RU2371382C2 - Гидрореакционная композиция для получения водорода - Google Patents
Гидрореакционная композиция для получения водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2371382C2 RU2371382C2 RU2007137446/15A RU2007137446A RU2371382C2 RU 2371382 C2 RU2371382 C2 RU 2371382C2 RU 2007137446/15 A RU2007137446/15 A RU 2007137446/15A RU 2007137446 A RU2007137446 A RU 2007137446A RU 2371382 C2 RU2371382 C2 RU 2371382C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- composition
- hydro
- aluminum
- powder
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к гидрореакционной композиции для получения водорода. Гидрореакционная композиция для получения водорода содержит в мас.%: порошок алюминия 10-30, жидкое натриевое стекло или его водные растворы 90-70. Изобретение позволяет изменять в широких пределах выход водорода и тем самым управлять процессом.
Description
Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к разработке состава композиции для получения водорода химическим разложением воды.
В настоящее время большую часть водорода получают паровой конверсией метана в присутствии никелевых катализаторов при 800-900°C и повышенных давлениях, парциальным окислением углеводородов при температурах выше 1300°С, газификацией углей при температурах 900-1000°С [1]. Получение реального водородного газа по таким технологиям сопровождается выбросами в атмосферу больших количеств диоксида углерода, что представляет серьезную экологическую проблему. Кроме того, этот водород содержит примеси монооксида углерода, что предъявляет дополнительные требования к очистке водорода при использовании его в водород-кислородных топливных элементах с платиновыми катализаторами [2]. Кроме того, разработанные технологии получения водорода, например метод паровой конверсии любого углеводородного сырья, плохо адаптируются на установках малой производительности для децентрализованного производства водорода - на заправочных станциях, автономных и резервных энергосистемах и др.
Для исключения образования оксидов углерода необходимо, чтобы процесс образования водорода протекал без использования углеродсодержащего сырья [3]. Поэтому для создания экологического производства водорода, отвечающего принципам «зеленой» химии, и получения чистого водорода без примесей оксидов углерода необходимо использовать такие неорганические реагенты, продукты химических реакций которых отвечают этим требованиям.
Наиболее перспективным сырьем для получения водорода является вода, продуктом использования водорода в энергосистемах также является вода. Элементы энерготехнологической цепи, включающей производство водорода из воды, его хранение, транспортировку и потребление, не оказывают вредного воздействия на окружающую среду, связанного с выбросами парниковых газов [4]. Поэтому одна из приоритетных задач водородной энергетики - это поиск эффективных методов получения водорода из воды. Однако используемые и предлагаемые способы получения водорода из воды (термический, электролитический, термохимический, термоэлектрохимический, каталитический, фотохимический, реакторный и др.) являются высоко энергозатратными и дорогостоящими. Поэтому необходим поиск энергосберегающих способов получения водорода, при получении водорода не должен образовываться углекислый газ, а получаемый водород не должен содержать примеси оксидов углерода. Для производства конкурентоспособного водородного топлива в качестве химических реагентов должно использоваться широко производимое промышленностью и относительно недорогое неорганическое сырье. Кроме того, применение таких реагентов должно обеспечить экологически чистое производство водородного топлива.
В качестве прототипа данной заявки нами выбран способ получения водорода с применением гетерогенных гидрореакционных композиций, содержащих порошок магния и/или смесь порошков магния и алюминия, сплавы магния с алюминием, оксиды кобальта и водные растворы хлорида натрия [US 3932600, опубл. 13.01.1976]. Недостатками этого способа являются сложный состав композиции, необходимость использования дорогостоящих оксидов кобальта и обязательного включения в состав наполнителя, очень высокая скорость выделения водорода.
Целью настоящего изобретения является создание простой по своему составу гетерогенной гидрореакционной композиции на основе доступных и относительно недорогих реагентов. Такая композиция в качестве твердой фазы содержит микродисперсные порошки алюминия, а в качестве жидкой фазы - жидкое натриевое кремниевое стекло или его водные растворы.
Путем изменения соотношения твердой и жидкой фаз, силикатного модуля жидкого натриевого кремниевого стекла, использования водных растворов жидкого стекла можно в широких пределах изменять выход водорода и тем самым управлять процессом генерации водорода. Установлено: 1 - выход водорода увеличивается при снижении силикатного модуля жидкого натриевого кремниевого стекла; 2 - выход водорода многократно возрастает, если в составе композиции увеличивается содержание жидкого стекла по отношению к алюминию; 3 - выход водорода возрастает еще в большей степени (до ~8 раз), если в качестве жидкой фазы применять водные растворы жидкого стекла.
