RU2793733C2 - Process for producing and regenerating hydrogen-carrier compounds - Google Patents

Process for producing and regenerating hydrogen-carrier compounds Download PDF

Info

Publication number
RU2793733C2
RU2793733C2 RU2020138333A RU2020138333A RU2793733C2 RU 2793733 C2 RU2793733 C2 RU 2793733C2 RU 2020138333 A RU2020138333 A RU 2020138333A RU 2020138333 A RU2020138333 A RU 2020138333A RU 2793733 C2 RU2793733 C2 RU 2793733C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
hydrogen carrier
producing
regenerating
silicon
Prior art date
Application number
RU2020138333A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020138333A (en
Inventor
Бенжамен БУРШЕ
Венсан ЛОМ
Реми Бенуа
Original Assignee
Хайсилабс, Сас
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 Хайсилабс, Сас filed Critical Хайсилабс, Сас
Publication of RU2020138333A publication Critical patent/RU2020138333A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2793733C2 publication Critical patent/RU2793733C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention proposes a process for producing a liquid siloxane hydrogen-carrier compound, including X, Y or Z reaction paths, comprising the following successive steps: obtaining a silicon dioxide based compound and/or a compound based on silicate and: in the case of reaction route X, carrying out a halogenation step silica-based compounds and/or silicate-based compounds to form silicon tetrahalide; carrying out a step of reducing silicon tetrahalide to obtain a halosilane, and carrying out a step of hydrolysing the halosilane to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound; in the case of reaction route Y, carrying out the step of reducing the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon to obtain silicon; carrying out a step of hydrohalogenating silicon to obtain a halosilane, and carrying out a step of hydrolysing the halosilane to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound; in the case of reaction route Z, carrying out the step of halogenating the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon tetrahalide; carrying out the stage of reduction of silicon tetrahalide to obtain silicon; carrying out a step of hydrohalogenating silicon to obtain a halosilane; and carrying out a step of hydrolysing the halosilane to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound. Also proposed are a method for regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound, a corresponding carbon-free liquid siloxane hydrogen carrier compound, a method for producing hydrogen using it, and using a liquid siloxane hydrogen carrier compound for storing and transporting hydrogen (variants).
EFFECT: improving the efficiency, productivity and economy of energy carriers.
29 cl, 6 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Настоящее изобретение относится к способу получение и регенерации силоксановых соединений-носителей водорода. Настоящее изобретение также относится к силоксановым соединениям-носителям водорода и к способу получения водорода из указанных силоксановых соединений-носителей водорода.The present invention relates to a process for the production and regeneration of siloxane hydrogen carrier compounds. The present invention also relates to hydrogen carrier siloxane compounds and to a process for producing hydrogen from said hydrogen carrier siloxane compounds.

Обеспечение способности источника хранить, транспортировать и выделять водород безопасным, удобным и экологически благоприятным образом и получение и хранение водорода эффективным, экономичным и безопасным образом, являются основными затруднениями, которые необходимо преодолеть для демократизации использования водорода в качестве энергоносителя.Ensuring the ability of a source to store, transport and release hydrogen in a safe, convenient and environmentally friendly manner, and producing and storing hydrogen in an efficient, economical and safe manner, are the main challenges to be overcome in order to democratize the use of hydrogen as an energy carrier.

В настоящее время водород в основном поставляют по трубопроводу, в трубных трейлерах в виде сжатого газа или в специальных цистернах в его сжиженной форме.At present, hydrogen is mainly supplied by pipeline, in pipe trailers in the form of compressed gas, or in special tanks in its liquefied form.

Обычно существует 6 путей поставки водорода: его можно транспортировать по трубопроводу в виде газа, его можно получить на месте использования, его можно транспортировать в виде сжатого газа в трубных трейлерах (например, как это раскрыто в WO 2013/109918 (А1)), его можно транспортировать в виде конденсированной жидкости в криогенных грузовиках-цистернах (например, как это раскрыто в WO 2011/141287 (А1)), его можно хранить в находящемся в твердом состоянии материале-носителе водорода и выделять на месте использования (например, как это раскрыто в WO 2009/080986 (А2)), и его можно хранить в находящемся в жидком состоянии материале - носителе водорода и выделять на месте использования.There are usually 6 ways to supply hydrogen: it can be transported through a pipeline as a gas, it can be obtained at the place of use, it can be transported as a compressed gas in pipe trailers (for example, as disclosed in WO 2013/109918 (A1)), it can be transported as a condensed liquid in cryogenic tank trucks (for example, as disclosed in WO 2011/141287 (A1)), it can be stored in a solid state hydrogen carrier material and recovered at the point of use (for example, as disclosed in WO 2009/080986 (A2)), and it can be stored in a liquid state hydrogen carrier material and recovered at the point of use.

Водород можно получить на месте использования двумя путями. Его можно получить на месте использования одним способом и непосредственно израсходовать в другом способе, его называют захваченным водородом. Другим путем получения на месте использования является электролиз воды, при котором водород получают из воды и электричества. Это может считаться получением экологически благоприятного водорода, если при этом используют возобновляемую энергию.Hydrogen can be obtained at the point of use in two ways. It can be obtained at the point of use in one way and directly consumed in another way, it is called captured hydrogen. Another way to produce at the point of use is the electrolysis of water, in which hydrogen is produced from water and electricity. This can be considered environmentally friendly hydrogen production if renewable energy is used.

В дополнение к вышеизложенным решениям задачи о поставках, которыми являются поставка криогенного и сжатого водорода, возникают альтернативные решения для получения водорода: использование носителей водорода. Носителями водорода являются находящиеся в твердом состоянии или в жидком состоянии материалы, которые обладают способностью хранить водород и выделять его при необходимости. Они обеспечивают преимущества для транспортировки или хранения по сравнению с вышеизложенными решениями задачи о поставках. Находящиеся в твердом состоянии носители включают гидриды металлов, в которых водород захвачен путем адсорбции в частицах металла, что приводит к образованию гидрида металла. В их число входит гидрид магния, который является стабильным при низком давлении и стандартной температуре, это делает удобными его транспортировку и хранение. При необходимости материал нагревают и происходит выделение газообразного водорода. Установлено, что решения с использованием находящихся в твердом состоянии материалов являются наиболее подходящими для проводимых в одном и том же месте обратимых процедур накопления энергии, полученной из возобновляемых источников энергии. В действительности, обращение с твердыми материалами является не таким удобным, как обращение с газообразными или жидкими материалами.In addition to the above solutions to the supply problem, which are the supply of cryogenic and compressed hydrogen, alternative solutions for hydrogen production arise: the use of hydrogen carriers. Hydrogen carriers are solid or liquid materials that have the ability to store hydrogen and release it when needed. They provide transportation or storage advantages over the above solutions to the supply problem. Solid state carriers include metal hydrides in which hydrogen is captured by adsorption to metal particles, resulting in the formation of a metal hydride. These include magnesium hydride, which is stable at low pressure and standard temperature, making it convenient to transport and store. If necessary, the material is heated and hydrogen gas is released. Solutions using solid state materials have been found to be the most suitable for in-situ reversible energy storage procedures derived from renewable energy sources. In fact, the handling of solid materials is not as convenient as the handling of gaseous or liquid materials.

Жидкими носителями водорода могут являться любые находящиеся в жидком состоянии материалы, способные выделять водород при конкретных условиях. Из числа жидких носителей водорода наиболее широко представленным является класс жидких органических носителей водорода (ЖОНВ). В ходе реакции, называющейся гидрированием, которая является каталитической реакцией, для протекания которой необходима подача энергии в виде тепла, водород химически связывается с жидким органическим носителем. Обычно носитель, которым является ненасыщенный и/или ароматический углеводород, такой как толуол, вступает в реакцию с водородом с образованием соответствующего насыщенного углеводорода, который транспортируют в жидком состоянии при стандартных температуре и давлении, как это описано, например, в WO 2014/082801 (А1) или WO 2015/146170 (А1). Хотя количество водорода, хранящегося в ЖОНВ, зависит от выхода реакции гидрирования, содержание водорода составляет вплоть до 7,2 мас. % водорода в пересчете на массу жидкого носителя. Затем водород выделяют из насыщенных углеводородов по реакции, называющейся дегидрированием, которая является каталитической реакцией, для протекания которой необходима подача энергии в виде тепла (обычно температура выше 300°C), вследствие эндотермической природы реакции. Для получения водорода по требованию тепло можно подвести с использованием электроэнергии, получаемой от энергосистемы (без проверки ее источника и влияния на окружающую среду) или тепло можно обеспечить путем сжигания части органического носителя.Liquid hydrogen carriers can be any materials in the liquid state capable of releasing hydrogen under specific conditions. Of the liquid hydrogen carriers, the class of liquid organic hydrogen carriers (LHOH) is the most widely represented. In a reaction called hydrogenation, which is a catalytic reaction that requires a supply of energy in the form of heat, hydrogen is chemically bonded to a liquid organic carrier. Typically, the carrier, which is an unsaturated and/or aromatic hydrocarbon, such as toluene, reacts with hydrogen to form the corresponding saturated hydrocarbon, which is transported in a liquid state at standard temperature and pressure, as described, for example, in WO 2014/082801 ( A1) or WO 2015/146170 (A1). Although the amount of hydrogen stored in the LEV depends on the yield of the hydrogenation reaction, the hydrogen content is up to 7.2 wt. % hydrogen, based on the weight of the liquid carrier. The hydrogen is then separated from the saturated hydrocarbons in a reaction called dehydrogenation, which is a catalytic reaction that requires energy in the form of heat (typically above 300° C.) due to the endothermic nature of the reaction. To produce hydrogen on demand, heat can be supplied using electricity from the grid (without verification of its source and environmental impact) or heat can be provided by burning part of the organic carrier.

Заявки на патенты WO 2010070001 (А1) и ЕР 2206679 (А1) относятся к способу получения водорода, включающий стадии а) реакции соединения (С), содержащего одну или большее количество групп Si-H, с источником фторид-ионов с получением таким образом водорода и побочного продукта (С1); и b) извлечения полученного водорода. Во всех примерах в качестве носителей водорода используют силаны; за исключением использования полиметилгидросилоксана ("ПГМС") в примере 12 и тетраметилдисилоксана в примере 16.Patent applications WO 2010070001 (A1) and EP 2206679 (A1) relate to a process for producing hydrogen, comprising the steps a) reacting a compound (C) containing one or more Si-H groups with a source of fluoride ions, thereby producing hydrogen and by-product (C1); and b) recovering the produced hydrogen. In all examples, silanes are used as hydrogen carriers; except for the use of polymethylhydrosiloxane ("PHMS") in example 12 and tetramethyldisiloxane in example 16.

Заявка на патент WO 2011098614 (А1) относится к способу получения водорода, включающий стадии: i) введения соединения (С), содержащего одну или большее количество групп Si-H, во взаимодействие с катализатором на основе фосфора в присутствии основания, в воде, использующейся в качестве растворителя, с получением таким образом водорода и побочного продукта (С1) без необходимости подачи какой-либо энергии (например, подачи тепла, электрической энергии и т.п.); и ii) извлечения полученного водорода. Во всех примерах в качестве носителей водорода используют силаны; тетраметилдисилоксан является единственным силоксансодержащим соединением, указанным в перечне возможных носителей водорода. В WO 2011098614 (А1) также раскрыта стадия с) повторного использования полученного побочного продукта (С1) вместе с ацилгалогенидом и введения полученного продукта во взаимодействие с гидридом металла с обеспечением таким образом регенерации соединения (С), где ацилгалогенидом является СН3С(=O)Cl и гидридом металла является LiAlH4.Patent application WO 2011098614 (A1) relates to a process for producing hydrogen comprising the steps of: i) reacting a compound (C) containing one or more Si-H groups with a phosphorus-based catalyst in the presence of a base, in water used as a solvent, thereby producing hydrogen and a by-product (C1) without the need to supply any energy (eg, supply heat, electric power, etc.); and ii) recovering the generated hydrogen. In all examples, silanes are used as hydrogen carriers; tetramethyldisiloxane is the only siloxane-containing compound listed in the list of possible hydrogen carriers. WO 2011098614 (A1) also discloses step c) reusing the resulting by-product (C1) together with the acyl halide and reacting the resulting product with a metal hydride, thereby regenerating the compound (C), where the acyl halide is CH 3 C(=O )Cl and the metal hydride is LiAlH 4 .

Заявка на патент WO 2010094785 (А1)) относится к способу получения водорода, включающий стадии: i) введения соединения (С), содержащего одну или большее количество групп Si-H, во взаимодействие с катализатором на основе амина в растворителе, выбранном из группы, включающей спирт или водный раствор, с получением таким образом водорода и побочного продукта (С1) без необходимости подачи какой-либо энергии (например, подачи тепла, электрической энергии и т.п.); и ii) извлечения полученного водорода. В большинстве примеров в качестве носителей водорода используют силаны; за исключением использования полиметилгидросилоксана ("ПГМС") в примере 12 и тетраметилдисилоксана в примере 16. В WO 2010094785 (А1) также раскрыта стадия с) повторного использования полученного побочного продукта (С1) вместе с ацилгалогенидом и введения полученного продукта во взаимодействие с гидридом металла с обеспечением таким образом регенерацию соединения (С), где ацилгалогенидом является СН3С(=O)Cl и гидридом металла является LiAlH4.Patent application WO 2010094785 (A1)) relates to a process for producing hydrogen comprising the steps of: i) reacting a compound (C) containing one or more Si-H groups with an amine-based catalyst in a solvent selected from the group, comprising an alcohol or an aqueous solution, thereby producing hydrogen and a by-product (C1) without the need to supply any energy (eg, supply heat, electric power, etc.); and ii) recovering the generated hydrogen. In most examples, silanes are used as hydrogen carriers; except for the use of polymethylhydrosiloxane ("PHMS") in Example 12 and tetramethyldisiloxane in Example 16. WO 2010094785 (A1) also discloses step c) reusing the resulting by-product (C1) together with the acyl halide and reacting the resulting product with a metal hydride with thus providing regeneration of the compound (C) wherein the acyl halide is CH 3 C(=O)Cl and the metal hydride is LiAlH 4 .

Хотя в WO 2010070001 (А1), ЕР 2206679 (Al), WO 2011098614 (А1) и WO 2010094785 (А1) уже представлено существенное достижение в области системы-носителя на основе водорода, которая обеспечивает выделение водорода по требованию, для указанных методик будут благоприятными улучшенная эффективность, производительность и экономичность; кроме того, поскольку во всем способе регенерации носителя на основе водорода, соответствующем WO 2011098614 (А1) и WO 2010094785 (А1), необходимо использование дорогостоящего восстановительного реагента - LiAlH4, использование которого приводит к получению побочного продукта - оксида алюминия, повторная обработка которого является энергоемкой (для проведения стадии электролиза необходимо большое количество электричества), приводит к загрязнениям и выделению диоксида углерода (СО2), монооксида углерода (СО), фторсодержащих выходящих потоков и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), все еще необходимо продолжение работ по разработке более экологически благоприятного и протекающего без выбросов углерода способа регенерации, применимого для носителя на основе водорода.Although WO 2010070001 (A1), EP 2206679 (Al), WO 2011098614 (A1) and WO 2010094785 (A1) have already presented a significant advance in the field of a hydrogen-based carrier system that provides hydrogen on demand, these techniques will be favorable improved efficiency, productivity and economy; in addition, since in the whole hydrogen-based carrier regeneration method according to WO 2011098614 (A1) and WO 2010094785 (A1), it is necessary to use an expensive reducing agent - LiAlH 4 , the use of which leads to the production of a by-product - alumina, the reprocessing of which is energy-intensive (a large amount of electricity is needed for the electrolysis step), leads to pollution and the release of carbon dioxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), fluorine-containing effluents and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), further work is still needed to develop more environmentally friendly a favorable and carbon-free regeneration method applicable to a hydrogen-based carrier.

