shf
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
- C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
- C01B3/26—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам для получения водорода реакцией дегидрирования предварительно гидрированных органических соединений (нафтеновых углеводородов, получаемых из ароматических углеводородов) под действием гетерогенных катализаторов на основе платины и углеродного носителя и может быть использовано для получения экологически чистого топлива для топливных элементов автомобилей, а также в других устройствах и средствах, энергетических установках, оснащенных водородными двигателями.The invention relates to methods and devices for producing hydrogen by the dehydrogenation reaction of pre-hydrogenated organic compounds (naphthenic hydrocarbons obtained from aromatic hydrocarbons) under the action of heterogeneous catalysts based on platinum and a carbon carrier and can be used to produce environmentally friendly fuel for automobile fuel cells, and in other devices and means, power plants equipped with hydrogen engines.
Водород в настоящее время при решении проблемы функционирования систем его обратимого хранения (накопления) и использования может использоваться в качестве альтернативного вида топлива.At present, when solving the problem of the functioning of the systems of its reversible storage (accumulation) and use, hydrogen can be used as an alternative type of fuel.
Отсутствие эффективных систем хранения водорода является ограничивающим фактором его использования в качестве автомобильного топлива.The lack of efficient hydrogen storage systems is a limiting factor of its use as automobile fuel.
В настоящее время запатентован ряд материалов, способных к накоплению определенного количества водорода на единицу объема или веса (патенты US 5199972, кл. B22F 1/02, 1993; US 5702491, Кл. В01J 7/02, 1997; US 6074447, кл. В01J 3/00, 2000; US 618271, кл. В60К 15/03, 2001).Currently, a number of materials have been patented that are capable of accumulating a certain amount of hydrogen per unit volume or weight (patents US 5199972, CL B22F 1/02, 1993; US 5702491, CL B01J 7/02, 1997; US 6074447, CL B01J 3/00, 2000; US 618271, CL BKK 15/03, 2001).
Однако для всех известных материалов, способных накапливать водород, существуют проблемы быстрого выделения водорода и циклического использования (многократные циклы гидрирования-дегидрирования) применительно к топливным элементам, используемым в автомобилях.However, for all known materials capable of storing hydrogen, there are problems of rapid hydrogen evolution and cyclic use (multiple hydrogenation-dehydrogenation cycles) in relation to fuel cells used in automobiles.
Основными недостатками таких материалов является следующее.The main disadvantages of such materials are the following.
1. Продолжительное время, необходимое в целом для выделения водорода при использовании традиционного термического нагрева катализатора и каталитической системы.1. The long time required in general for hydrogen evolution using traditional thermal heating of the catalyst and catalyst system.
2. Значительная инерционность при смене режимов термического нагрева композиционной каталитической системы, влияющая на скорость выделения водорода и недопустимая для работы топливного элемента автомобиля (режимы пуска и остановки, ускорения и замедления).2. Significant inertia when changing the modes of thermal heating of the composite catalytic system, affecting the rate of hydrogen evolution and unacceptable for the operation of the fuel cell of the car (start and stop modes, acceleration and deceleration).
3. Высокая температура процесса выделения водорода (более 300°С) и связанные с этим проблемы уноса органического субстрата, имеющего температуру кипения, близкую к температуре процесса.3. The high temperature of the process of hydrogen evolution (more than 300 ° C) and the related problems of entrainment of an organic substrate having a boiling point close to the process temperature.
4. Отсутствие возможности многократной заправки материалов водородом, а следовательно, и многократного выделения водорода с высокой скоростью из композиционной каталитической системы (циклический режим заправки и выделения).4. The lack of the possibility of multiple refueling of materials with hydrogen, and consequently, of multiple hydrogen evolution at high speed from a composite catalyst system (cyclic mode of filling and separation).
5. Отсутствие возможности осуществить автоматизацию процесса выделения водорода из-за продолжительности и инерционности системы термического нагрева.5. The inability to automate the process of hydrogen evolution due to the duration and inertia of the thermal heating system.