Применение в таких водородгенерирующих композициях только порошка алюминия и коллоидных растворов кремниевых солей полностью исключает возможность образования в качестве продуктов реакции примесей оксидов углерода. Проведенные методом газовой хроматографии измерения состава продуктов показали, что генерируемый гидрореакционными композициями газообразный продукт является чистым водородом, без примесей моно- и диоксида углерода. Поэтому использование таких гидрореакционных композиций для производства водорода решает экологически важную проблему - защиту атмосферы от загрязнения парниковым газом СО2. Отсутствие в генерируемом водороде монооксида углерода позволяет применять его без специальной очистки в топливных элементах.
Проведенные оценки показали, что выход водорода составляет 80-90% от максимального теоретического выхода на единицу массы алюминия. Производство водородного топлива с использованием алюминия и жидкого стекла является конкурентоспособным, например, по отношению к методу получения пароводородной смеси в реакции окисления алюминия водяным паром при высоких температурах и высоком давлении [5].
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие получение водорода в зависимости от силикатного модуля жидкого стекла, соотношения алюминия и жидкого стекла и степени разбавления жидкого стекла водой в гидрореакционной композиции.
Пример 1. Приготавливается гетерогенная гидрореакционная композиция массой 5 г из микродисперсного порошка (пудра) алюминия 30 мас.% и жидкого стекла 70 мас.% с силикатным модулем 3.2. В изобарно-изотермических условиях (нормальное давление, температура 60°С) за 120 мин выделяется ~0.13 л водорода.
Пример 2. Приготавливается гетерогенная гидрореакционная композиция массой 5 г из микродисперсного порошка (пудра) алюминия 30 мас.% и жидкого стекла 70 мас.% с силикатным модулем 2.56. В изобарно-изотермических условиях (нормальное давление, температура 60°С) за 120 мин выделяется ~0.3 л водорода.
Пример 3. Приготавливается гетерогенная гидрореакционная композиция массой 11 г из микродисперсного порошка (пудра) алюминия 25 мас.% и жидкого стекла 75 мас.% с силикатным модулем 2.56. В изобарно-изотермических условиях (нормальное давление, температура 60°С) за 120 мин выделяется ~0.9 л водорода.
Пример 4. Приготавливается гетерогенная гидрореакционная композиция массой 14 г из микродисперсного порошка (пудра) алюминия 20 мас.% и жидкого стекла 80 мас.% с силикатным модулем 2.56. В изобарно-изотермических условиях (нормальное давление, температура 60°С) за 120 мин выделяется ~1.2 л водорода.
Пример 5. Приготавливается гетерогенная гидрореакционная композиция массой 16 г из микродисперсного порошка (пудра) алюминия 15 мас.% и жидкого стекла 70 мас.% с силикатным модулем 2.56, к которой добавляется 15 мас.% дистиллированной воды. В изобарно-изотермических условиях (нормальное давление, температура 60°С) за 120 мин выделяется ~1.7 л водорода.
Пример 6. Приготавливается гетерогенная гидрореакционная композиция массой 17 г из микродисперсного порошка (пудра) алюминия 12 мас.% и жидкого стекла 68 мас.% с силикатным модулем 2.56, к которой добавляется 20 мас.% дистиллированной воды. В изобарно-изотермических условиях (нормальное давление, температура 60°С) за 120 мин выделяется ~2.3 л водорода.
Пример 7. Приготавливается гетерогенная гидрореакционная композиция массой 19 г из микродисперсного порошка (пудра) алюминия 10 мас.% и жидкого стекла 65 мас.% с силикатным модулем 2.56, к которой добавляется 25 мас.% дистиллированной воды. В изобарно-изотермических условиях (нормальное давление, температура 60°С) за 120 мин выделяется ~2.4 л водорода.
Литература
1. Б.П.Тарасов, М.В.Потоцкий. Водородная энергетика: прошлое, настоящее, виды на будущее. Рос. хим. ж., 2006, т.L, №6, с.5-18.
2. А.Ю.Цивадзе, М.Р.Тарасевич, В.Н.Андреев, В.А.Богдановская. Перспективы создания низкотемпературных топливных элементов, не содержащих платину. Рос. хим. ж., 2006, т.L, №6, с.109-114.
3. Дж. Огден. Большие надежды. В мире науки. 2007, №1, с.68-75.
