RU2595667C1 - Макромолекулярный полимерный материал высокой емкости для хранения водорода и способ его получения - Google Patents

Макромолекулярный полимерный материал высокой емкости для хранения водорода и способ его получения Download PDF

Info

Publication number
RU2595667C1
RU2595667C1 RU2015114482/05A RU2015114482A RU2595667C1 RU 2595667 C1 RU2595667 C1 RU 2595667C1 RU 2015114482/05 A RU2015114482/05 A RU 2015114482/05A RU 2015114482 A RU2015114482 A RU 2015114482A RU 2595667 C1 RU2595667 C1 RU 2595667C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molecular weight
polymer
high molecular
hydrogen
linear high
Prior art date
Application number
RU2015114482/05A
Other languages
English (en)
Inventor
Чжанцзянь ФАН
Илун ЧЭНЬ
Яньфын ЧЖАН
Синьцай ЧЖЭН
Юнцзе СЮЭ
Лэймин ТАО
Original Assignee
Ухань Кайди Инджиниринг Текнолоджи Рисерч Инститьют Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ухань Кайди Инджиниринг Текнолоджи Рисерч Инститьют Ко., Лтд. filed Critical Ухань Кайди Инджиниринг Текнолоджи Рисерч Инститьют Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2595667C1 publication Critical patent/RU2595667C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • 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
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0015—Organic compounds; Solutions thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/04—Reduction, e.g. hydrogenation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • C08F8/32—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups by reaction with amines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/02—Polyamines
    • C08G73/0206—Polyalkylene(poly)amines
    • C08G73/0213—Preparatory process
    • C08G73/0226—Quaternisation of polyalkylene(poly)amines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/26—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen nitrogen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06—Polystyrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/08—Copolymers of styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
    • C08J2379/02—Polyamines
    • 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
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Изобретение относится к энергетическому веществу высокомолекулярного материала для хранения водорода, более конкретно к полимерному материалу высокой емкости для хранения водорода и способу его получения. Материал включает в качестве основной цепи линейный высокомолекулярный полимер и производное борана аммиака, привитое на боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера. Способ включает аминирование линейного высокомолекулярного полимера с использованием полиаминного соединения на боковой цепи или концевой группе линейного высокомолекулярного полимера с образованием полимера, включающего функционализированный амин, смешивание и перемешивание полимера и боргидрида в соответствии со стехиометрическим соотношением в органической суспензии при температуре 5-50°С в течение 1-12 часов, фильтрование и сбор нижней органической фазы, удаление из нее органического растворителя путем вакуумной дистилляции и промывание полученного продукта. Изобретение обеспечивает получение полимерного материала, обладающего высокой емкостью хранения водорода и низкой температурой хранения и высвобождения водорода. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил., 7 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к энергетическому веществу высокомолекулярного материала для хранения водорода и, более конкретно, к полимерному материалу высокой емкости для хранения водорода и способу его получения.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Промышленная революция предоставляет возможности модернизации для человечества. В течение более чем столетия энергия являлась мощной движущей силой быстрого развития человеческого общества. Для обеспечения устойчивого развития необходимо найти незагрязняющее возобновляемое топливо с высокой энергетической ценностью и удобным использованием. Водород, который является безопасным для окружающей среды, со своим богатым источником, высокой энергетической ценностью и хорошими характеристиками эффективности сгорания является одним из наиболее многообещающих источников экологически чистой энергии. Однако обеспечение безопасного и эффективного хранения всегда являлось узким местом, которое ограничивает разработку и использование водородной энергии. Существующие способы хранения водорода, в которых полностью используют взаимодействие водорода и материалов, таким образом, дающие высокую энергетическую плотность водорода и хорошую безопасность, привлекали внимание во всем мире. Материалы для хранения водорода стали одной из наиболее исследуемых областей с международным вниманием. Разработка материалов высокой емкости для хранения водорода представляет собой ключ для решения проблемы энергии будущего для человечества и является мощным двигателем широкомасштабного использования водородной энергии.