Таким образом сохраняется необходимость в дополнительных улучшениях эффективности, производительности и экономичности таких чистых энергоносителей, предназначенных для самых разных случаев применения, таких как доставка водорода и строительство водородной инфраструктуры. Сохраняется необходимость в улучшениях, которые заключаются в обеспечении более существенного количества транспортируемого водорода, улучшенной эффективности, производительности и экономичности. Сохраняется особая необходимость в экологически благоприятных находящихся в жидком состоянии носителях водорода, которые способны выделять водород по требованию без необходимости дополнительной подачи энергии. Кроме того, сохраняется необходимость в интегрированном чистом способе, в котором в качестве ценного источника водорода не только можно использовать носители водорода, но их также можно получить без необходимости использования углеродсодержащего реагента и/или без выбросов углерода, и также регенерировать их из побочных продуктов, полученных при отделении водорода, экологически благоприятным образом и без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.Thus, there remains a need for further improvements in the efficiency, performance and economy of such clean energy carriers for a wide variety of applications such as hydrogen delivery and hydrogen infrastructure construction. There remains a need for improvements to provide a greater amount of transportable hydrogen, improved efficiency, productivity and economy. There remains a particular need for environmentally friendly liquid hydrogen carriers that are capable of releasing hydrogen on demand without the need for additional power supply. In addition, there remains a need for an integrated clean process in which not only can hydrogen carriers be used as a valuable source of hydrogen, but they can also be produced without the need for a carbonaceous reagent and/or without carbon emissions, and also recovered from the by-products obtained in the separation of hydrogen, in an environmentally friendly manner and without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

Согласно изобретению было обнаружено, что жидкие силоксановые соединения-носители водорода можно получить из соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на силиката без необходимости использования углеродсодержащего реагента и/или без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.According to the invention, it has been found that liquid hydrogen-carrying siloxane compounds can be obtained from a silica-based compound and/or a silicate-based compound without the need for a carbonaceous reactant and/or without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions.

В соответствии с настоящим изобретением соединение на основе диоксида кремния можно определить, как содержащее диоксид кремния соединение и/или смесь двух или большего количества указанных содержащих диоксид кремния соединений.In accordance with the present invention, a silica-based compound can be defined as a silica-containing compound and/or a mixture of two or more of said silica-containing compounds.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения соединение на основе диоксида кремния выбрано из числа следующих:In one embodiment of the present invention, the silica-based compound is selected from the following:

соединение на основе диоксида кремния родовой формулы SiO2⋅xH2O, [SiO2]n, где n больше или равно 2, илиa silica-based compound of the generic formula SiO 2 ⋅xH 2 O, [SiO 2 ] n , where n is greater than or equal to 2, or

- смесь двух или большего количества указанных соединений на основе диоксида кремния.- a mixture of two or more of these compounds based on silicon dioxide.

В соответствии с настоящим изобретением соединение на основе силиката можно определить, как содержащее силикат соединение и/или смесь двух или большего количества указанных содержащих силикат соединений.In accordance with the present invention, a silicate-based compound can be defined as a silicate-containing compound and/or a mixture of two or more of said silicate-containing compounds.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения соединение на основе силиката выбрано из числа следующих:In one embodiment of the present invention, the silicate-based compound is selected from the following:

соединение на основе силиката натрия или калия родовой формулы Na2xSiO2+x или K2xSiO2+x, в которой х обозначает целое число, равное от 0 до 2, или соединение на основе кремниевой кислоты родовой формулы [SiOx(OH)4-x]x, в которой х обозначает целое число, равное от 0 до 4, или родовой формулы [SiOx(OH)4-2x]n, в которой, если n=1, то х=0 или 1 и, если n=2,то х=1/2 или 3/2, илиa sodium or potassium silicate compound of the generic formula Na 2x SiO 2+x or K 2x SiO 2+x , in which x is an integer from 0 to 2, or a silicic acid compound of the generic formula [SiO x (OH) 4-x ] x , in which x is an integer from 0 to 4, or the generic formula [SiO x (OH) 4-2x ] n , in which if n=1, then x=0 or 1 and, if n=2, then x=1/2 or 3/2, or

соединение на основе силиката, обладающее полимерной структурой, такое как дисиликат-ион, обладающий структурой (Si2O7)6-, или макроанион, обладающий родовой структурой [SiO3 2-]n, [Si4O11 6]n или [Si2O5 2-]n, где n больше или равно 2, илиa silicate-based compound having a polymer structure, such as a disilicate ion having the structure (Si 2 O 7 ) 6- , or a macroanion having the generic structure [SiO 3 2- ] n , [Si 4 O 11 6 ] n or [ Si 2 O 5 2- ]n, where n is greater than or equal to 2, or

- смесь двух или большего количества указанных соединений на основе силиката.- a mixture of two or more of these compounds based on silicate.

Согласно изобретению также было обнаружено, что жидкие силоксановые соединения-носители водорода можно регенерировать без необходимости использования углеродсодержащего реагента и/или без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.According to the invention, it has also been found that liquid siloxane hydrogen carrier compounds can be regenerated without the need for a carbon-containing reagent and/or without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions.

Наиболее важные преимущества способов получения/регенерации, предлагаемых в настоящем изобретении, заключаются в возможности их проведения в непрерывном режиме; такие непрерывные способы также можно проводить без необходимости добавления исходных веществ и/или без выбросов побочных продуктов.The most important advantages of the production/regeneration processes of the present invention are that they can be carried out continuously; such continuous processes can also be carried out without the need to add starting materials and/or without emitting by-products.

Согласно изобретению также было обнаружено, что путем использования некоторых жидких силоксановых соединений-носителей водорода,According to the invention it has also been found that by using certain liquid hydrogen carrier siloxane compounds,

- можно получить водород в больших количествах, с высокими выходами, за очень непродолжительное время и при очень небольших производственных расходах, без затрат энергии на его выделение; и- it is possible to obtain hydrogen in large quantities, with high yields, in a very short time and at very low production costs, without the expenditure of energy for its release; And

- можно получить указанные силоксановые соединения-носители водорода без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода, с сохранением энергии и повторным использованием побочных продуктов, образовавшихся при получении водорода.- it is possible to obtain said siloxane hydrogen-carrying compounds without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions, with energy conservation and reuse of by-products formed during hydrogen production.

Термин "соединение-носитель водорода" можно понимать, как означающий химическое соединение, способное хранить водород, переносить водород и выделять водород по требованию; особенностью соединений-носителей водорода, предлагаемых в настоящем изобретении, является то, что они могут хранить/переносить/выделять водород без необходимости подачи энергии (например, подачи тепла, электрической энергии и т.п.).The term "hydrogen carrier compound" can be understood to mean a chemical compound capable of storing hydrogen, carrying hydrogen, and releasing hydrogen on demand; a feature of the hydrogen carrier compounds of the present invention is that they can store/transport/release hydrogen without the need for an energy supply (eg, heat, electricity, etc.).

Способ получения жидких силоксановых соединений-носителей водородаMethod for obtaining liquid siloxane compounds-carriers of hydrogen

Настоящее изобретение относится к способу получения жидких силоксановых соединений-носителей водорода из соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката без необходимости использования углеродсодержащего реагента и/или без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.The present invention relates to a process for preparing liquid siloxane hydrogen carrier compounds from a silica-based compound and/or a silicate-based compound without the need for a carbonaceous reactant and/or without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions.

Хотя соединение на основе диоксида кремния и/или силиката (В), определенное ниже в настоящем изобретении, является предпочтительным источником для исходного вещества, предназначенного для способа получения жидких силоксановых соединений-носителей водорода, предлагаемых в настоящем изобретении, в качестве источника для исходного вещества, предназначенного для способа получения жидких силоксановых соединений-носителей водорода, можно с успехом использовать содержащие диоксид кремния и/или другие силикаты минералы, такие как, например, циркон, жад, слюда, кварц, кристобалит, песок и т.п. Для задач настоящего изобретения и прилагаемой формулы изобретения предпочтительно, если соединением на основе диоксида кремния и/или силиката (В) является соединение на основе диоксида кремния и/или соединение на основе силиката, полученное путем гидролитического окисления силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода.Although the silica and/or silicate-based compound (B) defined below in the present invention is the preferred source for the starting material for the method for producing liquid hydrogen-carrying siloxane compounds of the present invention as the source for the starting material, for the process for preparing liquid hydrogen-carrying siloxane compounds, minerals containing silica and/or other silicates, such as, for example, zircon, jade, mica, quartz, cristobalite, sand, and the like, can be advantageously used. For the purposes of the present invention and the appended claims, it is preferable if the silica and/or silicate-based compound (B) is a silica-based compound and/or a silicate-based compound obtained by hydrolytic oxidation of a hydrogen carrier siloxane compound(s).

Способ регенерации силоксановых соединений-носителей водорода Настоящее изобретение также относится к способу регенерации жидких силоксановых соединений-носителей водорода, указанный способ включает стадию гидролитического окисления силоксановых соединений-носителей водорода для получения водорода и соединения на основе диоксида кремния и/или силиката (В), и стадию превращения указанного соединения на основе диоксида кремния и/или силиката (В) в жидкие силоксановые соединения-носители водорода, в указанном способе не требуется использование углеродсодержащего реагента и/или он протекает без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.Method for Regeneration of Hydrogen Carrier Siloxane Compounds The present invention also relates to a method for regenerating liquid hydrogen carrier siloxane compounds, said method comprising a step of hydrolytically oxidizing hydrogen carrier siloxane compounds to produce hydrogen and a silica and/or silicate-based compound (B), and the step of converting said silica and/or silicate-based compound (B) into liquid hydrogen-carrying siloxane compounds, said process does not require the use of a carbonaceous reagent and/or proceeds without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions.

Получение и регенерация жидких силоксановых соединений-носителей водорода, предлагаемых в настоящем изобретении, дополнительно подробно описаны и разъяснены в приведенном ниже описании. Успешная разработка соответствующих способов, не требующих использование углеродсодержащего реагента и/или протекающих без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода, представляет собой важное достижение в области водородной энергии, транспортировки водорода и использования водорода в автомобильной промышленности.The preparation and recovery of the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of the present invention are further detailed and explained in the description below. The successful development of suitable processes that do not require the use of a carbonaceous reactant and/or proceed without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions, represents an important advance in the field of hydrogen energy, hydrogen transport and the use of hydrogen in the automotive industry.

Силоксановые соединения-носители водородаSiloxane Hydrogen Carrier Compounds

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода выбраны из числа приведенных ниже соединений.In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds are selected from the following compounds.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение также относится к жидким силоксановым соединениям-носителям водорода, содержащим одно или большее количество звеньев формулы (I):In one embodiment, the present invention also relates to liquid siloxane hydrogen carrier compounds containing one or more units of formula (I):

Figure 00000001
Figure 00000001

в которой n обозначает целое число (означает количество повторяющихся звеньев), большее или равное 1, предпочтительно большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4. В одном варианте осуществления настоящего изобретения n меньше или равно 500, например, меньше или равно 50.wherein n is an integer (means the number of repeat units) greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 2, such as greater than or equal to 3, or even greater than or equal to 4. In one embodiment of the present invention, n is less than or equal to 500, such as , less than or equal to 50.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают циклической или линейной химической структурой. Такие соединения обладают существенными преимуществами по сравнению с их поли(гидрометил)силоксановыми аналогами (ROMenHnSinOnR'). Так, например, поли(бис(гидро))силоксан может выделять более, чем в два раза большее количество газообразного водорода, чем поли(гидрометил)силоксан (ровно в 2,61 раза больше при такой же массе). Кроме того, поли(бис(гидро))силоксановые соединения можно повторно переработать при полном отсутствии выбросов углерода (при их использовании в способах получения водорода и получения/регенерации силоксанов, предлагаемых в настоящем изобретении) в отличие от аналогов, содержащих углеродные фрагменты в их основной цепи.In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a cyclic or linear chemical structure. Such compounds have significant advantages over their poly(hydromethyl)siloxane counterparts (ROMe n H n Si n O n R'). For example, poly(bis(hydro))siloxane can release more than twice as much hydrogen gas as poly(hydromethyl)siloxane (exactly 2.61 times more for the same mass). In addition, poly(bis(hydro))siloxane compounds can be recycled with no carbon emissions (when used in the processes of hydrogen production and production/regeneration of siloxanes proposed in the present invention), unlike analogues containing carbon fragments in their main chains.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидким силоксановым соединением-носителем водорода формулы (I) является линейное соединение, например, линейное соединение формулы ROH2nSinOnR', в которой n обозначает целое число, большее или равное 1, предпочтительно большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4, R и R' предпочтительно могут быть выбраны из числа следующих: Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu, Ph и/или SiR''3, где R'' выбран из числа следующих: Н, Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu и/или Ph. В одном варианте осуществления настоящего изобретения n меньше или равно 500, например, меньше или равно 50.In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compound of formula (I) is a linear compound, for example, a linear compound of formula ROH 2n Si n O n R', wherein n is an integer greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 2, for example, greater than or equal to 3 or even greater than or equal to 4, R and R' can preferably be selected from among the following: Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu, Ph and/or SiR'' 3 where R '' is selected from among the following: H, Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu and/or Ph. In one embodiment of the present invention, n is less than or equal to 500, such as less than or equal to 50.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения жидким силоксановым соединением-носителем водорода формулы (I) является линейное соединение, например, линейное соединение формулы ROH2nSinOnR', в которой n обозначает целое число, большее или равное 1, предпочтительно большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4, где радикалы R и R' не содержат углерод; предпочтительно, если R и R' выбраны из числа радикалов, определенных в предыдущем абзаце, где радикалы R и R' не содержат углерод; наиболее предпочтительно, если R и R' обозначают SiH3. В одном варианте осуществления настоящего изобретения n меньше или равно 500, например, меньше или равно 50.In a preferred embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compound of formula (I) is a linear compound, for example a linear compound of the formula ROH 2n Si n O n R', wherein n is an integer greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 2, for example, greater than or equal to 3 or even greater than or equal to 4, where the radicals R and R' do not contain carbon; preferably, if R and R' are selected from among the radicals defined in the previous paragraph, where the radicals R and R' do not contain carbon; most preferably R and R' are SiH 3 . In one embodiment of the present invention, n is less than or equal to 500, such as less than or equal to 50.

В случае линейных силоксановых соединений-носителей водорода выбирают соединения, содержащие на конце цепи не содержащий углерод радикал (например, SiH3), поскольку это обеспечивает многочисленные преимущества (по сравнению с другими соединениями, содержащими на конце цепи содержащие углерод радикалы, такие как, например, SiMe3):In the case of linear siloxane hydrogen carrier compounds, compounds containing a carbon-free radical at the end of the chain (eg SiH 3 ) are chosen because this provides numerous advantages (compared to other compounds containing carbon-containing radicals at the end of the chain, such as, for example, , SiMe 3 ):

- более низкая молекулярная масса, обеспечивающая более высокую массовую эффективность силоксанового соединения, это означает более высокое отношение массы водорода, содержащегося в соединении, к полной молекулярной массе соединения,- lower molecular weight, providing a higher mass efficiency of the siloxane compound, this means a higher ratio of the mass of hydrogen contained in the compound to the total molecular weight of the compound,

- прямое и протекающее без каких-либо выбросов углерода повторное использование соединений, содержащих на конце цепи SiH3, в отличие от соединений, содержащих на конце цепи, например, SiMe3, поскольку H3SiCl является побочным продуктом, образующимся при проведении способа регенерации (см. стадию 4), который поэтому является ценным и при этом не требуется добавление извне исходного вещества для его регенерации.- direct and carbon-free reuse of compounds containing SiH 3 at the end of the chain, in contrast to compounds containing at the end of the chain, for example, SiMe 3 , since H 3 SiCl is a by-product formed during the regeneration process ( see step 4), which is therefore valuable and does not require the addition of an external starting material for its regeneration.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода не содержат атомы углерода. Однако для задач настоящего изобретения и прилагаемой формулы изобретения и для того, чтобы избежать чрезмерного ограничения объема настоящего изобретения, авторы настоящего изобретения используют выражение "без существенных выбросов углерода", чтобы допустить наличие некоторых выбросов углерода; например, силоксановые соединения-носители водорода, предлагаемые в настоящем изобретении, могут содержать углерод при условии, что соответствующее содержание углерода в указанных силоксановых соединениях-носителях водорода составляет менее 25 мас. %. Указанное содержание углерода можно рассчитать путем определения отношения молекулярной массы (выраженной в г/моль) всех атомов углерода, содержащихся в силоксановом соединении-носителе водорода, к полной молекулярной массе (выраженной в г/моль) силоксанового соединения-носителя водорода. В одном варианте осуществления настоящего изобретения содержание углерода составляет менее 10 мас. %, предпочтительно менее 5 мас. %, например, менее 2 мас. % или еще более предпочтительно, если оно равно 0 мас. %.In a preferred embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds do not contain carbon atoms. However, for the purposes of the present invention and the appended claims, and in order to avoid unduly limiting the scope of the present invention, the inventors of the present invention use the expression "without significant carbon emissions" to allow for some carbon emissions; for example, the hydrogen carrier siloxane compounds of the present invention may contain carbon, provided that the corresponding carbon content of said hydrogen carrier siloxane compounds is less than 25 wt. %. Said carbon content can be calculated by determining the ratio of the molecular weight (expressed in g/mol) of all carbon atoms contained in the hydrogen carrier siloxane compound to the total molecular weight (expressed in g/mol) of the hydrogen carrier siloxane compound. In one embodiment of the present invention, the carbon content is less than 10 wt. %, preferably less than 5 wt. %, for example, less than 2 wt. % or even more preferably if it is equal to 0 wt. %.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения:In a preferred embodiment of the present invention:

- если жидкие силоксановые соединения-носители водорода не содержат углерод, то выбросы углерода отсутствуют, и- if the liquid siloxane hydrogen carriers do not contain carbon, then there are no carbon emissions, and

- если силоксановые соединения-носители водорода содержат углерод, то соответствующие выбросы углерода будут составлять менее 0,924 кг СО2 в пересчете на 1 кг полученного и/или регенерированного силоксанового соединения-носителя водорода, предпочтительно менее 0,462, более предпочтительно менее 0,231, например, менее 0,1 или даже менее 0,05 кг CO2.- if the siloxane hydrogen carrier compounds contain carbon, then the corresponding carbon emissions will be less than 0.924 kg of CO 2 in terms of 1 kg of produced and/or regenerated siloxane hydrogen carrier compound, preferably less than 0.462, more preferably less than 0.231, for example, less than 0 .1 or even less than 0.05 kg CO 2 .