4. С.Пакала, Р. Соколов. Секторы газа. В мире науки. 2007, №1, с.21-27.
5. А.Е.Шейндлин, А.З.Жук. Концепция алюмоводородной энергетики. Рос. хим. ж., 2006, т.L, №6, с.105-108.
Claims (1)
- Гидрореакционная композиция для получения водорода, отличающаяся тем, что она содержит, мас.%:
порошок алюминия 10-30 жидкое натриевое стекло или его водные растворы 90-70
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007137446/15A RU2371382C2 (ru) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Гидрореакционная композиция для получения водорода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007137446/15A RU2371382C2 (ru) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Гидрореакционная композиция для получения водорода |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007137446A RU2007137446A (ru) | 2009-04-20 |
| RU2371382C2 true RU2371382C2 (ru) | 2009-10-27 |
Family
ID=41017319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007137446/15A RU2371382C2 (ru) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Гидрореакционная композиция для получения водорода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2371382C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473460C2 (ru) * | 2011-04-26 | 2013-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Гидрореакционная композиция для получения водорода химическим разложением минерализованной и сточной воды |
| RU2510876C2 (ru) * | 2012-04-19 | 2014-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Автономный генератор водорода |
-
2007
- 2007-10-09 RU RU2007137446/15A patent/RU2371382C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473460C2 (ru) * | 2011-04-26 | 2013-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Гидрореакционная композиция для получения водорода химическим разложением минерализованной и сточной воды |
| RU2510876C2 (ru) * | 2012-04-19 | 2014-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Автономный генератор водорода |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007137446A (ru) | 2009-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sreedhar et al. | Developmental trends in CO 2 methanation using various catalysts | |
| Singla et al. | Hydrogen production technologies-Membrane based separation, storage and challenges | |
| Dalena et al. | Methanol production and applications: an overview | |
| Ratchahat et al. | Development of a powerful CO2 methanation process using a structured Ni/CeO2 catalyst | |
| CN101189204B (zh) | 有效和选择性转化二氧化碳至甲醇、二甲醚和衍生产物 | |
| Wu et al. | Promising zirconia-mixed Al-based nitrogen carriers for chemical looping of NH3: Reduced NH3 decomposition and improved NH3 yield | |
| US20080287555A1 (en) | Novel process and catalyst for carbon dioxide conversion to energy generating products | |
| Jing et al. | Hydrogen production under visible light by photocatalytic reforming of glucose over an oxide solid solution photocatalyst | |
| Li et al. | Hydrogen production by aqueous phase reforming of phenol derived from lignin pyrolysis over NiCe/ZSM-5 catalysts | |
| KR20120010232A (ko) | 석탄을 환경적으로 이산화탄소 중립 연료 및 재생 탄소 공급원으로 만드는 방법 | |
| Fermoso et al. | Sorption enhanced steam reforming (SESR): a direct route towards efficient hydrogen production from biomass‐derived compounds | |
| Tahir et al. | Investigating influential effect of methanol‐phenol‐steam mixture on hydrogen production through thermodynamic analysis with experimental evaluation | |
| Wang et al. | Recent advances in NH3 synthesis with chemical looping technology | |
| CN102557869B (zh) | 一种由生物质炭制备甲醇燃料的方法 | |
| RU2371382C2 (ru) | Гидрореакционная композиция для получения водорода | |
| Liu et al. | A green route for hydrogen production from alkaline thermal treatment (ATT) of biomass with carbon storage | |
| EP3068750B1 (en) | Energy integrated carbon dioxide conversion process | |
| Liu et al. | α-Al2O3-loaded promoted the N-desorption reaction and inhibited NH3 decomposition in chemical looping ammonia generation: Experiments and DFT simulations | |
| KR20200010898A (ko) | 저탄소 알코올의 수증기 개질 반응용 촉매 및 이를 포함하는 저탄소 알코올의 수증기 개질 반응을 통한 수소 가스 생성 장치 | |
| CN112354546B (zh) | 一种CuSbS2/SnS2纳米片复合材料的制备方法及应用 | |
| Samanta et al. | Advanced Hydrogen Production through Methane Cracking: A Review | |
| CN103112821A (zh) | 一种碱性硫化氢溶液催化铁水热还原水产氢的方法 | |
| Aboelela | Converting CO2 into Clean Fuels: A Sustainable Approach | |
| US20240198317A1 (en) | Dispersed carbonate catalysts for the reverse water-gas shift reaction | |
| CN1275847C (zh) | 生物质快速裂解油制取氢气的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120514 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131010 |