Известен каталитический способ производства водорода и углеродных материалов, при котором С1-С4 углеводородные газы разлагают на металлсодержащем катализаторе при температуре 500-600°С с последующим отделением газообразных продуктов разложения от образующегося на катализаторе углеродного материала. Газообразные продукты разложения подвергают разделению путем связывания водорода при контактировании с ароматическими углеводородами в зоне каталитического гидрирования, после чего связанный водород в виде циклогексановых углеводородов отделяют от непрореагировавших исходных углеводородов, которые затем рециркулируют в зону разложения. Циклогексановые углеводороды направляют в зону каталитического дегидрирования, где происходит образование чистого водорода, а углеводородные продукты дегидрирования возвращают в зону гидрирования. Изобретение позволяет обеспечить полную степень конверсии исходного углеводородного сырья, а также получить углеродный материал и газообразный водород высокой степени чистоты (RU 2160698, кл. С01 В 3/26, 2000).A known catalytic method for the production of hydrogen and carbon materials, in which C 1 -C 4 hydrocarbon gases are decomposed on a metal-containing catalyst at a temperature of 500-600 ° C, followed by separation of gaseous decomposition products from the carbon material formed on the catalyst. The gaseous decomposition products are separated by hydrogen bonding in contact with aromatic hydrocarbons in the catalytic hydrogenation zone, after which the bound hydrogen in the form of cyclohexane hydrocarbons is separated from the unreacted starting hydrocarbons, which are then recycled to the decomposition zone. Cyclohexane hydrocarbons are sent to the catalytic dehydrogenation zone, where pure hydrogen is formed, and the hydrocarbon dehydrogenation products are returned to the hydrogenation zone. The invention allows to ensure the full degree of conversion of the original hydrocarbon feedstock, as well as to obtain carbon material and hydrogen gas of high purity (RU 2160698, class C01 B 3/26, 2000).
Недостатком данного способа является высокая температура - процесс в зоне дегидрирования осуществляют при температуре 300-500°С на катализаторе, содержащем металл(ы) VIII группы, многостадийность процесса, необходимость непрерывного добавления свежего катализатора в зону разложения.The disadvantage of this method is the high temperature - the process in the dehydrogenation zone is carried out at a temperature of 300-500 ° C on a catalyst containing group VIII metal (s), a multi-stage process, the need for continuous addition of fresh catalyst to the decomposition zone.
Наиболее близким к настоящему изобретению (прототипом изобретения) является способ выделения водорода на основе обратимых реакций гидрирования-дегидрирования органических соединений (субстратов различных ароматических углеводородов) под действием гетерогенных катализаторов на основе металлов платиновой группы, нанесенных на углеродный или оксидный носитель ((RU 2281154, кл. B01J 7/00, 2006).Closest to the present invention (the prototype of the invention) is a method of hydrogen evolution based on reversible hydrogenation-dehydrogenation reactions of organic compounds (substrates of various aromatic hydrocarbons) under the action of heterogeneous catalysts based on platinum group metals supported on a carbon or oxide carrier ((RU 2281154,
Недостатками данного способа является следующее:The disadvantages of this method is the following:
- высокая температура (270-340°С), при которой осуществляется стадия выделения водорода из композитной каталитической системы;- high temperature (270-340 ° C), at which the stage of hydrogen evolution from the composite catalyst system is carried out;
- недостаточная для эффективного использования в топливном элементе автомобиля скорость выделения водорода, достигнутая обычным термическим нагревом композитной каталитической системы, что подтверждается экспериментальными данными таблиц №1 и №2 описания вышеупомянутого патента);- insufficient for effective use in the fuel cell of the car hydrogen evolution rate achieved by conventional thermal heating of the composite catalyst system, which is confirmed by the experimental data of tables No. 1 and No. 2 of the description of the aforementioned patent);
- высокая инерционность системы термического нагрева при смене режимов работы автомобиля (пуск, ускорение, замедление, остановка) делает вообще проблематичной идею реализации такого способа выделения водорода для использования в топливном элементе автомобиля;- the high inertia of the thermal heating system when changing the operating modes of the car (start, acceleration, deceleration, stop) makes the idea of implementing such a method of hydrogen evolution for use in a fuel cell of a car generally problematic;
- недостаточная активность применяемого гетерогенного катализатора.- insufficient activity of the heterogeneous catalyst used.