По силам адсорбции водорода материалы для хранения водорода разделяют на две категории: материал с физической адсорбцией и материал с химической адсорбцией. Хемосорбция означает, что атомы водорода, получающиеся в диссоциации молекул водорода, вводятся в решетку субстрата или образуют новое соединение. Материал с химической адсорбцией включает гидридный материал, гидридный материал, производное борана аммиака и так далее. Боран аммиака (NH3BH3, AB), новый материал для хранения водорода, привлекающий все больше внимания в последние годы, обладает сверхвысокой плотностью водорода (19,6 масс. %), умеренной термической стабильностью и хорошей химической стабильностью. Способ получения материала для хранения водорода включает борановый способ и натрийборгидридный способ. В первом в качестве источника бора используют боран для реакции с жидким аммиаком с образованием продукта. Например, в китайской патентной публикации CN 102030313 А используют боран аммиака и органическое соединение в качестве материалов для синтеза композитного материала для хранения водорода на основе борана аммония при низких температурах. Полученный материал для хранения водорода приспособлен для высвобождения водорода при низких температурах. В натрийборгидридном способе в качестве сырьевого материала используют боргидрид натрия и аминное соединение. Например, в китайской патентной публикации № 102180445 А раскрыт способ получения материала высокой емкости для хранения водорода из боргидрида-п-/м-фенилендиамина. Материал для хранения водорода получают путем смешивания и измельчения в смесителе смеси гидрохлората п-/м-фенилендиамина и боргидрида с мольным соотношением NH3+:BH4- в 1:1 в присутствии инертного газа. В настоящее время существующие производные борана аммония обладают такими недостатками, как низкая скорость высвобождения водорода, сопровождающаяся выделением вредоносных примесных газов. В дополнение, в применении материала для хранения водорода часто сталкиваются с проблемой неравномерного нагревания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ввиду вышеуказанных проблем одной целью изобретения является создание полимерного материала высокой емкости для хранения водорода, обладающего высокой емкостью хранения водорода и низкой температурой высвобождения водорода. Материал твердый и гибкий, легко образует тонкую пленку; таким образом, нагревание является равномерным, способствуя таким образом высвобождению водорода.
Для достижения вышеуказанной цели принимают следующие технические схемы.
Полимерный материал высокой емкости для хранения водорода включает линейный высокомолекулярный полимер в качестве основной цепи, в котором боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера сначала аминируют с использованием полиаминного соединения и затем вводят в реакцию с боргидридом с получением производного борана аммиака, привитого на боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера.
В данном варианте осуществления линейный высокомолекулярный полимер включает поливинилхлорид, сополимер поливинилхлорида и полиэтилена, полиэтиленимин, акрилатный сополимер, полиакриловую кислоту, полистирол, стирол-акрилатный сополимер, полисилоксан; а полиаминное соединение включает 1-метилгуанидин, гуанидин, этилендиамин, диэтилентриамин.
В данном варианте осуществления линейный высокомолекулярный полимер в качестве основной цепи материала для хранения водорода имеет молекулярную массу между 5000 и 50000, а производное борана аммиака, привитое на боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера, составляет между 25 и 75 масс. % общей массы линейного высокомолекулярного полимера.
В данном варианте осуществления материал для хранения водорода перерабатывают в пленку.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения создан способ получения полимерного высокомолекулярного материала высокой емкости для хранения водорода, при этом способ включает: 1) создание линейного высокомолекулярного полимера, аминирование с использованием полиаминного соединения на боковой цепи или концевой группе линейного высокомолекулярного полимера с образованием полимера, включающего функционализированный амин; и 2) смешивание и перемешивание полимера, включающего функционализированный амин, и боргидрида в соответствии со стехиометрическим соотношением в органической суспензии при температуре между 5 и 50°С между 1 и 12 часами, фильтрование и сбор нижней органической фазы, удаление из нее органического растворителя путем вакуумной дистилляции и промывание полученного продукта с получением, таким образом, полимерного высокомолекулярного материала высокой емкости для хранения водорода.