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения жидким силоксановым соединением-носителем водорода формулы (I) является циклическое соединение, например, циклическое соединение формулы H2nSinOn, в которой n обозначает целое число, большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4. В одном варианте осуществления настоящего изобретения n меньше или равно 500, например, меньше или равно 32, например, меньше или равно 17.In a preferred embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compound of formula (I) is a cyclic compound, for example a cyclic compound of the formula H 2n Si n O n , wherein n is an integer greater than or equal to 2, such as greater than or equal to 3 or even greater than or equal to 4. In one embodiment of the present invention, n is less than or equal to 500, such as less than or equal to 32, such as less than or equal to 17.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода включают одно из определенных выше силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I).In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds comprise one of the siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) defined above.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода включают смесь двух или большего количества любых из определенных выше силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I).In another embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds comprise a mixture of two or more of any of the above-defined siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I).

В этом варианте осуществления с использованием "смеси", если линейные силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) представляют собой вещества, содержащиеся в наибольшем количестве в пересчете на массу смеси (т.е. их содержание составляет более 50 мас. %), то предпочтительно ограничить количество циклических силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) в смеси до составляющего менее 20 мас. %, например, менее 10 мас. %; в одном варианте осуществления предпочтительно, если в указанной смеси может содержаться более 0,01 мас. % или даже более 0,1 мас. % циклических силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I).In this embodiment, using a "mixture", if the linear siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) are the substances contained in the largest amount, based on the weight of the mixture (i.e., their content is more than 50 wt.%), then it is preferable to limit the amount of cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) in the mixture to less than 20 wt. %, for example, less than 10 wt. %; in one embodiment, preferably, if the specified mixture may contain more than 0.01 wt. % or even more than 0.1 wt. % cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I).

В этом варианте осуществления с использованием "смеси", если циклические силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) представляют собой вещества, содержащиеся в наибольшем количестве в пересчете на массу смеси (т.е. их содержание составляет более 50 мас. %), то предпочтительно ограничить количество линейных силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) в смеси до составляющего менее 20 мас. %, например, менее 10 мас. %; предпочтительно, если в указанной смеси может содержаться 0,01 мас. % или даже 0,1 мас. % линейных силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I).In this embodiment, using a "mixture", if the cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) are the substances contained in the largest amount, based on the weight of the mixture (i.e., their content is more than 50 wt.%), then it is preferable to limit the amount of linear siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) in the mixture to less than 20 wt. %, for example, less than 10 wt. %; preferably, if the specified mixture may contain 0.01 wt. % or even 0.1 wt. % linear siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают динамической вязкостью при температуре, равной 20°C, и давлении, равном 1,01325×105 Па, равной от 0,1 до 10000 мПа⋅с. В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают динамической вязкостью при температуре, равной 20°C, и давлении, равном 1,01325×105 Па, равной от 0,2 до 50 мПа⋅с. Динамическую вязкость силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) при температуре, равной 20°C, и давлении, равном 1,01325×105 Па, можно определить в соответствии с любой подходящей методикой; например, ее можно определить в соответствии со стандартом ISO 1628-1.In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a dynamic viscosity at a temperature of 20° C. and a pressure of 1.01325×10 5 Pa, from 0.1 to 10,000 mPa.s. In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a dynamic viscosity at a temperature of 20° C. and a pressure of 1.01325×10 5 Pa, equal to 0.2 to 50 mPa.s. The dynamic viscosity of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I) at a temperature of 20° C. and a pressure of 1.01325×10 5 Pa can be determined according to any suitable technique; for example, it can be defined according to the ISO 1628-1 standard.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения молекулярная масса жидких циклических силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) может находиться в диапазоне от 130 до 800 г/моль. Молекулярную массу силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) можно определить в соответствии с любой подходящей методикой; например, ее можно определить с помощью ГХ-МС (газовая хроматография - масс-спектрометрия), например, путем анализа с помощью ГХ-МС, проводимого с использованием прибора Agilent GC/MSD 5975С.In one embodiment of the present invention, the molecular weight of the liquid cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) may range from 130 to 800 g/mol. The molecular weight of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I) can be determined according to any suitable technique; for example, it can be determined using GC-MS (gas chromatography - mass spectrometry), for example, by analysis using GC-MS, carried out using the instrument Agilent GC/MSD 5975C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения среднечисловая молекулярная масса (Mn) и/или молекулярно-массовое распределение (D) жидких линейных силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) может находиться в диапазоне от 64 до 30000 г/моль и от 1,1 до 50 соответственно. Среднечисловую молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение линейных силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) можно определить в соответствии с любой подходящей методикой; например, их можно определить в соответствии со стандартом ISO 16014.In one embodiment of the present invention, the number average molecular weight (M n ) and/or molecular weight distribution (D) of the liquid linear siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) may range from 64 to 30,000 g/mol and from 1.1 up to 50 respectively. The number average molecular weight and molecular weight distribution of the linear siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) can be determined according to any suitable technique; for example, they can be defined according to the ISO 16014 standard.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения по данным анализа с помощью ИК-ФС (инфракрасная Фурье-спектроскопия) жидкие циклические силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают характеристической интенсивной и узкой полосой поглощения в диапазоне от 800 до 1000 см-1 соответствующей звеньям SiH2. В одном варианте осуществления настоящего изобретения циклических силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) обладают характеристической интенсивной и узкой полосой поглощения в диапазоне от 850 до 950 см-1.In one embodiment of the present invention, liquid cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a characteristic strong and narrow absorption band in the range of 800 to 1000 cm -1 corresponding to SiH units, as determined by FTIR analysis. 2 . In one embodiment of the present invention, the cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a characteristic intense and narrow absorption band in the range of 850 to 950 cm -1 .

В одном варианте осуществления настоящего изобретения по данным анализа с помощью 1Н ЯМР (ядерный магнитный резонанс), проводимом в CDCl3 при 25°C, жидкие циклические силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают характеристическим резонансным сигналом в диапазоне от 4,5 до 4,9 част./млн, соответствующим звеньям SiH2O, как это показано на фиг. 4. Анализ с помощью 1Н ЯМР можно провести с использованием любого подходящего спектрометра, например, спектрометра Bruker, 400 МГц.In one embodiment of the present invention, according to analysis using 1 H NMR (nuclear magnetic resonance) conducted in CDCl 3 at 25°C, liquid cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a characteristic resonance signal in the range of 4.5 up to 4.9 ppm corresponding to the SiH 2 O units, as shown in FIG. 4. 1 H NMR analysis can be performed using any suitable spectrometer, such as a Bruker spectrometer, 400 MHz.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения по данным анализа с помощью 29Si ЯМР, проводимом в CDCl3 при 25°C, жидкие циклические силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают характеристическим резонансным сигналом в диапазоне от -45 до -50 част./млн, соответствующим звеньям SiH2O, как это показано на фиг. 5. Анализ с помощью 29Si ЯМР можно провести с использованием любого подходящего спектрометра, например, спектрометра Bruker, 400 МГц.In one embodiment of the present invention, according to analysis using 29 Si NMR conducted in CDCl 3 at 25°C, liquid cyclic siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a characteristic resonance signal in the range from -45 to -50 ppm./ ppm, corresponding to the units of SiH 2 O, as shown in Fig. 5. 29 Si NMR analysis can be performed using any suitable spectrometer, such as a Bruker spectrometer, 400 MHz.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают показателем преломления при температуре, равной 20°C, и длине волны, равной 589 нм, равном от 1 до 2. В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают показателем преломления при температуре, равной 20°C, и длине волны, равной 589 нм, равном от 1,2 до 1,5. Показатель преломления силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) можно определить в соответствии с любой подходящей методикой; например, его можно определить в соответствии со стандартом ASTM D1218.In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a refractive index at a temperature of 20° C. and a wavelength of 589 nm of 1 to 2. In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane compounds -hydrogen carriers of formula (I) have a refractive index at a temperature of 20° C. and a wavelength of 589 nm of 1.2 to 1.5. The refractive index of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I) can be determined according to any suitable technique; for example, it can be determined according to ASTM D1218.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают температурой кипения при давлении, равном 1,01325×105 Па, равной от 30 до 500°C, например, от 50 до 500°C, например, температурой кипения, равной от 50 до 150°C. Температуру кипения жидких силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) можно определить в соответствии с любой подходящей методикой; например, ее можно определить в соответствии со стандартом ISO 918.In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a boiling point at a pressure equal to 1.01325×10 5 Pa, equal to from 30 to 500°C, for example, from 50 to 500°C, for example, boiling point of 50 to 150°C. The boiling point of the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) can be determined according to any suitable technique; for example, it can be defined according to the ISO 918 standard.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) обладают температурой вспышки, равной от 50 до 500°C. Температуру вспышки силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) можно определить в соответствии с любой подходящей методикой; например, ее можно определить в соответствии со стандартом ISO 3679.In one embodiment of the present invention, the liquid siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) have a flash point of 50 to 500°C. The flash point of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I) can be determined according to any suitable technique; for example, it can be defined according to the ISO 3679 standard.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) выбраны из числа циклических силоксановых соединений, описывающихся формулойIn one embodiment of the present invention, the liquid hydrogen carrier siloxane compounds of formula (I) are selected from among the cyclic siloxane compounds represented by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

в которой n обозначает целое число (означает количество повторяющихся звеньев), большее или равное 1, предпочтительно большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4. В одном варианте осуществления настоящего изобретения n меньше или равно 500, например, меньше или равно 32, например, меньше или равно 17. В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода включают любую смесь двух или большего количества указанных жидких циклических силоксановых соединений.wherein n is an integer (means the number of repeat units) greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 2, such as greater than or equal to 3, or even greater than or equal to 4. In one embodiment of the present invention, n is less than or equal to 500, such as , less than or equal to 32, for example, less than or equal to 17. In one embodiment of the present invention, the liquid hydrogen-carrying siloxane compounds comprise any mixture of two or more of said liquid cyclic siloxane compounds.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) выбраны из числа линейных силоксановых соединений, описывающихся формулойIn one embodiment of the present invention, the liquid hydrogen carrier siloxane compounds of formula (I) are selected from linear siloxane compounds having the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

в которой n обозначает целое число, большее или равное 1, предпочтительно большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4. В одном варианте осуществления настоящего изобретения n меньше или равно 500, например, меньше или равно 50. В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкие силоксановые соединения-носители водорода включают любую смесь двух или большего количества указанных жидких линейных силоксановых соединений.in which n is an integer greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 2, such as greater than or equal to 3, or even greater than or equal to 4. In one embodiment of the present invention, n is less than or equal to 500, such as less than or equal to 50. In one embodiment of the present invention, the liquid hydrogen-carrying siloxane compounds comprise any mixture of two or more of said liquid linear siloxane compounds.

В соответствии с настоящим изобретением силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) являются жидкими (при нормальных температуре и давлении (НТД); например, при температуре, равной 20°C, и абсолютном давлении, равном 1,01325×105 Па.In accordance with the present invention, the siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) are liquid (at normal temperature and pressure (NTP); for example, at a temperature of 20° C. and an absolute pressure of 1.01325×10 5 Pa.

Настоящее изобретение также относится к соединениям-носителям водорода, включающим смесь силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) и воды. Для способа получения водорода, предлагаемого в настоящем изобретении, указанная вода считается реагентом. Предпочтительно, если вода может быть выбрана из числа разных источников, таких как, например, пресная вода, проточная вода, водопроводная вода, соленая вода, деионизированная вода и/или дистиллированная вода.The present invention also relates to hydrogen carrier compounds comprising a mixture of siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) and water. For the method for producing hydrogen, proposed in the present invention, the specified water is considered a reagent. Preferably, the water may be selected from a number of different sources such as, for example, fresh water, running water, tap water, salt water, deionized water and/or distilled water.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов и воды характеризуется молярным отношением вода/звенья [SiOH2], которое больше или равно 0,1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов и воды характеризуется молярным отношением вода/звенья [SiOH2], которое составляет от 2 до 10, например, от 2 до 2,5. Так, например, в случае полигидросилоксана "ПГС" соответствующая смесь вода/ПГС будет характеризоваться значением молярного отношения, рассчитанного как отношение Н2О/ПГС=(mH2O/MH2O)/(mПГС/MSiH2O)=(mH2O/18)/(mПГС/46,11).In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes and water is characterized by a water/[SiOH 2 ] molar ratio greater than or equal to 0.1. In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes and water is characterized by a molar ratio of water/units [SiOH 2 ], which is from 2 to 10, for example, from 2 to 2.5. So, for example, in the case of polyhydrosiloxane "PGS", the corresponding mixture of water/PGS will be characterized by the value of the molar ratio, calculated as the ratio H 2 O/PGS=(m H2O /M H2O )/(m PGS /M SiH2O )=(m H2O / 18)/(m PGS /46.11).

Настоящее изобретение также относится к соединениям-носителям водорода, включающим смесь силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) и по меньшей мере один инициатор выделения водорода, и воду. Для способа получения водорода, предлагаемого в настоящем изобретении, указанный инициатор выделения водорода считается реагентом. На тип инициатора выделения водорода, который можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, не налагаются ограничения при условии, что он способствует протеканию гидролитического окисления силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I); и таким образом, реакции силоксана, приводящей к соответствующему выделению водорода. Так, например, в качестве инициатора выделения водорода можно с успехом использовать любое соединение, которое способствует протеканию гидролитического окисления силоксана.The present invention also relates to hydrogen carrier compounds comprising a mixture of siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) and at least one hydrogen evolution initiator, and water. For the hydrogen production process of the present invention, said hydrogen evolution initiator is considered a reactant. The type of hydrogen evolution initiator that can be used in accordance with the present invention is not limited as long as it promotes hydrolytic oxidation of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I); and thus the reaction of the siloxane leading to the corresponding evolution of hydrogen. Thus, for example, any compound that promotes the hydrolytic oxidation of the siloxane can be successfully used as the hydrogen evolution initiator.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения инициатор выделения водорода выбран из группы, включающей одно или большее количество соединений, указанных в приведенном ниже перечне:In one embodiment of the present invention, the hydrogen evolution initiator is selected from the group consisting of one or more of the compounds listed below:

- неорганическое основание; например, неорганическим основанием может являться гидроксид щелочного или щелочноземельного металла, такой как гидроксид калия или гидроксид натрия, особенно предпочтительным является гидроксид натрия;- inorganic base; for example, the inorganic base may be an alkali or alkaline earth metal hydroxide such as potassium hydroxide or sodium hydroxide, sodium hydroxide is particularly preferred;

- соединение, способное выделять нуклеофильный реагент, обеспечивающий протекание гидролитического окисления силоксанового соединения-носителя водорода, такое как, например, соединение формулы RR'R''R'''ZY, в которой Z обозначает N или Р, Y обозначает ОН, F, Cl или Br, и R, R', R'' и R''' предпочтительно могут выбраны группы, включающей С115-алкил или C610-арил, где R, R', R'', R''' являются одинаковыми или разными;- a compound capable of releasing a nucleophilic reagent allowing hydrolytic oxidation of a siloxane hydrogen carrier compound, such as, for example, a compound of the formula RR'R''R'''ZY, in which Z is N or P, Y is OH, F, Cl or Br, and R, R', R'' and R''' may preferably be selected from the group comprising C 1 -C 15 -alkyl or C 6 -C 10 -aryl, where R, R', R'', R''' are the same or different;

- гомогенный металлоорганический катализатор, способный содействовать протеканию гидролитического окисления силоксанового соединения-носителя водорода, такой как, например, металлоорганические комплексы на основе железа, рутения, рения, родия, меди, хрома, иридия, цинка и/или вольфрама и т.п.; иa homogeneous organometallic catalyst capable of promoting the hydrolytic oxidation of the siloxane hydrogen carrier compound, such as, for example, organometallic complexes based on iron, ruthenium, rhenium, rhodium, copper, chromium, iridium, zinc and/or tungsten, and the like; And

- гетерогенный катализатор, способный содействовать протеканию гидролитического окисления силоксанового соединения-носителя водорода, такой как, например, наночастицы металлов, [М/AlO(ОН), М=Pd, Au, Rh, Ru и Cu], Pd/C и/или любой из указанных выше металлов, предпочтительно закрепленный на неорганической подложке.- a heterogeneous catalyst capable of promoting the hydrolytic oxidation of a siloxane hydrogen carrier compound, such as, for example, metal nanoparticles, [M/AlO(OH), M=Pd, Au, Rh, Ru and Cu], Pd/C and/or any of the above metals, preferably supported on an inorganic substrate.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения инициатор выделения водорода выбран из числа не содержащих углерод инициаторов выделения водорода, например, им является гидроксид натрия.In one embodiment of the present invention, the hydrogen evolution initiator is selected from carbon-free hydrogen evolution initiators, for example, it is sodium hydroxide.