Технической задачей, решаемой в настоящем изобретении, является создание эффективного способа получения водорода с высокой скоростью его выделения за счет повышения активности применяемого катализатора, снижение энергозатрат на выделение водорода, увеличение выхода водорода и устранения проблемы уноса органического субстрата.The technical problem solved in the present invention is the creation of an effective method for producing hydrogen with a high rate of its evolution by increasing the activity of the used catalyst, reducing energy consumption for hydrogen evolution, increasing the hydrogen yield and eliminating the problem of entrainment of the organic substrate.
Для решения поставленной задачи предлагается способ получения водорода путем дегидрирования гидрированного органического субстрата на основе нафтеновых углеводородов при контакте с катализатором, содержащим платину на углеродном носителе (Pt/C), в котором при проведении процесса дегидрирования катализатор нагревают в элекродинамически согласованном резонансном режиме электромагнитного поля СВЧ-резонатора, возбуждаемого колебаниями вида ТМ01ρ, где ρ - целое число, при этом катализатор Pt/C помещают в реактор, выполненный в виде кварцевой трубки, которую располагают соосно СВЧ-резонатору в области максимального электрического поля.To solve this problem, we propose a method for producing hydrogen by dehydrogenating a hydrogenated organic substrate based on naphthenic hydrocarbons in contact with a catalyst containing platinum on a carbon support (Pt / C), in which, during the dehydrogenation process, the catalyst is heated in an electrodynamically matched resonant mode of the microwave electromagnetic field a resonator excited by vibrations of the form TM 01ρ , where ρ is an integer, while the Pt / C catalyst is placed in a reactor made in the form of quartz oh tube, which is placed coaxially with the microwave resonator in the region of the maximum electric field.
Применение для активации катализатора и всей композитной каталитической системы, включающей катализатор, нанесенный на углеродный носитель, и органический субстрат, СВЧ-нагрев в электромагнитном поле оптимальной частоты и мощности позволяет обеспечить следующее.The use for activation of the catalyst and the entire composite catalytic system, including the catalyst deposited on a carbon carrier, and an organic substrate, microwave heating in an electromagnetic field of optimal frequency and power allows us to provide the following.
1. Мгновенный, объемный СВЧ-нагрев катализатора и всей композитной каталитической системы, в связи с чем достигается быстрое безинерционное выделение водорода из системы при контактировании предварительно прогидрированного органического субстрата, например пергидротерфенила с гетерогенным катализатором, например 15% Pt/C при атмосферном или повышенном давлении и температурах, существенно меньших (170-270°С), чем при термическом нагреве (270-340°С).1. Instant, volumetric microwave heating of the catalyst and the entire composite catalytic system, in connection with which a quick, inertia-free hydrogen evolution is achieved by contacting a prehydrogenated organic substrate, for example perhydroterphenyl with a heterogeneous catalyst, for example 15% Pt / C at atmospheric or elevated pressure and temperatures significantly lower (170-270 ° C) than with thermal heating (270-340 ° C).
2. Уменьшить рабочую температуры процесса с целью предотвращения уноса субстрата (гидрированного ароматического углеводорода) и обеспечить цикличность процессов заправки и выделения водорода.2. To reduce the operating temperature of the process in order to prevent the entrainment of the substrate (hydrogenated aromatic hydrocarbon) and to ensure the cyclicality of the processes of filling and hydrogen evolution.
3. Устранить инерционность при СВЧ-нагреве и обеспечить возможность автоматизации и управления процессом получения водорода, а следовательно, и режимом работы автомобиля (пуск, ускорение, замедление, остановка).3. Eliminate the inertia during microwave heating and provide the ability to automate and control the process of producing hydrogen, and consequently, the operating mode of the car (start, acceleration, deceleration, stop).