В данном варианте осуществления линейный высокомолекулярный полимер включает поливинилхлорид, сополимер поливинилхлорида и полиэтилена, полиэтиленимин, акрилатный сополимер, полиакриловую кислоту, полистирол, стирол-акрилатный сополимер, полисилоксан; а полиаминное соединение включает 1-метилгуанидин, гуанидин, этилендиамин, диэтилентриамин.
В данном варианте осуществления органическая суспензия включает тетрагидрофуран, ацетонитрил, диметилсульфоксид, а боргидрид выбирают из группы, состоящей из боргидрида натрия, боргидрида лития и боргидрида калия.
В данном варианте осуществления перед аминированием боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера химически модифицируют.
В данном варианте осуществления способ дополнительно включает последующую переработку полученного полимерного высокомолекулярного материала высокой емкости для хранения водорода в пленку.
Полимерный материал высокой емкости для хранения водорода получают сначала путем химической модификации линейного высокомолекулярного полимера через привитие полиаминного соединения к боковой цепи или концевой группе линейного высокомолекулярного полимера и затем ввода в химическую реакцию для получения производных борана аммиака на боковой цепи или концевой группе линейного высокомолекулярного полимера. Емкость хранения водорода материала настраивается путем выбора линейного полимера. Пиролитическая температура высвобождения водорода является низкой (60-250°С, предпочтительно 90-160°С) и не образуется какого-либо вредоносного примесного газа, такого как бор-триазин, диборан, аммиак. В процессе высвобождения водорода ввод катализатора Уилкинсона может значительно улучшить способность высвобождения водорода. В дополнение, материал представляет собой твердый гибкий материал, имеет хорошую способность к образованию пленки, так что легко изготовить тонкую пленку, таким образом предотвращая неконтролируемость высвобождения водорода, получающегося из-за неравномерного нагревания. Например, при использовании в автомобильной отрасли материал наносят на ребра радиаторов автомобилей; таким образом, нагревание является равномерным, а эффективность высвобождения водорода является хорошей.
Преимущества в соответствии с вариантами осуществления изобретения кратко изложены следующим образом:
1) Емкость хранения водорода полимерного материала высокой емкости для хранения водорода является регулируемой, температура высвобождения водорода является низкой и не образуется вредоносного примесного газа;
2) Полимерный материал высокой емкости для хранения водорода представляет собой твердый гибкий материал с хорошей способностью к образованию пленки, так что легко изготовить тонкую пленку, таким образом предотвращая неконтролируемость высвобождения водорода, получающегося из-за неравномерного нагревания; и
3) Способ получения полимерного материала высокой емкости для хранения водорода является простым с умеренной стоимостью, таким образом являясь пригодным для массового производства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой синтетический путь к полимерному материалу с для хранения водорода в соответствии с примером 1 по изобретению;
Фиг. 2 представляет собой синтетический путь к полимерному материалу d для хранения водорода в соответствии с примером 2 по изобретению;
Фиг. 3 представляет собой кинетическую кривую высвобождения водорода полимерным материалом d для хранения водорода в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 4 представляет собой диаграмму десорбции с программируемой температурой из полимерного материала d для хранения водорода в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
На Фиг. 5 показаны кинетические кривые, описывающие влияние катализатора Уилкинсона на высвобождение водорода полимерным материалом d для хранения водорода, где кривая а показывает результат в присутствии катализатора Уилкинсона, в то время как кривая а показывает результат в отсутствие катализатора Уилкинсона;
Фиг. 6 представляет собой синтетический путь к полимерному материалу h для хранения водорода в соответствии с примером 3 по изобретению;
Фиг. 7 представляет собой синтетический путь к полимерному материалу е для хранения водорода в соответствии с примером 4 по изобретению;
На Фиг. 8 показаны полимерные материалы для хранения водорода, полученные в примерах 5-7 по изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Для дополнительного иллюстрирования изобретения ниже описаны эксперименты, описывающие полимерный материал высокой емкости для хранения водорода и способ получения. Следует отметить, что следующие примеры имеют целью описание, а не ограничение изобретения.