Настоящее изобретение также относится к соединениям-носителям водорода, включающим смесь силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I), воды, инициатора выделения водорода, определенного выше, и катализатора С. Для способа получения водорода, предлагаемого в настоящем изобретении, указанный катализатор С считается реагентом. На тип катализатора С, который можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, не налагаются ограничения при условии, что он улучшает кинетику гидролитического окисления силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) (т.е. увеличивает скорость, с которой происходит выделение водорода); и таким образом, реакции смеси вода/силоксан/инициатор выделения водорода/катализатор С, приводящей к соответствующему выделению водорода. Так, например, в качестве в качестве катализатора С можно с успехом использовать любое соединение, которое существенно улучшает кинетику гидролитического окисления силоксана.The present invention also relates to hydrogen carrier compounds comprising a mixture of siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I), water, a hydrogen evolution initiator as defined above, and catalyst C. For the hydrogen production process of the present invention, said catalyst C is considered a reactant . The type of catalyst C that can be used in accordance with the present invention is not limited as long as it improves the hydrolytic oxidation kinetics of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I) (i.e., increases the rate at which hydrogen evolution occurs); and thus the reaction of the mixture of water/siloxane/hydrogen evolution initiator/catalyst C resulting in a corresponding evolution of hydrogen. Thus, for example, any compound that significantly improves the kinetics of the hydrolytic oxidation of the siloxane can be advantageously used as catalyst C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения катализатор С выбран из группы, включающей одно или большее количество соединений, указанных в приведенном ниже перечне:In one embodiment of the present invention, Catalyst C is selected from the group consisting of one or more of the following compounds:

- катализатор на основе фосфора (например, катализатор на полимерной подложке, содержащий одну или большее количество фосфорсодержащих групп);a phosphorus-based catalyst (for example, a polymer-supported catalyst containing one or more phosphorus-containing groups);

- катализатор на основе амина (например, катализатор на полимерной подложке, содержащий одну или большее количество аминогрупп) или аммониевая соль, например, RR'R''R'''NOH, где R, R', R'', R''' обозначают С115-алкил или С610-арил и R, R', R'', R''' являются одинаковыми или разными;- an amine-based catalyst (for example, a polymer-supported catalyst containing one or more amino groups) or an ammonium salt, for example, RR'R''R'''NOH, where R, R', R'', R''' denote C 1 -C 15 -alkyl or C 6 -C 10 -aryl and R, R', R'', R''' are the same or different;

- катализатор-источник фторид-ионов (например, тетрабутиламмонийфторид); и- catalyst-source of fluoride ions (for example, tetrabutylammonium fluoride); And

- гексаметилфосфорамид ("ГМФА").- hexamethylphosphoramide ("HMPA").

В одном варианте осуществления настоящего изобретения ни один из отдельно указанных выше катализаторов С не используют в способе получения водорода.In one embodiment of the present invention, none of the above Catalysts C individually is used in the hydrogen production process.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов, воды и инициатора выделения водорода, и необязательного катализатора С характеризуется молярным отношением инициатор выделения водорода/звенья [SiOH2], которое больше или равно 0,01. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов, воды и инициатора выделения водорода характеризуется молярным отношением инициатор выделения водорода/звенья [SiOH2], которое составляет от 0,05 до 3, например, от 0,05 до 0,35.In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes, water and hydrogen evolution initiator, and optional catalyst C has a hydrogen evolution initiator/[SiOH 2 ] molar ratio greater than or equal to 0.01. In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes, water, and hydrogen evolution initiator has a hydrogen evolution initiator/[SiOH 2 ] molar ratio that is from 0.05 to 3, for example, from 0.05 to 0.35.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов, воды, инициатора выделения водорода и катализатора С характеризуется молярным отношением катализатор/(мономерные звенья [SiOH2], содержащиеся в соединении (I)), которое находится в диапазоне от 0,01 до 0,5. Предпочтительно, если молярное отношение катализатор С/(мономерные звенья [SiOH2], содержащиеся в соединении (I)), находится в диапазоне от 0,02 до 0,1. Более предпочтительно, если молярное отношение катализатор С/(мономерные звенья [SiOH2], содержащиеся в соединении (I)), равно менее 0,05, например, равно 0,04.In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes, water, hydrogen evolution initiator and catalyst C is characterized by a molar ratio of catalyst/(monomer units [SiOH 2 ] contained in compound (I)), which is in the range from 0.01 to 0, 5. Preferably, the molar ratio of catalyst C/(monomer units [SiOH 2 ] contained in the compound (I)) is in the range of 0.02 to 0.1. More preferably, if the molar ratio of the catalyst C/(monomer units [SiOH 2 ] contained in the compound (I)) is less than 0.05, for example, 0.04.

При проведении указанных выше расчетов отношений количества молей инициатора и катализатора С к количеству молей звеньев [SiOH2], если соединение одновременно соответствует определению инициатора выделения водорода и определению катализатора С, то для расчета обоих отношений используют его полное количество.When performing the above calculations of the ratios of the number of moles of initiator and catalyst C to the number of moles of [SiOH 2 ] units, if the compound simultaneously meets the definition of hydrogen evolution initiator and the definition of catalyst C, then its full amount is used to calculate both ratios.

Получение водородаGetting hydrogen

Настоящее изобретение также относится к способу получения водорода путем гидролитического окисления силоксанов в присутствии воды, где силоксанами являются жидкие силоксановые соединения-носители водорода, содержащие одно или большее количество звеньев формулы (I):The present invention also relates to a process for producing hydrogen by hydrolytic oxidation of siloxanes in the presence of water, where the siloxanes are liquid siloxane hydrogen carrier compounds containing one or more units of formula (I):

Figure 00000001
Figure 00000001

в которой n обозначает целое число (означает количество повторяющихся звеньев), большее или равное 1, предпочтительно большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4. В одном варианте осуществления настоящего изобретения n меньше или равно 500, например, меньше или равно 50.wherein n is an integer (means the number of repeat units) greater than or equal to 1, preferably greater than or equal to 2, such as greater than or equal to 3, or even greater than or equal to 4. In one embodiment of the present invention, n is less than or equal to 500, such as , less than or equal to 50.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) выбраны из числа жидких силоксанов, уже определенных выше в настоящем изобретении.In one embodiment of the present invention, the hydrogen carrier siloxane compounds of formula (I) are selected from among the liquid siloxanes already defined above in the present invention.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ получения водорода характеризуется тем, что молярное отношение вода/звенья [SiOH2] больше или равно 0,1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов и воды характеризуется молярным отношением вода/звенья [SiOH2], которое составляет от 2 до 10, например, от 2 до 2,5.In one embodiment of the present invention, the hydrogen production process is characterized in that the molar ratio of water/[SiOH 2 ] units is greater than or equal to 0.1. In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes and water is characterized by a molar ratio of water/units [SiOH 2 ], which is from 2 to 10, for example, from 2 to 2.5.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ получения водорода характеризуется присутствием по меньшей мере одного инициатора выделения водорода во время гидролитического окисления силоксанов в присутствии воды. На тип инициатора выделения водорода, который можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, не налагаются ограничения при условии, что он способствует протеканию гидролитического окисления силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I); и таким образом, реакции в смеси вода/силоксан, приводящей к соответствующему выделению водорода. Так, например, в качестве инициатора выделения водорода можно с успехом использовать любое соединение, которое способствует протеканию гидролитического окисления силоксана; подходящие инициаторы выделения водорода уже определены выше в настоящем изобретении. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов, воды и инициатора выделения водорода, и необязательного катализатора С характеризуется молярным отношением инициатор выделения водорода/звенья [SiOH2], которое больше или равно 0,01. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов, воды и инициатора выделения водорода характеризуется молярным отношением инициатор выделения водорода/звенья [SiOH2], которое составляет от 0,05 до 3, например, от 0,05 до 0,35.In one embodiment of the present invention, the hydrogen production process is characterized by the presence of at least one hydrogen evolution initiator during the hydrolytic oxidation of siloxanes in the presence of water. The type of hydrogen evolution initiator that can be used in accordance with the present invention is not limited as long as it promotes hydrolytic oxidation of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I); and thus reactions in the water/siloxane mixture leading to the corresponding evolution of hydrogen. Thus, for example, any compound that promotes the hydrolytic oxidation of the siloxane can be successfully used as the hydrogen evolution initiator; suitable hydrogen evolution initiators are already defined above in the present invention. In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes, water and hydrogen evolution initiator, and optional catalyst C has a hydrogen evolution initiator/[SiOH 2 ] molar ratio greater than or equal to 0.01. In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes, water, and hydrogen evolution initiator has a hydrogen evolution initiator/[SiOH 2 ] molar ratio that is from 0.05 to 3, for example, from 0.05 to 0.35.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ получения водорода характеризуется присутствием смеси силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I), воды, инициатора выделения водорода, определенного выше, и катализатора С. На тип катализатора С, который можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, не налагаются ограничения при условии, что он улучшает кинетику гидролитического окисления силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) (т.е. увеличивает скорость, с которой происходит выделение водорода); и таким образом, реакции в смеси вода/силоксан/инициатор выделения водорода/катализатор С, приводящей к соответствующему выделению водорода. Так, например, в качестве в качестве катализатора С можно с успехом использовать любое соединение, которое существенно улучшает кинетику гидролитического окисления силоксана; подходящие катализаторы С уже определены выше в настоящем изобретении. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь силоксанов, воды, инициатора выделения водорода и катализатора С характеризуется молярным отношением катализатор/(мономерные звенья [SiOH2], содержащиеся в соединении (I)), которое находится в диапазоне от 0,01 до 0,5. Предпочтительно, если молярное отношение катализатор С/(мономерные звенья [SiOH2], содержащиеся в соединении (I)), находится в диапазоне от 0,02 до 0,1. Более предпочтительно, если молярное отношение катализатор С/(мономерные звенья [SiOH2], содержащиеся в соединении (I)), равно менее 0,05, например, равно 0,04.In one embodiment of the present invention, the hydrogen production process is characterized by the presence of a mixture of siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I), water, a hydrogen evolution initiator as defined above, and catalyst C. The type of catalyst C that can be used in accordance with the present invention does not limitations are imposed provided that it improves the hydrolytic oxidation kinetics of the hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I) (ie, increases the rate at which hydrogen evolution occurs); and thus reactions in a mixture of water/siloxane/hydrogen evolution initiator/catalyst C resulting in a corresponding evolution of hydrogen. Thus, for example, as Catalyst C, any compound that substantially improves the hydrolytic oxidation kinetics of the siloxane can be advantageously used; suitable catalysts C are already defined above in the present invention. In one embodiment of the present invention, said mixture of siloxanes, water, hydrogen evolution initiator and catalyst C is characterized by a molar ratio of catalyst/(monomer units [SiOH 2 ] contained in compound (I)), which is in the range from 0.01 to 0, 5. Preferably, if the molar ratio of the catalyst C/(monomer units [SiOH 2 ] contained in the compound (I)), is in the range from 0.02 to 0.1. More preferably, if the molar ratio of the catalyst C/(monomer units [SiOH 2 ] contained in the compound (I)) is less than 0.05, for example, 0.04.

Настоящее изобретение также относится к применению выбранных силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) для получения водорода.The present invention also relates to the use of selected siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) for the production of hydrogen.

На методики, которые можно использовать при проведении способа получения водорода, предлагаемого в настоящем изобретении, не налагаются ограничения при условии, что для выделения водорода из смеси вода/соединения-носители водорода формулы (I) не требуется дополнительной энергии и удовлетворены требования, предъявляемые к производству водорода.There are no restrictions on the techniques that can be used in carrying out the method for producing hydrogen of the present invention, provided that no additional energy is required to separate hydrogen from a mixture of water/hydrogen carrier compounds of formula (I) and the requirements for production are satisfied. hydrogen.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении способа получения водорода из силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) может меняться в широком диапазоне и предпочтительно, если она может находиться в диапазоне от 0 до 200°C. Более предпочтительно, если температура находится в диапазоне от 15 до 30°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the process for producing hydrogen from siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) can vary over a wide range and preferably if it can be in the range from 0 to 200°C. More preferably, if the temperature is in the range from 15 to 30°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении способа получения водорода из силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) может меняться в широком диапазоне и предпочтительно, если оно может находиться в диапазоне от 1×105 до 500×105 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during the process for producing hydrogen from siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) can vary over a wide range and preferably if it can range from 1×10 5 to 500×10 5 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ получения водорода из силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) можно проводить в присутствии растворителя. На тип растворителя, который можно использовать в способе получения водорода, предлагаемом в настоящем изобретении, не налагаются ограничения при условии, что при выделении водорода из соединений-носителей водорода формулы (I) удовлетворены требования, предъявляемые к производству водорода. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанный растворитель выбран из группы, включающей спирт (например, метанол), водные растворители, органические растворители и/или смесь двух или большего количества указанных растворителей. Для способа получения водорода, предлагаемого в настоящем изобретении, указанный растворитель считается реагентом.In one embodiment of the present invention, the process for producing hydrogen from siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) can be carried out in the presence of a solvent. The type of solvent that can be used in the hydrogen production process of the present invention is not limited as long as hydrogen production requirements for hydrogen production are satisfied in hydrogen recovery from hydrogen carrier compounds of formula (I). In one embodiment of the present invention, said solvent is selected from the group consisting of alcohol (eg, methanol), aqueous solvents, organic solvents, and/or a mixture of two or more of said solvents. For the method for producing hydrogen, proposed in the present invention, the specified solvent is considered a reagent.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ получения водорода из силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) включает следующие стадии: а) введение силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) во взаимодействие с катализатором С с получением смеси силоксан/катализатор и b) объединение силоксана с водным раствором инициатора выделения водорода в присутствии катализатора С с получением водорода. Стадии а) и b) можно проводить последовательно или одновременно.In one embodiment of the present invention, a process for producing hydrogen from siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) comprises the steps of: a) reacting the siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) with Catalyst C to form a siloxane/catalyst mixture, and b) combining siloxane with an aqueous solution of a hydrogen evolution initiator in the presence of catalyst C to produce hydrogen. Steps a) and b) can be carried out sequentially or simultaneously.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения реакционная смесь, использующаяся в способе получения водорода из силоксановых соединений-носителей водорода формулы (I) характеризуется тем, чтоIn one embodiment of the present invention, the reaction mixture used in the process for producing hydrogen from hydrogen-carrying siloxane compounds of formula (I) is characterized in that

- силоксановые соединения-носители водорода формулы (I),- siloxane hydrogen carrier compounds of the formula (I),

- соответствующие побочные продукты типа силикатов,- corresponding by-products such as silicates,

- водород,- hydrogen,

- вода,- water,

- инициатор (инициаторы) выделения водорода, и- hydrogen evolution initiator(s), and

- необязательный катализатор, и- an optional catalyst, and

- необязательные растворители,- optional solvents,

содержатся в количестве, составляющем не менее 90 мас. % в пересчете на массу указанной реакционной смеси, предпочтительно составляющем не менее 95 мас. %, например, не менее 99 мас. %.are contained in an amount of at least 90 wt. %, based on the weight of said reaction mixture, preferably at least 95 wt. %, for example, not less than 99 wt. %.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение также относится к аппарату для получения водорода в соответствии со способом, описанным выше в настоящем изобретении, указанный аппарат включает камеру для проведения реакции, содержащую:In one embodiment, the present invention also relates to an apparatus for producing hydrogen in accordance with the method described above in the present invention, this apparatus includes a reaction chamber containing:

- впускное отверстие для реакционной смеси, указанная смесь содержит силоксановые соединения-носители водорода формулы (I) и необязательный растворитель;- an inlet for the reaction mixture, said mixture contains siloxane hydrogen carrier compounds of formula (I) and an optional solvent;

- выпускное отверстие для водорода;- outlet for hydrogen;

- необязательно устройство для сбора побочного продукта; иoptionally a by-product collection device; And

- необязательно поверхность, предназначенную для соприкосновения с указанной смесью, на которую нанесено покрытие из катализатора на полимерной подложке, описанного выше в настоящем изобретении.optionally, a surface intended to be in contact with said mixture, which is coated with a polymer-supported catalyst as described above in the present invention.