Как известно, нагрев различных материалов, в том числе катализатора типа Pt/C в СВЧ-резонаторах, сопровождается с повышением температуры уходом резонансной частоты резонатора, в связи с чем необходима постоянная настройка резонатора.As you know, heating of various materials, including a Pt / C type catalyst in microwave resonators, is accompanied by an increase in temperature by the departure of the resonant frequency of the resonator, and therefore constant tuning of the resonator is necessary.
Наиболее близким устройством для осуществления предлагаемого способа получения водорода является резонатор с низшим видом колебаний ТМ010, в котором настройка на резонансную частоту осуществляется путем механического изменения диаметра полости либо использованием приспособлений механической настройки (French patent, №7338987, 1971 г.).The closest device for implementing the proposed method for producing hydrogen is a resonator with a lower mode of oscillation TM 010 , in which tuning to the resonant frequency is carried out by mechanically changing the diameter of the cavity or using mechanical tuning devices (French patent, No. 7338987, 1971).
Однако данное устройство не позволяет получить инерционную настройку резонатора, необходимую для осуществления способа получения водорода по данному изобретению.However, this device does not allow to obtain the inertial tuning of the resonator necessary for implementing the method for producing hydrogen according to this invention.
Для осуществления способа получения водорода по настоящему изобретению предлагается устройство для получения водорода путем дегидрирования гидрированного органического субстрата на основе нафтеновых углеводородов, содержащее систему подачи гидрированного органического субстрата, проточный реактор с катализатором Pt/C в виде гранул или порошка, СВЧ-резонатор, коаксиальный кабель с петлей связи для возбуждения резонатора, волоконно-оптический датчик, контролирующий температуру катализатора, усилитель мощности СВЧ, задающий генератор, электрически перестраиваемый по частоте электромагнитных колебаний СВЧ в полосе усилителя мощности СВЧ-резонатора, датчик контроля через направленный ответвитель и детекторную секцию мощности СВЧ-резонатора, отраженной от входа в резонатор, для автоматической резонансной настройки СВЧ-резонатора, аттенюатор, электрически управляемый для регулирования выходной мощности СВЧ-резонатора и поддержания оптимальной температуры катализатора, программное устройство для управления процессом в требуемых режимах получения водорода.To implement the hydrogen production method of the present invention, there is provided a device for producing hydrogen by dehydrogenating a hydrogenated organic substrate based on naphthenic hydrocarbons, comprising a hydrogenated organic substrate supply system, a flow reactor with a Pt / C catalyst in the form of granules or powder, a microwave resonator, a coaxial cable with a communication loop for exciting the resonator, a fiber-optic sensor that controls the temperature of the catalyst, a microwave power amplifier that sets the generator p, electrically tunable by the frequency of microwave electromagnetic oscillations in the band of the microwave power amplifier, a control sensor through a directional coupler and a detector section of the microwave power reflected from the entrance to the resonator, for automatic resonance tuning of the microwave resonator, an attenuator electrically controlled for regulation the output power of the microwave cavity and maintaining the optimum temperature of the catalyst, a software device for controlling the process in the required modes of hydrogen production.
Сущность изобретения поясняется на чертежах.The invention is illustrated in the drawings.
На фиг.1 представлена схема СВЧ-устройства на волне Е01 для активации (СВЧ-нагрева) катализатора и всей каталитической системы, а также структура и эпюры электрического поля в резонаторе при использовании колебаний, например вида Е010, определяющие местоположение объекта нагрева (катализатора); на фиг.2 - продольный разрез СВЧ-устройства; на фиг.3 - функциональная схема автоматизированного СВЧ каталитического устройства.Figure 1 presents a diagram of a microwave device on the wave E 01 for activation (microwave heating) of the catalyst and the entire catalytic system, as well as the structure and diagrams of the electric field in the resonator when using vibrations, for example, type E 010 , determining the location of the heating object (catalyst ); figure 2 is a longitudinal section of a microwave device; figure 3 is a functional diagram of an automated microwave catalytic device.