Пример 1. Получение полимерного материала высокой емкости с для хранения водорода
Как показано на Фиг. 1, полимер а (полиакриловую кислоту, молекулярная масса 5000) добавляли к холодному хлористому метилену с последующим добавлением избытка тионилхлорида. Смесь перемешивали в течение часа при 0°С и затем растворитель удаляли путем центробежной сушки. Полученный продукт растворяли в сухом дихлорметане, а затем добавляли гуанидин и триэтиламин. Смеси давали возможность прореагировать при 0°С в течение 2 часов и затем сушили в центробежной сушилке. Полученный продукт трижды промывали деионизованной водой и высушивали с получением аминированного полимера b.
Аминированный полимер b и боргидрид натрия смешивали в соответствии со стехиометрическим соотношением в тетрагидрофурановой суспензии при 25°С в течение 12 часов. Смесь фильтровали, собирали нижнюю органическую фазу и удаляли оттуда органический растворитель путем вакуумной дистилляции. Полученный продукт дважды промывали эфиром, получая таким образом полимерный материал с для хранения водорода высокой емкости, включающий 57 масс. % производного борана аммиака.
Проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом с для хранения водорода. Результат показал, что температура высвобождения водорода материала с составляет примерно 105°С и в атмосферу высвобождается примерно 6,2 масс. % чистого водорода.
Пример 2. Получение полимерного материала высокой емкости d для хранения водорода
Как показано на Фиг. 2, сополимер поливинилхлорида и полиэтилена m (молекулярная масса 50000 и степень полимеризации поливинилхлоридного мономера n составляет 750) растворяли в сухом дихлорметане, а затем добавляли 1-метилгуанидин и триэтиламин. Смеси давали возможность прореагировать при 20°С в течение 12 часов и затем сушили в центробежной сушилке. Полученный продукт трижды промывали деионизованной водой и высушивали с получением аминированного полимера n.
Аминированный полимер n и боргидрид натрия смешивали в соответствии со стехиометрическим соотношением в тетрагидрофурановой суспензии при 20°С в течение 8 часов. Смесь фильтровали, собирали нижнюю органическую фазу и удаляли оттуда органический растворитель путем вакуумной дистилляции. Полученный продукт дважды промывали эфиром, получая таким образом полимерный материал с для хранения водорода высокой емкости, включающий 75 масс. % производного борана аммиака.
Проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом d для хранения водорода. На фиг. 3-4 показана кинетическая кривая высвобождения водорода и десорбция с программируемой температурой для материала d соответственно. Результат показал, что температура высвобождения водорода материала с является низкой (примерно 50°С). С увеличением температуры реакция высвобождения водорода резко ускоряется практически в одну стадию. Пиковая температура высвобождения водорода составляет 100°С, и высвобождалось примерно 8 масс. % водорода. Во всем процессе высвобождения водорода вредоносных газов не образовывалось.
В отличие от этого катализатор Уилкинсона добавляли в процесс высвобождения водорода и проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом d для хранения водорода, как показано на Фиг. 5, которое показало, что после ввода катализатора Уилкинсона эффективность высвобождения водорода полимерным материалом значительно увеличивалась.
Пример 3. Получение полимерного материала высокой емкости h для хранения водорода
Как показано на Фиг. 6, полимер j (молекулярная масса 16000) добавляли к холодному хлористому метилену с последующим добавлением избытка тионилхлорида. Смесь перемешивали в течение 2 часов при 0°С и затем растворитель удаляли путем центробежной сушки. Полученный продукт растворяли в сухом дихлорметане, а затем добавляли этилендиамин и карбонат калия. Смеси давали возможность прореагировать при 5°С в течение 2 часов и затем сушили в центробежной сушилке. Полученный продукт трижды промывали деионизованной водой и высушивали с получением аминированного полимера к.
Аминированный полимер к и боргидрид натрия смешивали в соответствии со стехиометрическим соотношением в суспензии в диметилсульфоксиде при 50°С в течение 6 часов. Смесь фильтровали, собирали нижнюю органическую фазу и удаляли оттуда органический растворитель путем вакуумной дистилляции. Полученный продукт дважды промывали эфиром, получая таким образом полимерный материал высокой емкости для хранения водорода, включающий 39,6 масс. % производного борана аммиака.
Проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом h для хранения водорода. Результат показал, что пиковая температура высвобождения водорода материала h составляет примерно 110°С, примерно 3,8 масс. % чистого водорода высвобождается при температуре, и в процессе вредоносных газов не образовывалось.
Пример 4
Как показано на фиг. 7, полимер, имеющий молекулярную массу в 5000, добавляли к ацетонитрилу с последующим добавлением бромэтанола и карбоната калия в соответствии со стехиометрическим соотношением. Смесь перемешивали при 80°С в течение 24 часов. Осадок отфильтровывали, промывали водой, высушивали и растворяли в безводном дихлорметане. После этого к раствору добавляли 1,5 эквивалента метансульфонилхлорида и триэтиламина. Через 2 часа растворитель удаляли в центробежной сушилке и растворенное вещество экстрагировали дихлорметаном, высушивали с последующим добавлением гуанидина и триэтиламина. Смеси давали возможность прореагировать при 25°С в течение ночи и затем отфильтровывали и промывали с получением аминированного полимера.
Аминированный полимер и боргидрид калия смешивали в соответствии со стехиометрическим соотношением в суспензии в диметилсульфоксиде при 50°С в течение 6 часов. Смесь фильтровали, собирали нижнюю органическую фазу и удаляли оттуда органический растворитель путем вакуумной дистилляции. Полученный продукт дважды промывали эфиром, получая таким образом полимерный материал е для хранения водорода высокой емкости.
Проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом е для хранения водорода. Результат показал, что пиковая температура высвобождения водорода материала е составляет примерно 115°С, примерно 6,7 масс. % чистого водорода высвобождается при 110°С, и в процессе вредоносных газов не образовывалось.
Пример 5
В соответствии со способом получения по примеру 1 в качестве материала использовали полимер а (полиакриловая кислота, молекулярная масса 20000), боковую цепь полимера а аминировали этилендиамином, а затем аминированный полимер вводили в реакцию с боргидридом натрия с получением полимерного материала f для хранения водорода высокой емкости, как показано на Фиг. 8.
Проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом f для хранения водорода. Результат показал, что пиковая температура высвобождения водорода материала f составляет примерно 109°С, примерно 4,6 масс. % чистого водорода высвобождается при 115°С, и в процессе вредоносных газов не образовывалось.
Пример 6
В соответствии со способом получения по примеру 2 в качестве материала использовали поливинилхлорид (молекулярная масса 50000), боковую цепь полимера аминировали диэтилентриамином, а затем аминированный полимер вводили в реакцию с боргидридом натрия с получением полимерного материала g для хранения водорода высокой емкости, как показано на Фиг. 8.
Проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом g для хранения водорода. Результат показал, что пиковая температура высвобождения водорода материала f составляет примерно 103°С, примерно 7,8 масс. % чистого водорода высвобождается при 110°С, и в процессе вредоносных газов не образовывалось.
Пример 7
Сополимер бром-полистирола и полибутилацетата (молекулярная масса 30000, степень полимеризации бромстирольного мономера n составляет 100) растворяли в диоксане, а затем добавляли этилендиамин и карбонат калия. Смеси давали возможность реагировать при кипячении в течение 12 часов и затем сушили в центробежной сушилке. Полученный продукт трижды промывали деионизованной водой и высушивали с получением аминированного полимера.
Аминированный полимер и боргидрид натрия смешивали в соответствии со стехиометрическим соотношением в тетрагидрофурановой суспензии при комнатной температуре в течение 8 часов. Смесь фильтровали, собирали нижнюю органическую фазу и удаляли оттуда органический растворитель путем вакуумной дистилляции. Полученный продукт дважды промывали эфиром, получая таким образом полимерный материал i для хранения водорода высокой емкости, включающий 25 масс. % производного борана аммиака, как показано на Фиг. 8.
Полимерный материал i для хранения водорода можно наносить на поверхность концевых частей автомобилей для образования пленки.