Получение жидкого силоксана и регенерация жидкого силоксанаProduction of liquid siloxane and regeneration of liquid siloxane

Как указано выше в настоящем изобретении, основными задачами настоящего изобретения являются получение соединений-носителей водорода и регенерация соединений-носителей водорода путем повторного использования побочных продуктов, образующихся при получении водорода, которые являются экологически благоприятными и/или протекают без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.As stated above in the present invention, the main objects of the present invention are to produce hydrogen carrier compounds and to regenerate hydrogen carrier compounds by reusing by-products from hydrogen production that are environmentally friendly and/or proceed without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions. carbon.

Таким образом, настоящее изобретение относится к способу получения жидких силоксановых соединений-носителей водорода из соединения на основе диоксида кремния и/или соединение на основе силиката, предпочтительно из соединения на основе диоксида кремния и/или силиката (В), без необходимости использования углеродсодержащего реагента и/или без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.Thus, the present invention relates to a process for producing liquid siloxane hydrogen carrier compounds from a silica-based compound and/or a silicate-based compound, preferably from a silica-based compound and/or silicate (B), without the need for a carbonaceous reagent and /or without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions.

Настоящее изобретение также относится к способу регенерации силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода, указанный способ включает стадию гидролитического окисления силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода для получения водорода и соединения (соединений) на основе диоксида кремния и/или силиката (В), и стадию превращения указанного соединения (соединений) на основе диоксида кремния и/или силиката (В) в силоксановые соединения-носители водорода, предпочтительно в такое же силоксановое соединение (соединения)-носитель водорода, в указанном способе не требуется использование углеродсодержащего реагента и/или он протекает без существенных выбросов углерода, предпочтительно без выбросов углерода.The present invention also relates to a method for regenerating a hydrogen carrier siloxane compound(s), said method comprising the step of hydrolytically oxidizing a hydrogen carrier siloxane compound(s) to produce hydrogen and a silica and/or silicate-based compound(s) (B), and the step of converting said silica and/or silicate-based compound(s) into hydrogen-carrying siloxane compounds, preferably the same hydrogen-carrying siloxane compound(s), said process does not require the use of a carbonaceous reagent and/or it proceeds without significant carbon emissions, preferably without carbon emissions.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения жидкого силоксанового соединения-носителя водорода, включающему пути проведения реакции X, Y или Z, включающие следующие последовательные стадии:In one embodiment, the present invention relates to a process for producing a liquid siloxane hydrogen carrier compound, comprising X, Y, or Z reaction pathways comprising the following sequential steps:

- получение соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката,- obtaining a compound based on silicon dioxide and/or a compound based on silicate,

- в случае пути проведения реакции X,- in the case of reaction route X,

проведение стадии галогенирования соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением тетрагалогенида кремния, проведение стадии восстановления тетрагалогенида кремния с получением галогенсилана, иcarrying out the step of halogenating the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain a silicon tetrahalide, carrying out the step of reducing the silicon tetrahalide to obtain a halosilane, and

проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода;carrying out the step of hydrolysis of halosilane to obtain a liquid siloxane compound-carrier of hydrogen;

- в случае пути проведения реакции Y,- in the case of reaction route Y,

проведение стадии восстановления соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением кремния,carrying out the step of reducing the compound based on silicon dioxide and/or the compound based on silicate to obtain silicon,

проведение стадии гидрогалогенирования кремния с получением галогенсилана, иcarrying out the stage of silicon hydrohalogenation to obtain halosilane, and

проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода;carrying out the step of hydrolysis of halosilane to obtain a liquid siloxane compound-carrier of hydrogen;

- в случае пути проведения реакции Z,- in the case of reaction route Z,

проведение стадии галогенирования соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением тетрагалогенида кремния, проведение стадии восстановления тетрагалогенида кремния с получением кремния,carrying out the step of halogenating the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon tetrahalide, carrying out the reduction step of silicon tetrahalide to obtain silicon,

проведение стадии гидрогалогенирования кремния с получением галогенсилана, иcarrying out the stage of silicon hydrohalogenation to obtain halosilane, and

проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода.carrying out the stage of hydrolysis of halosilane to obtain a liquid siloxane compound-carrier of hydrogen.

Силикат/диоксид кремния.silicate/silica.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, т.е. если качестве исходного вещества в способе получения/регенерации силоксана используют силикат, предпочтительно можно использовать дополнительную обработку (например, выпаривание растворителя, химическую обработку кислотой, пиролиз) силиката с получением диоксида кремния (SiO2), последний используют в качестве исходного вещества в способе получения силоксана.In one embodiment of the present invention, i. if a silicate is used as a raw material in the siloxane production/regeneration process, further processing (e.g., solvent evaporation, acid chemical treatment, pyrolysis) of the silicate can be preferably used to produce silicon dioxide (SiO 2 ), the latter is used as a raw material in the siloxane production process .

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, соединение на основе диоксида кремния и/или силиката можно подвергнуть дополнительной механической обработке, например, размолу и/или просеиванию, до проведения стадии восстановления при использовании пути проведения реакции Y и/или до проведения стадии галогенирования при использовании путей проведения реакции X и Z.In one embodiment of the present invention, the silica and/or silicate-based compound can be subjected to further mechanical processing, such as milling and/or sieving, prior to the reduction step using reaction route Y and/or prior to the halogenation step using reaction routes carrying out the reaction X and Z.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, относящемуся к пути проведения реакции Y, начальную стадию обработки соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката путем проведения стадии восстановления с получением кремния можно провести в одну или две стадии; например, по методике одностадийного восстановления или по методике двухстадийного восстановления с получением промежуточного SiO.In one embodiment of the present invention relating to reaction route Y, the initial step of treating the silica-based compound and/or the silicate-based compound by carrying out the reduction step to obtain silicon can be carried out in one or two steps; for example, by a one-step reduction technique or by a two-stage reduction technique to obtain an intermediate SiO.

Для задач настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения для отдельных стадий реакции используют приведенную ниже нумерацию:For the purposes of this specification and the appended claims, the following numbering is used for the individual reaction steps:

- в случае путей проведения реакции X и Z,- in the case of reaction pathways X and Z,

галогенирование соединения на основе диоксида кремния и/или силиката с целью получения тетрагалогенида кремния соответствует стадии 2(a); для проведения стадии 2(a) можно использовать любой подходящий источник галогенида при условии, что он обеспечивает получение тетрагалогенида кремния;halogenation of the silica and/or silicate-based compound to obtain silicon tetrahalide corresponds to step 2(a); any suitable source of halide can be used to carry out step 2(a), provided that it provides silicon tetrahalide;

- в случае пути проведения реакции Y,- in the case of reaction route Y,

стадия 2(c) соответствует одностадийному восстановлению соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением кремния;step 2(c) corresponds to a one-step reduction of the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon;

стадии 2(b) и 3(c) соответствуют двухстадийному восстановлению соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением кремния;steps 2(b) and 3(c) correspond to a two-step reduction of the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon;

- в случае пути проведения реакции Z,- in the case of reaction route Z,

Figure 00000004
стадия 3(а') и/или стадия 3(b) соответствует восстановлению тетрагалогенида кремния с получением кремния;
Figure 00000004
stage 3(a') and/or stage 3(b) corresponds to the reduction of silicon tetrahalide to obtain silicon;

- в случае пути проведения реакции X,- in the case of reaction route X,

стадия 3(a) соответствует восстановлению тетрагалогенида кремния с получением галогенсилана;stage 3(a) corresponds to the reduction of silicon tetrahalide to obtain halosilane;

- в случае путей проведения реакции Y и Z,- in the case of reaction pathways Y and Z,

стадия 4 соответствует гидрогалогенированию кремния с получением галогенсилана;stage 4 corresponds to the hydrohalogenation of silicon to obtain halosilane;

- в случае путей проведения реакции X, Y и/или Z,- in the case of reaction pathways X, Y and/or Z,

Figure 00000005
стадия 5 соответствует гидролизу галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода.
Figure 00000005
step 5 corresponds to the hydrolysis of the halosilane to give a liquid siloxane hydrogen carrier compound.

Для иллюстрации, но не для ограничения на фиг. 1 подробно описан пример способа получения силоксана и на фиг. 2 представлены примеры отдельных стадий способа;For illustration, but not limitation, FIG. 1 describes in detail an example of a process for producing a siloxane, and FIG. 2 shows examples of individual process steps;

- Фиг. 2, стадия 3(b): в случае, если в качестве восстановительного реагента используют Na (стадия 3(b)), то образующиеся 4 экв. NaF повторно используют и получают 4 экв. Na и 4 экв. HF способом, который не раскрыт в настоящем изобретении.- Fig. 2, step 3(b): if Na is used as a reducing agent (step 3(b)), then the resulting 4 eq. NaF is reused and 4 eq. Na and 4 eq. HF in a manner not disclosed in the present invention.

- Фиг. 2, стадия 3(c): в случае, если проводят восстановление SiO с использованием водорода (стадия 3(c)), то образуется 2 экв. Si. 1 экв. Последнего можно с успехом повторно направить на стадию 2(b), чтобы избежать любого добавления Si при проведении способа, и еще 1 экв. ("избыточное" количество) успешно расходуется на следующей стадии 4 способа.- Fig. 2, step 3(c): if SiO is reduced using hydrogen (step 3(c)), then 2 eq. Si. 1 eq. The latter can be successfully redirected to step 2(b) to avoid any addition of Si during the process, and another 1 eq. The ("excess" amount) is successfully consumed in the next step 4 of the process.

- Фиг. 2: стадия 4 способа получения представляет собой многостадийную процедуру, которая не раскрыта полностью в настоящем изобретении.- Fig. 2: step 4 of the production method is a multi-step procedure, which is not fully disclosed in the present invention.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу регенерации жидкого силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода, включающему гидролитическое окисление силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода для получения водорода и соединения на основе диоксида кремния и/или силиката (В), с последующим проведением реакции по пути X, Y или Z включающем следующие последовательные стадии:In one embodiment, the present invention relates to a method for regenerating a liquid hydrogen carrier siloxane compound(s), comprising hydrolytically oxidizing a hydrogen carrier siloxane compound(s) to produce hydrogen and a silica and/or silicate (B) compound, followed by carrying out the reaction along the path X, Y or Z, which includes the following successive stages:

- в случае пути проведения реакции X,- in the case of reaction route X,

проведение стадии галогенирования соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката (В) с получением тетрагалогенида, проведение стадии восстановления тетрагалогенида кремния с получением галогенсилана, иcarrying out the step of halogenating the silica-based compound and/or the silicate-based compound (B) to obtain a tetrahalide, carrying out the step of reducing the silicon tetrahalide to obtain a halosilane, and

проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода, предпочтительно такого же жидкого силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода;carrying out the stage of hydrolysis of halosilane to obtain a liquid siloxane compound (compounds) carrier of hydrogen, preferably the same liquid siloxane compound (compounds) carrier of hydrogen;

- в случае пути проведения реакции Y,- in the case of reaction route Y,

проведение стадии восстановления соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката (В) с получением кремния,carrying out the step of reducing the silica-based compound and/or the silicate-based compound (B) to obtain silicon,

проведение стадии гидрогалогенирования кремния с получением галогенсилана, иcarrying out the stage of silicon hydrohalogenation to obtain halosilane, and

проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода, предпочтительно такого же жидкого силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода;carrying out the stage of hydrolysis of halosilane to obtain a liquid siloxane compound (compounds) carrier of hydrogen, preferably the same liquid siloxane compound (compounds) carrier of hydrogen;

- в случае пути проведения реакции Z,- in the case of reaction route Z,

проведение стадии галогенирования соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката (В) с получением тетрагалогенида кремния,carrying out the step of halogenating the silica-based compound and/or the silicate-based compound (B) to obtain silicon tetrahalide,

проведение стадии восстановления тетрагалогенида кремния с получением кремния,carrying out the stage of reduction of silicon tetrahalide to obtain silicon,

проведение стадии гидрогалогенирования кремния с получением галогенсилана, иcarrying out the stage of silicon hydrohalogenation to obtain halosilane, and

проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода, предпочтительно такого же жидкого силоксанового соединения (соединений)-носителя водорода.carrying out the stage of hydrolysis of halosilane to obtain a liquid siloxane compound (compounds) carrier of hydrogen, preferably the same liquid siloxane compound (compounds) carrier of hydrogen.

Для иллюстрации, но не для ограничения на фиг. 3 подробно описан пример способа регенерации, который проводят начиная с использования силоксанового соединения-носителя водорода - три(бис(гидро)циклосилоксана) (содержащего 3 повторяющихся звена, "D3");For illustration, but not limitation, FIG. 3 describes in detail an example of a regeneration method that is carried out starting with the use of a siloxane hydrogen carrier compound, tri(bis(hydro)cyclosiloxane) (containing 3 repeating units, "D3");

- Фиг. 3, стадия 3(b): в случае, если в качестве восстановительного реагента используют Na, то образующиеся 4 экв. NaF повторно используют и получают 4 экв. Na и 4 экв. HF способом, который не раскрыт в настоящем изобретении.- Fig. 3, stage 3(b): if Na is used as a reducing agent, then the resulting 4 eq. NaF is reused and 4 eq. Na and 4 eq. HF in a manner not disclosed in the present invention.

- Фиг. 3, стадия 3(c): в случае, если проводят восстановление SiO с использованием водорода (стадия 3(c)), то образуется 2 экв. Si. 1 экв. Последнего повторно направляют на стадию 2(b), чтобы избежать добавление Si при проведении способа, и еще 1 экв. ("избыточное" количество) успешно расходуется на следующей стадии 4 способа.- Fig. 3, step 3(c): if SiO is reduced using hydrogen (step 3(c)), then 2 eq. Si. 1 eq. The latter is redirected to step 2(b) to avoid adding Si during the process, and another 1 eq. The ("excess" amount) is successfully consumed in the next step 4 of the process.

Указанные регенерированные силоксановые соединения-носители водорода можно с успехом использовать в способе получения водорода, предлагаемом в настоящем изобретении, это обеспечивает возможность повторного запуска цикла.Said regenerated siloxane hydrogen carrier compounds can be advantageously used in the hydrogen production process of the present invention, allowing the cycle to be restarted.

Существенным преимуществом, обеспечиваемым полигидросилоксановыми соединениями, предлагаемые в настоящем изобретении, использующимися в качестве носителей энергии на основе водорода (в отличие от ПГМС и ТМДС (тетраметилдисилоксан) вследствие наличия негидролизующегося метального фрагмента, связанного с центральным атомом кремния), является то, что их полный гидролиз во время проведения способа выделения водорода приводит к образованию только соединения (соединений) на основе диоксида кремния/силиката (В); указанное соединение (соединения) на основе диоксида кремния/силиката (В) является непосредственным исходным веществом для экологически благоприятного и/или протекающего без существенных выбросов углерода (предпочтительно совсем без выбросов углерода) способа, подробно описанный и атом-экономичный способ регенерации обеспечивает извлечение точного количества исходного жидкого топлива.A significant advantage provided by the polyhydrosiloxane compounds of the present invention used as hydrogen-based energy carriers (as opposed to PGMS and TMDS (tetramethyldisiloxane) due to the presence of a non-hydrolyzable methyl moiety associated with the central silicon atom) is that their complete hydrolysis during the process of hydrogen evolution leads to the formation of only compounds (compounds) based on silicon dioxide/silicate (B); said silica/silicate-based compound(s) (B) is the direct starting material for an environmentally friendly and/or carbon-free (preferably no-carbon) process, the detailed and atom-economical regeneration process ensures the recovery of the exact amount original liquid fuel.