Как показано на фиг.1, 2 СВЧ каталитическое устройство содержит коаксиальный кабель 1, реактор 2, экранирующие цилиндры 3, резонатор 4, катализатор 5, передвижные поршни 6, волоконно-оптический датчик с вводами 7.As shown in FIGS. 1, 2, the microwave catalytic device comprises a coaxial cable 1, a
На фиг.3 показаны остальные узлы СВЧ-устройства, где 8 - аттенюатор, 9 - генератор электромагнитных колебаний СВЧ, 10 - усилитель мощности СВЧ, 11 - ответвитель, 12 - детекторная секция, 13 - программное устройство, 14 - волоконно-оптический датчик температуры, 15 - система подачи органического субстрата.Figure 3 shows the remaining nodes of the microwave device, where 8 is the attenuator, 9 is the microwave electromagnetic oscillation generator, 10 is the microwave power amplifier, 11 is the coupler, 12 is the detector section, 13 is the software device, 14 is the fiber-optic temperature sensor , 15 - feed system of the organic substrate.
Электромагнитная энергия СВЧ через коаксиальную линию (или кабель) 1 с петлей связи поступает на вход резонатора 4, в котором симметрично по оси резонатора в максимальном электрическом поле расположен реактор 2 (кварцевая трубка 2 диаметром 14×11 мм). В центре трубки в зазоре между экранирующими цилиндрами 3, выполняющими роль предварительной емкостной настройки резонатора 4 на резонансную частоту, расположен катализатор 5 (15% Pt/C) в виде гранул или порошка объемом примерно 5÷10 см3. Передвижные поршни 6 позволяют осуществлять предварительную индуктивную настройку резонатора на резонансную частоту.Microwave electromagnetic energy through a coaxial line (or cable) 1 with a communication loop is fed to the input of the
Для контроля рабочей температуры катализатора 5 и каталитической системы в резонаторе 4 (фиг.2) предусмотрены вводы 7 для волоконно-оптического датчика температуры 14 (фиг.3), особенностью которого является высокая точность (1÷2°С) измерения температуры катализатора, отсутствие электрических наводок при регистрации температуры в поле СВЧ и неизменность структуры электромагнитного поля.To control the operating temperature of the
На вход реактора 2 непрерывно поступает из системы подачи 15 (фиг.3) органический субстрат на основе пергидрированных ароматических углеводородов: бифенил или нафталин, или антрацен, или их смеси, или их функциональные производные и их смеси, или ароматический полимер, содержащий полистирол, или его сополимер, или полиацетилен, или поликумулен, предпочтительно, терфенил.At the inlet of
Эффективность и скорость активации композитной каталитической системы СВЧ-нагревом определяются составом катализатора и каталитической системы в целом, наличием и количеством водорода в реакторе, а также системой автоматического поддержания резонансной частоты резонатора Е010, определяющей эффективность ввода в него СВЧ-мощности, через контроль уровня отражаемой СВЧ-мощности от входа в резонатор с помощью направленного ответвителя 11 с детекторной секцией 12 (фиг.3) и поддержанием постоянной оптимальной рабочей температуры катализатора и каталитической системы с помощью волоконно-оптического датчика температуры 14, позволяющего точно измерять температуру катализатора и каталитической системы в СВЧ-поле и поддерживать оптимальную рабочую температуру процесса эффективного выделения водорода в электромагнитном поле СВЧ, регулируя с помощью электрически управляемого аттенюатора 8 уровень СВЧ-мощности, поступающей на вход резонатора 4. (Оптимальная температура каталитической системы соответствует максимальной скорости выделения водорода).The efficiency and speed of activation of a composite catalytic system by microwave heating is determined by the composition of the catalyst and the catalytic system as a whole, the presence and amount of hydrogen in the reactor, as well as the system for automatically maintaining the resonant frequency of the resonator E 010 , which determines the efficiency of introducing microwave power into it, through monitoring the level of reflected Microwave power from the entrance to the resonator using a
Способ получения водорода осуществляется следующим образом.The method of producing hydrogen is as follows.