Проводили испытание на эффективность высвобождения водорода полимерным материалом i для хранения водорода. Результат показал, что пиковая температура высвобождения водорода материала i составляет примерно 116°С, примерно 2,8 масс. % чистого водорода высвобождается при 120°С, и в процессе вредоносных газов не образовывалось.

Claims (9)

1. Полимерный материал высокой емкости для хранения водорода, включающий в качестве основной цепи линейный высокомолекулярный полимер, отличающийся тем, что боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера сначала аминируют с использованием полиаминного соединения и затем вводят в реакцию с боргидридом с получением производного борана аммиака, привитого на боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера.
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что линейный высокомолекулярный полимер включает поливинилхлорид, сополимер поливинилхлорида и полиэтилена, полиэтиленимин, акрилатный сополимер, полиакриловую кислоту, полистирол, стирол-акрилатный сополимер, полисилоксан; и полиаминное соединение включает 1-метилгуанидин, гуанидин, этилендиамин, диэтилентриамин.
3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что линейный высокомолекулярный полимер в качестве основной цепи материала для хранения водорода имеет молекулярную массу между 5000 и 50000, а производное борана аммиака, привитое на боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера, составляет между 25 и 75 масс.% общей массы линейного высокомолекулярного полимера.
4. Материал по п. 1, переработанный, чтобы присутствовать в форме пленки.
5. Способ получения полимерного высокомолекулярного материала высокой емкости для хранения водорода, при этом способ включает:
1) предоставление линейного высокомолекулярного полимера, аминирование с использованием полиаминного соединения на боковой цепи или концевой группе линейного высокомолекулярного полимера с образованием полимера, включающего функционализированный амин; и
2) смешивание и перемешивание полимера, включающего функционализированный амин, и боргидрида в соответствии со стехиометрическим соотношением в органической суспензии при температуре между 5 и 50°С в течение 1-12 часов, фильтрование и сбор нижней органической фазы, удаление из нее органического растворителя путем вакуумной дистилляции и промывание полученного продукта с получением, таким образом, полимерного высокомолекулярного материала высокой емкости для хранения водорода.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что линейный высокомолекулярный полимер включает поливинилхлорид, сополимер поливинилхлорида и полиэтилена, полиэтиленимин, акрилатный сополимер, полиакриловую кислоту, полистирол, стирол-акрилатный сополимер, полисилоксан; и полиаминное соединение включает 1-метилгуанидин, гуанидин, этилендиамин, диэтилентриамин.
7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что органическая суспензия включает тетрагидрофуран, ацетонитрил, диметилсульфоксид, а боргидриды выбирают из группы, включающей боргидрид натрия, боргидрид лития и боргидрид калия.
8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перед аминированием боковую цепь или концевую группу линейного высокомолекулярного полимера химически модифицируют.
9. Способ по п. 5, дополнительно включающий последующую переработку полученного полимерного высокомолекулярного материала высокой емкости для хранения водорода с образованием пленки.