Стадия 2(a) - галогенирование продуктов типа диоксид кремния/силикат (пути проведения реакции X или Z)Step 2(a) - halogenation of silica/silicate products (reaction X or Z routes)

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика галогенирования соединения на основе диоксида кремния/силиката (В) с помощью источника галогенида для получения тетрагалогенида кремния. Можно с успехом использовать любой источник галогенида. Предпочтительным источником галогенида является галогенид водорода; указанным галогенидом водорода может с успехом являться водный раствор или газ, например, фторид водорода (HF). Так, например, если для проведения стадии галогенирования используют фторид водорода, то образуются тетрафторид кремния и вода, являющаяся побочным продуктом; воду можно собрать, чтобы повторно использовать на следующей стадии способа, или подвергнуть электролизу с получением газообразных водорода и кислорода, первый, например, непосредственно расходуется на следующей стадии способа.In one embodiment, the present invention describes a procedure for halogenating a silica/silicate compound (B) with a halide source to produce silicon tetrahalide. Any source of halide can be used with success. The preferred halide source is hydrogen halide; said hydrogen halide may advantageously be an aqueous solution or gas, for example hydrogen fluoride (HF). For example, if hydrogen fluoride is used to carry out the halogenation step, silicon tetrafluoride and water are formed as a by-product; the water can be collected to be reused in the next process step, or electrolyzed to produce hydrogen and oxygen gases, the former being directly consumed in the next process step, for example.

Стадия 2(b) - восстановление продуктов типа диоксид кремния/силикат с получением SiO (путь проведения реакции Y - первая стадия двухстадийного восстановления)Step 2(b) - Reduction of Silica/Silicate Type Products to SiO (Reaction Path Y - First Step of Two-Step Reduction)

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика восстановления соединения на основе диоксида кремния/силиката (В) в присутствии элементарного кремния для получения SiO. Можно с успехом использовать любой источник элементарного кремния. Предпочтительным источником элементарного кремния является металлургический кремний. Поскольку на стадии восстановления используют элементарный кремний, то образуются 2 экв. SiO в пересчете на 1 экв. подвергнутого превращению силиката; образовавшийся SiO, например, непосредственно расходуется на стадии 3(c) способа.In one embodiment, the present invention describes a method for reducing a compound based on silicon dioxide/silicate (B) in the presence of elemental silicon to obtain SiO. Any source of elemental silicon can be used with success. The preferred source of elemental silicon is metallurgical silicon. Since elemental silicon is used in the recovery step, 2 eq. SiO in terms of 1 equiv. converted silicate; the SiO formed is, for example, directly consumed in step 3(c) of the process.

Пример способа получения Si из соединения на основе диоксида кремния/силиката (В), обозначенного в этом случае, как диоксид кремния (SiO2), который включает комбинацию стадий 2(b) и 3(c), представлен на фиг. 1.An example of a method for producing Si from a silica/silicate-based compound (B), referred to in this case as silicon dioxide (SiO 2 ), which includes a combination of steps 2(b) and 3(c), is shown in FIG. 1.

Стадия 2(c) - восстановление продуктов типа диоксид кремния/силикат с получением Si (путь проведения реакции Y - одностадийное восстановление)Step 2(c) - Reduction of Silica/Silicate Products to Si (Reaction Path Y - One-Step Reduction)

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика восстановления соединения на основе диоксида кремния/силиката (В) в присутствии газообразного водорода для получения элементарного кремния. Полученный элементарный кремний может являться металлургическим или фотогальваническим. В дополнение к водороду необязательно можно использовать другой газ (газы), например, инертный газ, такой как аргон или азот. Поскольку реакция восстановления соединений на основе диоксида кремния/силиката водородом является эндотермической, необходим источник тепла; можно выбрать любой источник тепла, например, технологию дугового разряда, индукционный нагрев, микроволновое излучение, термоэлектронный катод прямого накала, плазменную технологию. Особенно предпочтительным является использование плазмы; например, соответствующая плазменная технология может с успехом включать плазменную горелку, обеспечивающую образование плазменной струи. Плазменная струя предпочтительно образована из газообразного водорода с добавлением или без добавлением дополнительного газа (газов) (такого как, например, аргон), проходящего через электроды. Кремний можно ввести в содержащую водород плазменную струю в вакууме и затем провести реакцию в газовой фазе при температуре, равной от 2000 до 20000°K с получением кремния и воды. Затем кремний конденсируют и извлекают в виде твердого вещества.In one embodiment, the present invention describes a method for reducing a compound based on silicon dioxide/silicate (B) in the presence of hydrogen gas to obtain elemental silicon. The resulting elemental silicon may be metallurgical or photovoltaic. In addition to hydrogen, other gas(es) may optionally be used, for example an inert gas such as argon or nitrogen. Since the reduction reaction of silica/silicate compounds with hydrogen is endothermic, a heat source is needed; any heat source can be selected, such as arc technology, induction heating, microwave radiation, directly heated thermionic cathode, plasma technology. Especially preferred is the use of plasma; for example, an appropriate plasma technology may advantageously include a plasma torch to form a plasma jet. The plasma jet is preferably formed from hydrogen gas with or without the addition of additional gas(es) (such as, for example, argon) passing through the electrodes. Silicon can be introduced into a hydrogen-containing plasma jet under vacuum and then reacted in the gas phase at a temperature of 2000 to 20000°K to produce silicon and water. The silicon is then condensed and recovered as a solid.

В ходе реакции восстановления соединений на основе диоксида кремния/силиката газообразным водородом в качестве побочного продукта образуется вода. Образовавшуюся воду можно с успехом использовать в качестве химического реагента и/или в качестве источника тепла для других целей, и/или ее можно подвергнуть превращению в электролизере с получением газообразного водорода, и/или ее можно использовать для обеспечения работы паровой турбины для получения электричества.During the reduction reaction of compounds based on silicon dioxide/silicate with hydrogen gas, water is formed as a by-product. The resulting water can be advantageously used as a chemical reactant and/or as a heat source for other purposes and/or it can be converted in an electrolyzer to produce hydrogen gas and/or can be used to run a steam turbine to generate electricity.

Стадии 3(a) и 3(а') - восстановление тетрагалогенида кремнияStage 3(a) and 3(a') - reduction of silicon tetrahalide

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика восстановления тетрагалогенида кремния газообразным водородом (например, водородом, образовавшимся при электролизе воды, собранной при проведении предыдущей стадии; или водородом, извлеченным на другой стадии способа; или водородом, неизбежно полученным и собранным при проведении другого способа) для получения элементарного кремния [стадия 3(а')] и/или галогенсилана (галогенсиланов) [стадия 3(a)], например, силана (SiH4), моногалогенсилана (H3SiX) и/или дигалогенсилана (H2SiX2), и/или тригалогенсилана (HSiX3), и/или тетрагалогенсилана (SiX4). В случае, если в качестве источника тетрагалогенида кремния используют тетрафторид кремния (SiF4), то проведение стадии восстановления с использованием газообразного водорода может привести к получению элементарного кремния и выделению фторида водорода (HF), являющегося побочным продуктом [стадия 3(а')]. Также может происходить частичное восстановление, приводящее к образованию монофторсилана и/или дифторсилана, и/или трифторсилана, и/или тетрафторсилана и выделению фторида водорода (HF), являющегося побочным продуктом [стадия 3(a)]. Указанный образовавшийся HF можно с успехом повторно добавить при проведении указанной выше стадии галогенирования [стадия 2(a)], это обеспечивает равновесный материальный баланс для стадий (2) и (3) способа получения/регенерации.In one embodiment, the present invention describes a method for the reduction of silicon tetrahalide with hydrogen gas (for example, hydrogen formed during the electrolysis of water collected during the previous stage; or hydrogen recovered in another stage of the method; or hydrogen inevitably obtained and collected during the implementation of another method) to obtain elemental silicon [stage 3(a')] and/or halosilane(s) [stage 3(a)], for example silane (SiH 4 ), monohalosilane (H 3 SiX) and/or dihalosilane (H 2 SiX 2 ), and/or trihalosilane (HSiX 3 ), and/or tetrahalosilane (SiX 4 ). In the case where silicon tetrafluoride (SiF 4 ) is used as the source of silicon tetrahalide, carrying out the reduction step using hydrogen gas can produce elemental silicon and release hydrogen fluoride (HF) as a by-product [Step 3(a')] . Partial reduction may also occur, resulting in the formation of monofluorosilane and/or difluorosilane and/or trifluorosilane and/or tetrafluorosilane and the evolution of hydrogen fluoride (HF) as a by-product [step 3(a)]. Said HF formed can be advantageously re-added during the above halogenation step [step 2(a)], which provides an equilibrium material balance for steps (2) and (3) of the production/regeneration process.

Стадия 3(b) - восстановление тетрагалогенида кремнияStage 3(b) - reduction of silicon tetrahalide

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика восстановления тетрагалогенида кремния металлическим восстановительным реагентом для получения элементарного кремния. В качестве металлического восстановительного реагента можно с успехом выбрать щелочные металлы, например, натрий. Проведение стадии восстановления с использованием щелочного металла, такого как натрий, может привести к получению элементарного кремния и выделению фторида натрия (NaF), последний можно с успехом повторно использовать в многостадийной процедуре регенерации Na и HF. Указанный регенерированный Na можно с успехом повторно использовать в качестве восстановительного реагента на стадии 3(b), описанной в настоящем изобретении, это обеспечивает равновесный материальный баланс. Указанный регенерированный HF можно с успехом повторно использовать, например, на стадии 2(a) способа, это обеспечивает равновесный материальный баланс.In one embodiment, the present invention describes a method for the reduction of silicon tetrahalide with a metal reducing agent to obtain elemental silicon. Alkali metals, such as sodium, can advantageously be chosen as the metal reducing agent. Performing a reduction step using an alkali metal such as sodium can produce elemental silicon and release sodium fluoride (NaF), which can be successfully reused in a multi-step Na and HF recovery procedure. Said regenerated Na can be successfully reused as a reducing agent in step 3(b) of the present invention, this provides an equilibrium material balance. This regenerated HF can be successfully reused, for example, in step 2(a) of the process, this ensures an equilibrium material balance.

Стадия 3(c) - восстановление SiO газообразным водородомStage 3(c) - reduction of SiO with gaseous hydrogen

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика восстановления SiO газообразным водородом для получения элементарного кремния. Часть полученного элементарного кремния можно с успехом повторно добавить при проведении стадии 2(b), чтобы избежать любого добавления элементарного кремния при проведении способа, другая часть ("избыточное" количество") полученного элементарного кремния непосредственно расходуется на следующей стадии гидрогалогенирования 4 способа.In one embodiment, the present invention describes a method for reducing SiO with gaseous hydrogen to obtain elemental silicon. Part of the elemental silicon produced can be advantageously re-added in step 2(b) to avoid any addition of elemental silicon during the process, the other ("excess" amount) of elemental silicon obtained is directly consumed in the next hydrohalogenation step 4 of the process.

Стадия 4 - гидрогалогенирование элементарного кремнияStage 4 - hydrohalogenation of elemental silicon

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика гидрогалогенирования элементарного кремния для получения галогенсиланов, например, моногалогенсилана (H3SiX), дигалогенсилана (H2SiX2), тригалогенсилана (HSiX3) и/или тетрагалогенсилана (SiX4), или смеси этих соединений (X обозначает галогенид). Предпочтительно, если элементарный кремний, использующийся на стадии гидрогалогенирования, получают на предыдущей стадии способа. Для проведения указанного гидрогалогенирования элементарного кремния с получением дихлорсилана (H2SiCl2) и/или трихлорсилана (HSiCl3), и/или тетрахлорсилана (SiCl4) предпочтительным источником галогенида водорода является хлорид водорода (HCl); указанным хлоридом водорода может с успехом являться водный раствор или газ. В случае, если используют хлорид водорода, способ можно проводить так, чтобы перераспределять HSiCl3, который является основным продуктом реакции гидрохлорирования кремния, путем катализируемой реакции диспропорционирования с получением смеси H3SiCl, H2SiCl2, HSiCl3 и SiCl4. SiCl4 можно с успехом повторно использовать путем проведения реакции восстановления газообразным водородом в присутствии элементарного кремния с получением смеси H2SiCl2, HSiCl3 и SiCl4. Предпочтительно, если элементарный кремний, использующийся на стадии восстановления SiCl4, получают на предыдущей стадии способа. Газообразным водородом, использующимся на стадии восстановления SiCl4, с успехом может являться побочный продукт, полученный на другой стадии способа, например, полученный на стадии гидрогалогенирования элементарного кремния, описанной выше. Путем проведения нескольких последовательных стадий разделения и очистки можно обеспечить выделение чистого H2SiCl2, который может непосредственно расходоваться на следующей стадии (5) способа.In one embodiment, the present invention describes a method of hydrohalogenation of elemental silicon to obtain halosilanes, for example, monohalosilane (H 3 SiX), dihalosilane (H 2 SiX 2 ), trihalosilane (HSiX 3 ) and/or tetrahalosilane (SiX 4 ), or mixtures of these compounds. (X stands for halide). Preferably, the elemental silicon used in the hydrohalogenation step is obtained in a previous process step. To carry out said hydrohalogenation of elemental silicon to produce dichlorosilane (H 2 SiCl 2 ) and/or trichlorosilane (HSiCl 3 ) and/or tetrachlorosilane (SiCl 4 ), the preferred hydrogen halide source is hydrogen chloride (HCl); said hydrogen chloride may suitably be an aqueous solution or a gas. In case hydrogen chloride is used, the process can be carried out so as to redistribute HSiCl 3 , which is the main product of the silicon hydrochlorination reaction, by a catalyzed disproportionation reaction to obtain a mixture of H 3 SiCl, H 2 SiCl 2 , HSiCl 3 and SiCl 4 . SiCl 4 can be successfully reused by carrying out the reduction reaction with hydrogen gas in the presence of elemental silicon to obtain a mixture of H 2 SiCl 2 , HSiCl 3 and SiCl 4 . Preferably, the elemental silicon used in the SiCl 4 reduction step is obtained in a previous process step. The hydrogen gas used in the SiCl 4 reduction step can advantageously be a by-product obtained from another process step, for example from the elemental silicon hydrohalogenation step described above. By carrying out several successive separation and purification steps, pure H 2 SiCl 2 can be isolated, which can be directly consumed in the next step (5) of the process.