В резонатор 4 (фиг.1, 2, 3) с реактором 2 (фиг.1, 2)(кварцевая трубка диаметром 14×11 мм), наполненным порошком или гранулами катализатора Pt/C 5, преимущественно 15% Pt/C, объемом 5÷10 см3 подается для его нагрева от задающего генератора мощности СВЧ 9 (фиг.3) через электрически управляемый аттенюатор 8 и усилитель мощности СВЧ 10 с мощностью СВЧ предпочтительно 10÷20 Вт на частоте 5,6÷6,2 ГГц или 20-40 Вт на частоте 3,6÷4,0 ГГц. Практически мгновенно (через 5÷10 сек после подачи СВЧ-мощности) осуществляется СВЧ-нагрев катализатора до температуры 170÷270°С. Измерение температуры производится волоконно-оптическим датчиком температуры 14 (фиг.3) непосредственно в СВЧ-поле. Затем на вход кварцевой трубки реактора 2 через систему подачи 15 вводится гидрированный органический субстрат, например, пергидротерфенил в жидковязком состоянии (после предварительного подогрева). В этом случае скорость выделения водорода может достигать 0,25÷0,5 л/мин при температуре каталитической системы в диапазоне 170÷270°С.In the resonator 4 (Fig. 1, 2, 3) with the reactor 2 (Fig. 1, 2) (quartz tube with a diameter of 14 × 11 mm) filled with powder or pellets of the catalyst Pt /
Для стабилизации технологического режима работы СВЧ каталитического устройства, обеспечивающего высокую скорость выделения водорода при более низкой температуре каталитической системы (170÷270°С), используются системы автоматической обратной связи, обеспечивающие в течение всего технологического процесса выделения водорода работу резонатора в резонансном режиме и постоянство оптимальной температуры всей композитной каталитической системы (фиг.3).To stabilize the technological mode of operation of the microwave catalytic device, which provides a high rate of hydrogen evolution at a lower temperature of the catalytic system (170 ÷ 270 ° C), automatic feedback systems are used that ensure that the resonator operates in the resonant mode and the optimum temperature of the entire composite catalytic system (figure 3).
Автоматическое регулирование технологического процесса выделения водорода осуществляется с помощью программного устройства 13 по заданной программе с использованием датчика (11 и 12) контроля резонансной частоты резонатора 4 с помощью направленного ответвителя 11 и детекторной секции 12 и датчика контроля температуры 14 катализатора 5 (рис.1, 2) и каталитической системы в целом, а также датчика контроля расхода пергидротерфенила (рис.3). По заданной программе устройством 13 автоматически обеспечивается регулировка в системе подачи 15 расхода гидрированного органического субстрата (пергидротерфенила или другого реагента) и в соответствии с изменением расхода реагента осуществляется автоматическая регулировка выходной СВЧ-мощности усилителя 10 и эффективности ее ввода через ответвитель 11 и детекторную секцию 12 в резонатор 4 для достижения оптимальной температуры каталитической системы и максимальной скорости выделения водорода.Automatic control of the hydrogen evolution technological process is carried out using a
Способ получения водорода может осуществляться также при непрерывной подаче гидрированной каталитической суспензионной смеси, содержащей катализатор Pt/C, преимущественно 15% Pt/C 5, и расплав пергидротерфенила, на вход реактора, выполненного в виде кварцевой трубки диаметром 14÷11 мм, расположенной в СВЧ-резонаторе 4, при СВЧ-мощности 15÷20 Вт и частоте 5,6÷6,2 ГГц. Каталитическая суспензионная смесь нагревается по мере прохождения ее через реактор 2,находящийся в СВЧ-резонаторе 4 до температуры 170÷270°С и выделяет водород со скоростью не менее 0,5 л/мин. При использовании частоты 3,6÷4,0 ГГц аналогичные результаты можно получить при СВЧ-мощности в резонаторе 30÷40 Вт.The hydrogen production method can also be carried out by continuously feeding a hydrogenated catalytic suspension mixture containing a Pt / C catalyst, mainly 15% Pt /