RU2015114482/05A 2012-09-18 2013-09-12 Макромолекулярный полимерный материал высокой емкости для хранения водорода и способ его получения RU2595667C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210347088.5A CN102838085B (zh) 2012-09-18 2012-09-18 一种高容量高分子聚合物储氢材料及其制备方法
CN201210347088.5 2012-09-18
PCT/CN2013/083371 WO2014044146A1 (zh) 2012-09-18 2013-09-12 一种高容量高分子聚合物储氢材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2595667C1 true RU2595667C1 (ru) 2016-08-27

Family

ID=47365854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015114482/05A RU2595667C1 (ru) 2012-09-18 2013-09-12 Макромолекулярный полимерный материал высокой емкости для хранения водорода и способ его получения

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9234082B2 (ru)
EP (1) EP2899156A4 (ru)
JP (1) JP6012872B2 (ru)
KR (1) KR101739498B1 (ru)
CN (1) CN102838085B (ru)
AU (1) AU2013317452B2 (ru)
BR (1) BR112015005969A2 (ru)
CA (1) CA2885357A1 (ru)
RU (1) RU2595667C1 (ru)
WO (1) WO2014044146A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102838085B (zh) * 2012-09-18 2014-04-02 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 一种高容量高分子聚合物储氢材料及其制备方法
CN104558599B (zh) * 2015-01-29 2018-03-09 黎明化工研究设计院有限责任公司 一种聚合物储氢材料多乙烯多胺基硼烷及其制备方法和使用方法
KR101685486B1 (ko) 2015-04-14 2016-12-13 현대자동차주식회사 내구성을 향상시킨 침탄 합금강 및 이의 제조방법
CN105062033B (zh) * 2015-07-16 2017-05-17 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 高容量有机‑无机复合储氢材料及其制备方法
WO2017145142A1 (en) 2016-02-25 2017-08-31 Nobio Ltd. Micro and nanoparticulate compositions comprising anti-microbially active groups
JP6522063B2 (ja) * 2017-08-10 2019-05-29 マクカイ メモリアル ホスピタル 脱毛症及び／又は毛髪色素脱失を治療するためのｐｅｄｆ由来のポリペプチドの使用
EP3675802A4 (en) 2017-08-30 2021-03-03 Nobio Ltd. COMPOSITIONS AND MEDICAL DEVICES CONTAINING ANTIMICROBIAL PARTICLES
FR3070974A1 (fr) * 2017-09-14 2019-03-15 Universite de Bordeaux Nouveau procede de stockage de l'hydrogene
JP7265521B2 (ja) * 2018-02-15 2023-04-26 三井・ダウポリケミカル株式会社 成形体用変性樹脂およびゴルフボール
CN111683975B (zh) * 2018-02-15 2023-03-28 三井—陶氏聚合化学株式会社 成型体用改性树脂以及高尔夫球
WO2021167140A1 (ko) * 2020-02-21 2021-08-26 한국가스공사 수소 저장 시스템 및 그의 제조 방법
CN113975401B (zh) * 2021-09-29 2023-09-22 中国科学院深圳先进技术研究院 一种医用储氢材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2323045C1 (ru) * 2007-03-12 2008-04-27 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Катализатор (варианты), способ его приготовления и процесс получения водорода из растворов гидридов
CN102030313A (zh) * 2010-11-26 2011-04-27 南开大学 一种有机物复合氨硼烷储氢材料及其制备方法
CN102180445A (zh) * 2011-04-11 2011-09-14 复旦大学 一种高容量储氢材料硼氢化对/间苯二胺的制备方法
US8029602B1 (en) * 2009-03-05 2011-10-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Chemical hydrogen storage materials having guanidinium borohydride

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4107099A (en) * 1977-02-10 1978-08-15 Ventron Corporation Borohydride exchange resins and their uses as reducing agents and in preparation of volatile metal hydrides
US4281086A (en) * 1978-12-11 1981-07-28 The University Of Illinois Foundation Polymer bound multidentate complexes
US5616796A (en) * 1995-04-14 1997-04-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Organoborane polyamine complexes and adhesive composition made therewith
US8535645B2 (en) * 2004-12-30 2013-09-17 Hadasit Medical Research Services & Development Limited Antimicrobial nanoparticulate additives forming non-leachable sustained antimicrobial polymeric compositions
WO2007035845A2 (en) * 2005-09-21 2007-03-29 Millennium Cell, Inc. Compositions and methods for hydrogen generation