Стадия 5 - регулируемый гидролиз галогенсилановStage 5 - controlled hydrolysis of halosilanes

В одном варианте осуществления настоящего изобретения описана методика регулируемого гидролиза галогенсиланов с использованием воды для получения/регенерации силоксановых соединений-носителей водорода. В случае, если для проведения указанного регулируемого гидролиза в качестве источника галогенсилана используют H2SiCl2, в качестве побочного продукта образуется HCl. Образовавшийся HCl можно с успехом повторно добавить при проведении стадии 4 способа. В случае если для проведения указанного регулируемого гидролиза в качестве источника галогенсилана используют H2SiF2, в качестве побочного продукта образуется HF. Образовавшийся HF можно с успехом повторно добавить при проведении стадии 2(a) способа. Указанный гидролиз можно с успехом провести в присутствии реагента обрыва цепи, предпочтительно не содержащего углерод реагента обрыва цепи, например, H3SiCl и т.п. Можно с успехом провести заключительные стадии обработки, такие как стадии промывки водой, содержащей или не содержащей неорганическое основание, удаление газа, стадии сушки и т.п.In one embodiment, the present invention describes a method for controlled hydrolysis of halosilanes using water to produce/regenerate siloxane hydrogen carrier compounds. If H 2 SiCl 2 is used as a source of halosilane to carry out said controlled hydrolysis, HCl is formed as a by-product. The resulting HCl can be successfully re-added during step 4 of the process. If H 2 SiF 2 is used as a source of halosilane to carry out said controlled hydrolysis, HF is formed as a by-product. The resulting HF can be successfully re-added during step 2(a) of the process. Said hydrolysis can be advantageously carried out in the presence of a terminator, preferably a carbon-free terminator such as H 3 SiCl and the like. Final processing steps such as washing steps with or without inorganic base water, degassing, drying steps, and the like can be successfully carried out.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения всего способа получения силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 200 кВт⋅ч /(кг полученного силоксана), например, от 1 до 35 кВт⋅ч /(кг полученного силоксана).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out the entire process for producing a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 200 kWh /(kg of siloxane produced), for example, from 1 to 35 kWh /( kg of siloxane obtained).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения всего способа получения силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 2000 кВт⋅ч /(кг выделившегося Н2), например, от 1 до 400 кВт⋅ч /(кг выделившегося Н2).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out the entire process for producing a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 2000 kWh / (kg of H 2 released), for example, from 1 to 400 kWh / (kg released H 2 ).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 2(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного SiF4).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 2(a) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg of SiF 4 produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения SiF4 на стадии 2(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 0 до 1000°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing SiF 4 in step 2(a) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits, and preferably can be in the range from 0 to 1000°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения SiF4 на стадии 2(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during the procedure for producing SiF 4 in step 2(a) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits and preferably can be in the range from 1 to 1.10 7 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 2(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь фторид водорода (НР)/соединение на основе силиката (В) обладает молярным отношением, большим или равным 1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь HF и соединения на основе силиката (В) характеризуется молярным отношением HF/(B), которое составляет от 4 до 100.In one embodiment of the present invention, step 2(a) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the hydrogen fluoride (HP)/silicate-based compound (B) mixture has a molar ratio greater than or equal to 1. B In one embodiment of the present invention, said mixture of HF and silicate-based compound (B) has a molar ratio of HF/(B) which is between 4 and 100.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 2(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 2(a) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 2(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного SiO).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 2(b) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg of SiO produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения SiO на стадии 2(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1000 до 2000°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing SiO in step 2(b) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary widely, and preferably can be in the range from 1000 to 2000°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения SiO на стадии 2(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па. Более предпочтительно, если давление находится в диапазоне от 100 до 10000 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during the procedure for producing SiO in step 2(b) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits and preferably can be in the range from 1 to 1.10 7 Pa. More preferably, if the pressure is in the range from 100 to 10000 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 2(b) способа получения силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь соединение на основе силиката (B)/Si обладает молярным отношением, большим или равным 0,1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь соединения на основе силиката (В) и Si характеризуется молярным отношением соединение (B)/Si, которое составляет от 0,5 до 1,5. Предпочтительно, если молярное отношение соединение на основе силиката (B)/Si равно 1.In one embodiment of the present invention, step 2(b) of the process for preparing a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the silicate-based compound (B)/Si mixture has a molar ratio greater than or equal to 0.1. In one embodiment of the present invention, said mixture of compound based on silicate (B) and Si is characterized by a molar ratio of compound (B)/Si, which is from 0.5 to 1.5. Preferably, the molar ratio of the silicate-based compound (B)/Si is 1.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 2(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 2(b) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 2(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного Si).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 2(c) of the method for producing/regenerating the hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg Si produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения Si на стадии 2(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 30 до 6000°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing Si in step 2(c) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary widely, and preferably can be in the range from 30 to 6000°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения Si на стадии 2(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.10 Па. Более предпочтительно, если давление находится в диапазоне от 10 до 10000 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during carrying out the procedure for obtaining Si in step 2(c) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits, and preferably can be in the range from 1 to 1.10 Pa. More preferably, if the pressure is in the range from 10 to 10,000 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 2(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь газообразный Н2/соединение на основе силиката (В) обладает молярным отношением, большим или равным 0,1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь газообразного Н2 и соединения на основе силиката (В) характеризуется молярным отношением газообразный Н2/соединение (В), которое составляет от 2 до 100. Предпочтительно, если оно составляет от 2 до 20.In one embodiment of the present invention, step 2(c) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the H 2 gas/silicate-based compound (B) mixture has a molar ratio greater than or equal to 0.1. In one embodiment of the present invention, said mixture of gaseous H 2 and silicate-based compound (B) has a molar ratio of gaseous H 2 /compound (B) which is from 2 to 100. Preferably, if it is from 2 to 20.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 2(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 2(c) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 3(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного H2SiF2).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 3(a) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg H 2 SiF 2 produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения H2SiF2 на стадии 3(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1000 до 2000°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing H 2 SiF 2 in step 3(a) of the method for producing/regenerating the hydrogen siloxane carrier of formula (I) can vary within wide limits, and preferably can be in the range from 1000 to 2000°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения H2SiF2 на стадии 3(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during the procedure for producing H 2 SiF 2 in step 3(a) of the method for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) can vary within wide limits and preferably can be in the range from 1 to 1.10 7 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 3(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь газообразный водород (H2)/SiF4 обладает молярным отношением, большим или равным 1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь Н2 и SiF4 характеризуется молярным отношением H2/SiF4, которое составляет от 1 до 100.In one embodiment of the present invention, step 3(a) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the hydrogen gas (H 2 )/SiF 4 mixture has a molar ratio greater than or equal to 1. In one embodiment of the present of the invention, said mixture of H 2 and SiF 4 is characterized by a molar ratio of H 2 /SiF 4 , which ranges from 1 to 100.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 3(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 3(a) of the process for producing/regenerating the hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 3(а') способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного Si).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 3(a') of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg Si produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения Si на стадии 3(а') способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 30 до 6000°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing Si in step 3(a') of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits, and preferably can be in the range from 30 to 6000°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения Si на стадии 3(а') способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during the Si production procedure in step 3(a') of the production/regeneration process of the hydrogen siloxane carrier of formula (I) can vary within wide limits, and preferably can range from 1 to 1.10 7 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 3(а') способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь газообразный водород (H2)/SiF4 обладает молярным отношением, большим или равным 2. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь Н2 и SiF4 характеризуется молярным отношением H2/SiF4, которое составляет от 2 до 100.In one embodiment of the present invention, step 3(a') of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the hydrogen gas (H 2 )/SiF 4 mixture has a molar ratio greater than or equal to 2. In one embodiment, of the present invention, said mixture of H 2 and SiF 4 is characterized by a molar ratio of H 2 /SiF 4 , which is from 2 to 100.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 3(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 3(a) of the process for producing/regenerating the hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 3(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного Si).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 3(b) of the process for producing/regenerating the hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg Si produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения Si на стадии 3(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 100 до 1000°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing Si in step 3(b) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary widely, and preferably can be in the range from 100 to 1000°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения Si на стадии 3(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during carrying out the procedure for obtaining Si in step 3(b) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits and preferably can be in the range from 1 to 1.10 7 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 3(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь натрий (Na)/SiF4 обладает молярным отношением, большим или равным 1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь Na и SiF4 характеризуется молярным отношением Na/SiF4, которое составляет от 4 до 100.In one embodiment of the present invention, step 3(b) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the sodium (Na)/SiF 4 mixture has a molar ratio greater than or equal to 1. In one embodiment of the present invention, said the mixture of Na and SiF 4 is characterized by a Na/SiF 4 molar ratio ranging from 4 to 100.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 3(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 3(b) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 3(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного Si).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 3(c) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg Si produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения Si на стадии 3(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 500 до 2000°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing Si in step 3(c) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary widely, and preferably can be in the range from 500 to 2000°C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения Si на стадии 3(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during carrying out the procedure for obtaining Si in step 3(c) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits and preferably can be in the range from 1 to 1.10 7 Pa.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 3(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь газообразный водород (H2)/SiO обладает молярным отношением, большим или равным 1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь Н2 и SiO характеризуется молярным отношением H2/SiO, которое составляет от 5 до 10. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь Н2 и SiO характеризуется молярным отношением H2/SiO, которое равно 6.In one embodiment of the present invention, step 3(c) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the hydrogen gas (H 2 )/SiO mixture has a molar ratio greater than or equal to 1. In one embodiment of the present invention said mixture of H 2 and SiO has an H 2 /SiO molar ratio of 5 to 10. In one embodiment of the present invention, said mixture of H 2 and SiO has an H 2 /SiO molar ratio of 6.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 3(c) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 3(c) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 4 способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного [H2SiCl2]).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 4 of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg [H 2 SiCl 2 ] produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 4 способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 20.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 4 of the process for producing/regenerating the hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 20.

Регулируемый гидролиз галогенсиланов, проводимый на стадии 5 в соответствии с настоящим изобретением, можно с успехом проиллюстрировать с помощью стадии 5(a) или стадии 5(b), представленной на фиг. 2.The controlled hydrolysis of halosilanes carried out in step 5 according to the present invention can be well illustrated by step 5(a) or step 5(b) shown in FIG. 2.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 5(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного [H2SiO]).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 5(a) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg [H 2 SiO] produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения [H2SiO] на стадии 5(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от -50 до 100°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing [H 2 SiO] in step 5(a) of the method for producing/regenerating the hydrogen siloxane carrier of formula (I) can vary within wide limits, and preferably can be in the range from -50 to 100° C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения [H2SiO] на стадии 5(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during the procedure for producing [H 2 SiO] in step 5(a) of the method for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) can vary within wide limits and preferably can be in the range from 1 to 1.10 7 Pa .

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 5(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь вода (H2O)/H2SiCl2 обладает молярным отношением, большим или равным 0,1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь Н2О и H2SiCl2 характеризуется молярным отношением Н2О/H2SiCl2, которое составляет от 0,1 до 10000.In one embodiment of the present invention, step 5(a) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the water (H 2 O)/H 2 SiCl 2 mixture has a molar ratio greater than or equal to 0.1. In one embodiment of the present invention, said mixture of H 2 O and H 2 SiCl 2 is characterized by a molar ratio of H 2 O/H 2 SiCl 2 , which is from 0.1 to 10,000.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 5(a) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 5(a) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество энергии, необходимое для проведения стадии 5(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 50 кВт⋅ч /(кг полученного [H2SiO]).In one embodiment of the present invention, the amount of energy required to carry out step 5(b) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) may be from 1 to 50 kWh/(kg [H 2 SiO] produced).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения температура при проведении методики получения [H2SiO] на стадии 5(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от -50 до 100°C.In one embodiment of the present invention, the temperature during the procedure for producing [H 2 SiO] in step 5(b) of the method for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) can vary within wide limits, and preferably can be in the range from -50 to 100° C.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление при проведении методики получения [H2SiO] на стадии 5(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) может меняться в широких пределах и предпочтительно может находиться в диапазоне от 1 до 1.107 Па.In one embodiment of the present invention, the pressure during the procedure for producing [H 2 SiO] in step 5(b) of the method for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) can vary within wide limits and preferably can be in the range from 1 to 1.10 7 Pa .

В одном варианте осуществления настоящего изобретения стадия 5(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I) отличается тем, что смесь вода (H2O)/H2SiF2 обладает молярным отношением, большим или равным 0,1. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанная смесь Н2О и H2SiF2 характеризуется молярным отношением Н2О/ H2SiF2, которое составляет от 0,1 до 10000.In one embodiment of the present invention, step 5(b) of the process for producing/regenerating a siloxane hydrogen carrier of formula (I) is characterized in that the water (H 2 O)/H 2 SiF 2 mixture has a molar ratio greater than or equal to 0.1. In one embodiment of the present invention, said mixture of H 2 O and H 2 SiF 2 is characterized by a molar ratio of H 2 O/H 2 SiF 2 , which is from 0.1 to 10,000.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество отдельных операций (например, реакция, разделение, очистка и т.п.), необходимых на стадии 5(b) способа получения/регенерации силоксанового носителя водорода формулы (I), может составлять от 1 до 10.In one embodiment of the present invention, the number of separate operations (e.g., reaction, separation, purification, etc.) required in step 5(b) of the process for producing/regenerating a hydrogen siloxane carrier of formula (I) may be from 1 to 10.

Приведенные ниже термины и выражения, включенные в настоящее изобретение, определены следующим образом:The following terms and expressions included in the present invention are defined as follows:

- носители водорода представляют собой находящиеся в твердом состоянии или жидком состоянии материалы, которые содержат атомы водорода, которые при необходимости легко выделяются в виде молекулярного диводорода (Н2).Hydrogen carriers are solid or liquid materials which contain hydrogen atoms which, if necessary, are readily released as molecular dihydrogen (H 2 ).

Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение обеспечивает возможность многочисленных других конкретных форм вариантов осуществления без отклонения от области применения заявленного изобретения. Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения следует рассматривать, как иллюстративные, однако их можно модифицировать в определенной области, ограниченной объемом прилагаемой формулы изобретения, и настоящее изобретение не следует ограничивать приведенными выше подробными описаниями.It should be apparent to those skilled in the art that the present invention allows numerous other specific forms of embodiments without deviating from the scope of the claimed invention. Accordingly, the embodiments of the present invention are to be considered as illustrative, however, they may be modified within the scope of the appended claims, and the present invention should not be limited to the above detailed descriptions.

ПримерыExamples

Жидкий ПГС (поли(дигидросилоксан)) получали путем регулируемого гидролиза дихлорсилана (H2SiCl2) и его получали в виде бесцветной жидкости. Твердый ПГС получали путем регулируемого гидролиза дихлорсилана (H2SiCl2) в присутствии триметилсилилхлорида (Me3Si-Cl), использующегося в качестве реагента обрыва цепи, и его получали в виде бесцветных кристаллов. ПГМС (поли(гидрометилсилоксан)) получали из коммерческих источников в виде бесцветной жидкости.Liquid PGS (poly(dihydrosiloxane)) was obtained by controlled hydrolysis of dichlorosilane (H 2 SiCl 2 ) and was obtained as a colorless liquid. Solid PGS was obtained by controlled hydrolysis of dichlorosilane (H 2 SiCl 2 ) in the presence of trimethylsilyl chloride (Me 3 Si-Cl) used as a chain terminator and was obtained as colorless crystals. PGMS (poly(hydromethylsiloxane)) was obtained from commercial sources as a colorless liquid.

На фиг. 6 представлены результаты экспериментов по исследованию выделения водорода, в которых определяли объем выделившегося газообразного водорода с течением времени с использованием трех разных силоксановых носителей водорода. Результаты приведены в представленной ниже таблице.In FIG. 6 shows the results of hydrogen evolution experiments in which the volume of hydrogen gas evolved over time was determined using three different siloxane hydrogen carriers. The results are shown in the table below.

Figure 00000006
Figure 00000006

Все три реакции протекали с количественным выходом. Вследствие химической структуры каждого соединения, жидкий поли(дигидросилоксан), обладающий циклической структурой, обеспечивал существенно больший объем выделившегося газообразного водорода. Твердый поли(дигидросилоксан), обладающий линейной структурой, обладал меньшей эффективностью вследствие наличия в его цепи содержащих углерод концевых фрагментов -SiMe3, которые приводят к более низкой массовой эффективности при получении водорода. ПГМС обладал эффективностью, более, чем в 2 раза меньшей, чем жидкий ПГС, поскольку он содержит только один гидридный атом водорода в каждом гидрометилсилоксановом повторяющемся звене.All three reactions proceeded in quantitative yield. Due to the chemical structure of each compound, the liquid poly(dihydrosiloxane) having a cyclic structure provided a significantly larger volume of hydrogen gas released. Solid poly(dihydrosiloxane), having a linear structure, had a lower efficiency due to the presence in its chain containing carbon end fragments -SiMe 3 , which lead to a lower mass efficiency in the production of hydrogen. PGMS had an efficiency more than 2 times lower than liquid PGS, since it contains only one hydride hydrogen atom in each hydromethylsiloxane repeating unit.

Описание экспериментальной установкиDescription of the experimental setup

Заготовку из ПЭТФ (полиэтилентерефталат) объемом 60 мл соединяли (путем привинчивания) с герметичным переходником с шаровым затвором, содержащим выпускное сопло для водорода и внутреннюю резьбу, к которой привинчивали изготовленную из нержавеющей стали иглу, снабженную изготовленным из нержавеющей стали клапаном, предназначенную для подачи реагентов. Выпускное сопло для газообразного водорода соединяли с расходометром для исследования кинетики выделения водорода. Газообразный водород собирали в перевернутый градуированный мерный цилиндр объемом 2 л, заполненный водой, использующийся в качестве дополнительного средства измерения объема. Поток газообразного водорода, выделявшегося в мерный цилиндр, регулировали с помощью игольчатого клапана.A 60 ml PET (polyethylene terephthalate) preform was connected (by screwing) to a sealed ball-lock adapter containing a hydrogen outlet nozzle and an internal thread to which a stainless steel needle was screwed, equipped with a stainless steel valve, designed to supply reagents . An outlet nozzle for hydrogen gas was connected to a flowmeter to study the kinetics of hydrogen evolution. Hydrogen gas was collected in an inverted 2 L graduated graduated cylinder filled with water as an additional volume measurement. The flow of hydrogen gas released into the graduated cylinder was controlled by a needle valve.