Примеры осуществления вариантов изобретенияExamples of embodiments of the invention
Пример 1Example 1
Гидрированную каталитическую систему (общим весом 10 г), состоящую из 3 г катализатора Pt/C, преимущественно 15% Pt/C, и расплавленного пергидротерфенила (7 г), помещают в СВЧ-резонатор Е010 соосно его оси в область максимального однородного электрического поля и возбуждают резонатор колебаниями вида ТМ01ρ,где ρ - целое число, равное количеству полуволн, укладывающихся вдоль длины резонатора на частоте 6,0 ГГц (резонанс) в полосе усилителя 5,6÷6,2 ГГц при СВЧ-мощности 10 Вт, вводимой в резонатор. Через 10 сек после подачи СВЧ-мощности в резонатор каталитическая система нагревается до температуры 270°С, которая определяется по показаниям волоконно-оптического датчика температуры 14. Количество выделившегося водорода и время его выделения измеряют с помощью газовых часов. Максимальная скорость выделения водорода в этом примере составляла 0,5 л/мин.A hydrogenated catalytic system (total weight 10 g), consisting of 3 g of Pt / C catalyst, mainly 15% Pt / C, and molten perhydroterphenyl (7 g), is placed in the microwave resonator E 010 coaxially to its axis in the region of maximum uniform electric field and excite the resonator with vibrations of the form ТМ 01ρ , where ρ is an integer equal to the number of half-waves stacking along the length of the resonator at a frequency of 6.0 GHz (resonance) in the amplifier band of 5.6 ÷ 6.2 GHz at a microwave power of 10 W introduced into the resonator. 10 seconds after the microwave power is supplied to the resonator, the catalytic system is heated to a temperature of 270 ° C, which is determined by the readings of the fiber-
Пример 2Example 2
Те же самые операции, описанные в примере 1, но для СВЧ-нагрева гидрированной каталитической системы используется частота 3,8 ГГц (в полосе усилителя 3,6÷4,0 ГГц). В этом случае для нагрева каталитической системы до 250°С необходимо в 2 раза больше времени (20 сек) при СВЧ-мощности усилителя в 4 раза увеличенной (40 Вт). Скорость выделения водорода составила в этом случае 0,25 л/мин.The same operations described in example 1, but for the microwave heating of the hydrogenated catalytic system, a frequency of 3.8 GHz is used (in the amplifier band 3.6 ÷ 4.0 GHz). In this case, to heat the catalytic system to 250 ° C, it takes 2 times more time (20 sec) when the microwave power of the amplifier is 4 times increased (40 W). The hydrogen evolution rate in this case was 0.25 L / min.
Пример 3Example 3
Реактор 2 в виде кварцевой трубки диаметром 14÷11 мм с 3 г катализатора 15% Pt/C помещают в СВЧ-резонатор на колебаниях вида Е010 в область максимального однородного электрического поля при СВЧ-мощности 15 Вт на частоте 6,0 ГГц. Через 10 сек после подачи СВЧ-мощности в резонатор катализатор нагревают до температуры 270°С. Затем на вход кварцевой трубки подают предварительно подогретый до 60-100°С гидрированный терфенил в жидковязком состоянии. В этом случае в зависимости от скорости подачи терфенила скорость выделения водорода может достигать значения 0,5-1,0 л/мин.