CN100494225C (zh) * 2006-09-14 2009-06-03 上海交通大学 聚苯乙烯系金属交联树脂储氢材料
US8372947B2 (en) * 2006-10-03 2013-02-12 Georgia Tech Research Corporation Foldable hydrogen storage media and methods
WO2008094007A1 (en) * 2007-02-01 2008-08-07 Seoul National University Industry Foundation Polymer-metal hydride complexes containing aromatic group as hydrogen storage materials and a method of preparing the same
EP2158154A4 (en) * 2007-05-18 2012-06-13 Kanata Chemical Technologies Inc PROCESS FOR PRODUCING HYDROGEN FROM AMMONIA BORNE
US8562717B2 (en) * 2008-12-23 2013-10-22 David Michael Antonelli Metal hydrazide materials
CN101851540B (zh) * 2009-03-30 2014-04-16 财团法人工业技术研究院 具有高分子基材的固态氢燃料及其制造方法
US20120195823A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 The Regents Of The University Of California Novel Hydrogen Storage Materials
CN102838085B (zh) * 2012-09-18 2014-04-02 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 一种高容量高分子聚合物储氢材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2323045C1 (ru) * 2007-03-12 2008-04-27 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Катализатор (варианты), способ его приготовления и процесс получения водорода из растворов гидридов
US8029602B1 (en) * 2009-03-05 2011-10-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Chemical hydrogen storage materials having guanidinium borohydride
CN102030313A (zh) * 2010-11-26 2011-04-27 南开大学 一种有机物复合氨硼烷储氢材料及其制备方法
CN102180445A (zh) * 2011-04-11 2011-09-14 复旦大学 一种高容量储氢材料硼氢化对/间苯二胺的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6012872B2 (ja) 2016-10-25
CN102838085A (zh) 2012-12-26
US9234082B2 (en) 2016-01-12
KR101739498B1 (ko) 2017-06-08
KR20150052243A (ko) 2015-05-13
AU2013317452A1 (en) 2015-04-09
JP2015531418A (ja) 2015-11-02
CA2885357A1 (en) 2014-03-27
AU2013317452B2 (en) 2015-10-22
WO2014044146A1 (zh) 2014-03-27
BR112015005969A2 (pt) 2019-11-05
US20150191573A1 (en) 2015-07-09
EP2899156A4 (en) 2016-05-25
EP2899156A1 (en) 2015-07-29
CN102838085B (zh) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2595667C1 (ru) Макромолекулярный полимерный материал высокой емкости для хранения водорода и способ его получения
US10010861B2 (en) Polymeric amine based carbon dioxide adsorbents
CN109608636B (zh) 富含杂原子的三嗪基杯[4]芳烃聚合物、制备方法及其应用
CN102824895A (zh) 介孔受限功能化离子液体复合材料及其制备方法与应用
Xu et al. Preparation of polypropylene based hyperbranched absorbent fibers and the study of their adsorption of CO 2
CN110606940A (zh) 一种含咔唑结构单元的多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用
CN101816925A (zh) 一种用于co2吸附的有机无机杂化材料及其制备方法
CN109231344B (zh) 一种多胺类铀吸附材料及其制备方法
CN108409591B (zh) 一种星型羧酸基两性离子化合物及其制备方法和应用
CN105597705A (zh) 一种具有优异co2吸附与分离性能的超微孔共价三嗪骨架材料以及制备方法
JP7240633B2 (ja) Ｃｏ２吸脱着材
Ou et al. Highly efficient extraction of uranium (VI) from seawater by polyamidoxime/polyethyleneimine sponge
CN110563608B (zh) 氰基取代的聚乙烯亚胺类化合物及其应用
CN115260512B (zh) 直接合成单组分共价有机框架气凝胶的方法
CN114605602B (zh) 一种多级孔共价有机框架化合物及其制备方法与应用
CN114790295B (zh) 一种水凝胶及其制备方法与应用
KR101216020B1 (ko) 활성탄소의 표면처리 방법
CN114292415A (zh) 胺基化木质素的一步简易合成方法及应用
WO2013184162A1 (en) Porous polymer network materials
CN106986958A (zh) 一种吸附酸性气体的聚氨基酸离子液体的制备方法
CN110813260A (zh) 一种高效吸附低浓度氨气的多级孔聚合物固体酸的制备方法
Yin et al. Adsorption kinetics of Au (III) ions on a novel chelating resin silica-gel functionalized by an amino organophosphonic acid
Tian et al. Kinetic investigation of silica gel chemically modified by ethylenediamine bis (methylene phosphonic acid) for adsorption of Au (Iii)
KR101683775B1 (ko) 멜라민과 파라포름알데히드의 공유결합 유기 중합체 및 이를 함유하는 이산화탄소 흡착제
CN118217933A (zh) 一种高稳定低能耗的氨基功能化沸石分子筛的制备方法及应用