Пример 1Example 1

В заготовку из ПЭТФ объемом 60 мл помещали 1,007 г (16,75 ммоля, 1,0 экв.) поли(гидрометилсилоксана) и в реакционную среду при энергичном перемешивании с помощью шприца объемом 5 мл через иглу для инъекции быстро добавляли 2 мл NaOH (20 мас. % в воде) (12,2 ммоля, 0,73 экв.). Клапан закрывали и в течение 20 с в мерный цилиндр собирали 400 мл (выход >99%) газообразного водорода.1.007 g (16.75 mmol, 1.0 eq.) of poly(hydromethylsiloxane) was placed in a 60 ml PET preform, and 2 ml of NaOH (20 wt.% in water) (12.2 mmol, 0.73 eq.). The valve was closed and 400 ml (>99% yield) of hydrogen gas was collected in a graduated cylinder over 20 seconds.

Пример 2Example 2

В заготовку из ПЭТФ объемом 60 мл помещали 1,003 г (21,75 ммоля, 1,0 экв.) линейного твердого поли(дигидросилоксана) и в реакционную среду при энергичном перемешивании с помощью шприца объемом 5 мл через иглу для инъекции быстро добавляли 5 мл NaOH (20 мас. % в воде) (30,5 ммоля, 1,40 экв.). Клапан закрывали и в течение 95 с в мерный цилиндр собирали 750 мл (выход >99%) газообразного водорода.1.003 g (21.75 mmol, 1.0 eq.) of linear solid poly(dihydrosiloxane) was placed in a 60 ml PET preform, and 5 ml of NaOH was rapidly added to the reaction medium with vigorous stirring using a 5 ml syringe through an injection needle. (20 wt% in water) (30.5 mmol, 1.40 eq.). The valve was closed and 750 ml (>99% yield) of hydrogen gas was collected in a graduated cylinder over 95 seconds.

Пример 3Example 3

В заготовку из ПЭТФ объемом 60 мл помещали 1,005 г (21,80 ммоля, 1,0 экв.) циклического жидкого поли(дигидросилоксана) и в реакционную среду при энергичном перемешивании с помощью шприца объемом 5 мл через иглу для инъекции быстро добавляли 5 мл NaOH (20 мас. % в воде) (30,5 ммоля, 1,40 экв.). Клапан закрывали и в течение 50 с в мерный цилиндр собирали 1040 мл (>99% выход) газообразного водорода.1.005 g (21.80 mmol, 1.0 eq.) of cyclic liquid poly(dihydrosiloxane) was placed in a 60 ml PET preform, and 5 ml of NaOH was rapidly added to the reaction medium with vigorous stirring using a 5 ml syringe through an injection needle. (20 wt% in water) (30.5 mmol, 1.40 eq.). The valve was closed and 1040 ml (>99% yield) of hydrogen gas was collected in a graduated cylinder over 50 seconds.

Claims (34)

1. Способ получения жидкого силоксанового соединения-носителя водорода, включающий пути проведения реакции X, Y или Z, включающие следующие последовательные стадии: получение соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката и1. A method for producing a liquid siloxane hydrogen carrier compound, comprising X, Y, or Z reaction paths, comprising the following steps: obtaining a silica-based compound and/or a silicate-based compound, and - в случае пути проведения реакции X, проведение стадии галогенирования соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением тетрагалогенида кремния; проведение стадии восстановления тетрагалогенида кремния с получением галогенсилана, и проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода;- in the case of reaction route X, carrying out the step of halogenating the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon tetrahalide; carrying out a step of reducing silicon tetrahalide to obtain a halosilane, and carrying out a step of hydrolyzing the halosilane to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound; - в случае пути проведения реакции Y, проведение стадии восстановления соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением кремния с получением кремния; проведение стадии гидрогалогенирования кремния с получением галогенсилана, и проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода;- in the case of reaction route Y, carrying out the step of reducing the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon to obtain silicon; carrying out a step of hydrohalogenating silicon to obtain a halosilane, and carrying out a step of hydrolyzing the halosilane to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound; - в случае пути проведения реакции Z, проведение стадии галогенирования соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката с получением тетрагалогенида кремния; проведение стадии восстановления тетрагалогенида кремния с получением кремния; проведение стадии гидрогалогенирования кремния с получением галогенсилана, и проведение стадии гидролиза галогенсилана с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода.- in the case of reaction route Z, carrying out the step of halogenating the silica-based compound and/or the silicate-based compound to obtain silicon tetrahalide; carrying out the stage of reduction of silicon tetrahalide to obtain silicon; carrying out a step of hydrohalogenating silicon to obtain a halosilane; and carrying out a step of hydrolyzing the halosilane to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound. 2. Способ регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода, в котором жидкое силоксановое соединение-носитель водорода подвергают гидролитическому окислению для получения водорода и соединения на основе диоксида кремния и/или силиката (B), с последующим проведением реакции по пути X, Y или Z по п. 1 с получением жидкого силоксанового соединения-носителя водорода.2. A method for regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound, wherein the liquid siloxane hydrogen carrier compound is subjected to hydrolytic oxidation to produce hydrogen and a silica and/or silicate-based compound (B), followed by reacting along the route X, Y or Z according to claim 1 to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound. 3. Способ регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 2, в котором регенерированное силоксановое соединение - носитель водорода химически идентично силоксановому соединению-носителю водорода, подвергнутому гидролитическому окислению.3. The method for regenerating the liquid hydrogen carrier siloxane compound according to claim 2, wherein the regenerated hydrogen carrier siloxane compound is chemically identical to the hydrogen carrier siloxane compound subjected to hydrolytic oxidation. 4. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из пп. 1-3, в котором силоксановое соединение-носитель водорода не содержит углерод.4. A method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of paragraphs. 1-3, in which the siloxane hydrogen carrier compound does not contain carbon. 5. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 4, в котором использующиеся в способе реагенты не содержат углерод.5. A process for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 4, wherein the reagents used in the process do not contain carbon. 6. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, в котором для галогенирования соединения на основе диоксида кремния и/или силиката на путях проведения реакции X и Z используют галогенид водорода и получают тетрагалогенид кремния.6. A process for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of the preceding claims, wherein hydrogen halide is used to halogenate the silica and/or silicate based compound in reaction paths X and Z to produce silicon tetrahalide. 7. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 6, в котором галогенидом водорода является фторид водорода и тетрагалогенидом кремния является тетрафторид кремния.7. The method for producing or regenerating the liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 6, wherein the hydrogen halide is hydrogen fluoride and the silicon tetrahalide is silicon tetrafluoride. 8. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, в котором восстановлением соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката на пути проведения реакции Y является одностадийное восстановление в присутствии водорода с получением кремния; или двухстадийное восстановление, включающее восстановление соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката в присутствии кремния с получением SiO и восстановление SiO в присутствии водорода с получением кремния.8. The method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of the preceding claims, wherein the reduction of the silica-based compound and/or the silicate-based compound in the Y reaction path is a one-step reduction in the presence of hydrogen to produce silicon; or a two-step reduction comprising reducing the silica-based compound and/or the silicate-based compound in the presence of silicon to produce SiO, and reducing the SiO in the presence of hydrogen to produce silicon. 9. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 8, в котором восстановлением соединения на основе диоксида кремния и/или соединения на основе силиката на пути проведения реакции Y является одностадийное восстановление в присутствии водорода с получением кремния, которое проводят в плазменной среде без выбросов углерода.9. The method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 8, wherein the reduction of the silica-based compound and/or the silicate-based compound in the Y reaction path is a one-step reduction in the presence of hydrogen to produce silicon, which is carried out in plasma environment without carbon emissions. 10. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, в котором восстановлением тетрагалогенида кремния на пути проведения реакции Z является восстановление в присутствии водорода с получением кремния; или восстановление в присутствии металлического восстановительного реагента с получением кремния.10. A method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of the preceding claims, wherein the reduction of silicon tetrahalide in the Z reaction path is reduction in the presence of hydrogen to produce silicon; or reduction in the presence of a metal reducing agent to obtain silicon. 11. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, в котором для восстановления тетрагалогенида кремния на пути проведения реакции X используют водород и получают галогенсилан.11. A process for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of the preceding claims, wherein hydrogen is used to reduce silicon tetrahalide in the reaction route X and halosilane is produced. 12. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 11, в котором тетрагалогенидом кремния является тетрафторид кремния и галогенсиланом является дифторсилан (H2SiF2).12. The method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 11, wherein the silicon tetrahalide is silicon tetrafluoride and the halosilane is difluorosilane (H 2 SiF 2 ). 13. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, в котором для гидрогалогенирования кремния на путях проведения реакции Y и Z используют галогенид водорода и получают галогенсилан.13. A process for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of the preceding claims, wherein hydrogen halide is used to hydrohalogenate silicon in the Y and Z reaction pathways to produce halosilane. 14. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 13, в котором галогенидом водорода является хлорид водорода и галогенсиланом является дихлорсилан (H2SiCl2).14. The method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 13, wherein the hydrogen halide is hydrogen chloride and the halosilane is dichlorosilane (H 2 SiCl 2 ). 15. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, в котором для гидролиза галогенсилана на путях проведения реакции X, Y и Z используют воду и получают жидкое силоксановое соединение-носитель водорода.15. The process for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of the preceding claims, wherein water is used to hydrolyze the halosilane in reaction paths X, Y, and Z to obtain a liquid siloxane hydrogen carrier compound. 16. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, в котором жидкое силоксановое соединение-носитель водорода содержит одно или большее количество звеньев формулы (I):16. A method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of the preceding claims, wherein the liquid siloxane hydrogen carrier compound contains one or more units of formula (I):
Figure 00000007
Figure 00000007
в которой n обозначает целое число, которое больше или равно 1.where n is an integer greater than or equal to 1. 17. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 16, в котором жидким силоксановым соединением-носителем водорода является линейное соединение формулы ROH2nSinOnR’, в которой n обозначает целое число, большее или равное 1, R и R’ выбраны из числа следующих: Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu, Ph и/или SiR’’ 3, где R" выбран из числа следующих: H, Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu и/или Ph.17. The method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 16, wherein the liquid siloxane hydrogen carrier compound is a linear compound of the formula ROH 2n Si n O n R', wherein n is an integer greater than or equal to 1, R and R' are selected from the following: Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu, Ph and/or SiR'' 3, where R" is selected from the following: H, Me, Et, Pr, iPr, Bu, tBu and/or Ph. 18. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 17, в котором n больше или равно 2, например, больше или равно 3 или даже больше или равно 4; n меньше или равно 500, например, меньше или равно 50.18. A method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 17, wherein n is greater than or equal to 2, such as greater than or equal to 3, or even greater than or equal to 4; n is less than or equal to 500, such as less than or equal to 50. 19. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из пп. 17 и 18, в котором R и R’ не содержат углерод.19. A method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of paragraphs. 17 and 18, in which R and R' do not contain carbon. 20. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 19, в котором R и R’ обозначают SiH3.20. The process for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 19, wherein R and R' are SiH 3 . 21. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 16, в котором жидким силоксановым соединением-носителем водорода формулы (I) является циклическое соединение, например, циклическое соединение формулы H2nSinOn, в которой n обозначает целое число, большее или равное 2, например, большее или равное 3 или даже большее или равное 4.21. The method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 16, wherein the liquid siloxane hydrogen carrier compound of formula (I) is a cyclic compound, for example, a cyclic compound of the formula H 2n Si n O n , wherein n is an integer a number greater than or equal to 2, such as greater than or equal to 3 or even greater than or equal to 4. 22. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 21, в котором n меньше или равно 500, например, меньше или равно 32, например, меньше или равно 17.22. A method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 21, wherein n is less than or equal to 500, such as less than or equal to 32, such as less than or equal to 17. 23. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из предыдущих пунктов, проводимый без необходимости использования углеродсодержащего реагента и/или без выбросов углерода, если силоксановое соединение-носитель водорода не содержит углерод, и/или выбросы углерода составляют менее 0,924 кг CO2 в пересчете на 1 кг полученного силоксанового соединения-носителя водорода, если силоксановое соединение-носитель водорода содержит углерод.23. A method for producing or regenerating a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any of the preceding claims, carried out without the need for a carbon-containing reagent and / or without carbon emissions, if the siloxane hydrogen carrier compound does not contain carbon, and / or carbon emissions are less than 0.924 kg CO2 in terms of 1 kg of the obtained siloxane hydrogen carrier compound, if the siloxane hydrogen carrier compound contains carbon. 24. Способ получения или регенерации жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 23, в котором выбросы углерода составляют менее 0,462 кг CO2, более предпочтительно менее 0,231 кг CO2, например, менее 0,1 кг CO2 или даже менее 0,05 кг CO2 в пересчете на 1 кг полученного/регенерированного силоксанового соединения-носителя водорода, если силоксановые соединения-носители водорода содержат углерод.24. The method for producing or regenerating the liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 23, wherein the carbon emissions are less than 0.462 kg CO 2 , more preferably less than 0.231 kg CO 2 , for example, less than 0.1 kg CO 2 or even less than 0.05 kg CO 2 in terms of 1 kg produced/regenerated siloxane hydrogen carrier compound, if the siloxane hydrogen carrier compounds contain carbon. 25. Жидкое силоксановое соединение-носитель водорода, полученное способом получения или регенерации по любому из пп. 19-24.25. Liquid siloxane connection-carrier of hydrogen obtained by the method of production or regeneration according to any one of paragraphs. 19-24. 26. Способ получения водорода путем гидролитического окисления жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 25 в присутствии воды.26. A method for producing hydrogen by hydrolytic oxidation of a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 25 in the presence of water. 27. Применение жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 25 для хранения и транспортировки водорода и/или энергии.27. The use of a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 25 for storing and transporting hydrogen and/or energy. 28. Применение жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по п. 27, где указанный водород образуется при проведении способа получения возобновляемой энергии и/или где указанную энергию получают при проведении способа получения возобновляемой энергии, внепикового получения электричества и/или способа использования тепла отходящих газов.28. The use of a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to claim 27, wherein said hydrogen is produced in a renewable energy production process and/or where said energy is produced in a renewable energy production process, off-peak electricity generation and/or a waste gas heat recovery process. 29. Протекающее при отсутствии углерода применение жидкого силоксанового соединения-носителя водорода по любому из пп. 27 и 28 в протекающем при отсутствии углерода способе по п. 26 для выделения водорода по требованию.29. Flowing in the absence of carbon, the use of a liquid siloxane hydrogen carrier compound according to any one of paragraphs. 27 and 28 in the carbon-free process of claim 26 to release hydrogen on demand.
RU2020138333A 2018-05-02 2019-04-30 Process for producing and regenerating hydrogen-carrier compounds RU2793733C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18305549.0 2018-05-02
EP18306001.1 2018-07-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020138333A RU2020138333A (en) 2022-06-02
RU2793733C2 true RU2793733C2 (en) 2023-04-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010070001A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-24 Universite De La Mediterranee Aix-Marseille Ii New process of production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier
WO2010094785A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Universite De La Mediterranee Aix-Marseille Ii Amino catalyzed production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier
RU2009101932A (en) * 2006-07-25 2010-08-27 Рев Реньюэбл Энерджи Венчурс Инк. (Ch) METHOD FOR HYDROGEN AND ENERGY GENERATION BY THERMAL TRANSFORMATION OF SILANES
WO2011098614A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Universite De La Mediterranee Aix-Marseille Ii Phosphine-oxide catalyzed process of production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009101932A (en) * 2006-07-25 2010-08-27 Рев Реньюэбл Энерджи Венчурс Инк. (Ch) METHOD FOR HYDROGEN AND ENERGY GENERATION BY THERMAL TRANSFORMATION OF SILANES
WO2010070001A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-24 Universite De La Mediterranee Aix-Marseille Ii New process of production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier
WO2010094785A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Universite De La Mediterranee Aix-Marseille Ii Amino catalyzed production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier
WO2011098614A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Universite De La Mediterranee Aix-Marseille Ii Phosphine-oxide catalyzed process of production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7374993B2 (en) Method for regeneration of hydrogen carrier compounds
RU2793733C2 (en) Process for producing and regenerating hydrogen-carrier compounds
CN114728783B (en) Hydrogen carrier compound
RU2811865C2 (en) Hydrogen carrier compounds
CN114650964B (en) Process for the preparation and regeneration of hydrogen carrier compounds
EP4108630A1 (en) Hydrogen carrier compounds
EP3816204B1 (en) Process for producing and regenerating hydrogen carrier compounds
AU2019389082A1 (en) Catalysed process of production of hydrogen from silylated derivatives as hydrogen carrier compounds