Пример 4Example 4
Те же самые операции, описанные в примере 3, но на вход реактора - кварцевой трубки с тем же расходом органического субстрата - подается при комнатной температуре (неподогретый) пергидротерфенил, а катализатор 15% Pt/C (3 г) нагревают до температуры 170°С, при этом мощность СВЧ на частоте 6,0 ГГц составляет 15 Вт. В этом случае скорость выделения водорода при определенной скорости подачи терфенила может достичь 0,25 л/мин.The same operations described in Example 3, but (unheated) perhydroterphenyl is fed at room temperature to the reactor inlet — a quartz tube with the same flow rate of the organic substrate — and the
Во всех экспериментах (примеры 1-4) программным устройством 13 для определенной массы катализатора, помещенного в реактор 2, задается скорость выделения водорода, для реализации которой программа устанавливает, исходя из возможностей предлагаемого СВЧ-устройства (резонатора с кварцевым реактором), необходимую величину расхода гидрированного терфенила (или каталитической смеси катализатора 15% Pt/C и расплавленного пергидротерфенила), величину СВЧ-мощности для нагрева катализатора и всей композитной каталитической системы до температуры 170-270°С за время не более 5-10 сек.In all experiments (examples 1-4), the
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138580/15A RU2342317C2 (en) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | Method of obtaining hydrogen and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138580/15A RU2342317C2 (en) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | Method of obtaining hydrogen and device for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006138580A RU2006138580A (en) | 2008-05-10 |
RU2342317C2 true RU2342317C2 (en) | 2008-12-27 |
Family
ID=39799661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006138580/15A RU2342317C2 (en) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | Method of obtaining hydrogen and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2342317C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112512962A (en) * | 2018-05-29 | 2021-03-16 | 株式会社斋田Fds | Device and catalyst used therein |
RU2768354C1 (en) * | 2021-09-28 | 2022-03-23 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Complex for production, storage and transportation of hydrogen |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112146779A (en) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 核工业理化工程研究院 | Rotary temperature measuring device in microwave field |
-
2006
- 2006-11-01 RU RU2006138580/15A patent/RU2342317C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SHINYA HODOSHIMA, HIROSHI ARAI, YASUKAZU SAITO, Liquid-film-type catalytic decalin dehydrogeno-aromatization for long-term storage and longdistance trasportation of hydrogen, Hydrogen Energy, 28, 2003, p.197-204. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112512962A (en) * | 2018-05-29 | 2021-03-16 | 株式会社斋田Fds | Device and catalyst used therein |
EP3805148A4 (en) * | 2018-05-29 | 2022-03-23 | Saida Fds Inc. | Device and catalyst for use with same |
RU2768354C1 (en) * | 2021-09-28 | 2022-03-23 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Complex for production, storage and transportation of hydrogen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006138580A (en) | 2008-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Neyts et al. | Plasma catalysis: synergistic effects at the nanoscale | |
US9561957B2 (en) | Use of a process for hydrogen production | |
EP2598434B1 (en) | An improved process for the storage delivery of hydrogen using catalyst | |
RU2342317C2 (en) | Method of obtaining hydrogen and device for its realisation | |
JP2007000774A (en) | Catalytic reaction apparatus, catalyst heating method, and fuel reforming method | |
CN101300191A (en) | Use of a process for hydrogen production | |
JP5992329B2 (en) | Equipment for continuous heterogeneous catalytic chemical reactions at high temperatures | |
JP2006290682A (en) | Method and catalyst reactor for producing nano-carbon | |
RU2209202C2 (en) | Method for preparing olefins | |
JP2002226873A (en) | Method and plant for producing liquid fuel oil | |
KR100474612B1 (en) | Inductively Heated Catalytic Reactor | |
US9433913B2 (en) | Catalytic isobutane alkylation | |
CA3096475C (en) | Method and reactor for oxidative coupling of methane | |
RU2333885C2 (en) | Method of hydrogen storage by carrying out catalytic reactions of hydration/dehydration of aromatic substrates under action of shf (hf) radiation | |
RU2516548C2 (en) | Method of obtaining carbon-metal material by catalytic pyrolysis of ethanol | |
JP5285730B2 (en) | Method for producing nanocarbon and catalytic reactor for producing nanocarbon | |
CN113332933B (en) | On-vehicle organic liquid hydride dehydrogenation reactor | |
KR102186041B1 (en) | Method for Preparing Catalysts for Oxygen-free Direct Conversion of Methane | |
WO2012121366A1 (en) | Method for producing hydrocarbon | |
RU2443807C1 (en) | Method of producing carbon fibre materials via catalytic pyrolysis | |
Bobrova et al. | Syngas formation by selective catalytic oxidation of liquid hydrocarbons in a short contact time adiabatic reactor | |
JP2016175821A (en) | Hydrogen generation system | |
KR101943089B1 (en) | Device for manufacturing carbonnanotube yarn | |
JP2020038060A (en) | Catalyst reaction method and catalyst reaction system | |
RU2784336C1 (en) | Method for producing hydrogen from methane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131102 |