USD ЦБ — 57,48 +0,21
EUR ЦБ — 67,74 −0,17
Brent — 57,94 +1,06%
суббота 21 октября 18:51

Наука и технологии // Нефтехимия

Еще один способ получения газообразного водорода из метанола

04 марта 2013 г., 10:53Neftegaz.RU7839

Исследователи из Германии и Италии разработали способ получения газообразного водорода из метанола при низких значениях температуры и давления. Выделению водорода способствует рутений содержащий катализатор с пинцерным лигандом.

Важность результатов исследования в особенности определяется тем, что оно делает возможным применение метанола в качестве источника водорода для топливных элементов, в конструкцию которых входят протон-обменные мембраны.

Такие топливные элементы генерируют электроэнергию, перерабатывая водород, в результате чего единственным продуктом сгорания является только вода, поэтому они рассматриваются как перспективные системы для экологически чистых транспортных средств нового поколения.

В принципе, топливные элементы могут вырабатывать энергию за счет сжигания или другого способа переработки метанола, однако такие топливные элементы отличаются меньшей эффективностью, они менее долговечны и устойчивы по сравнению с водородными топливными элементами.

Однако трудности с адаптацией водородных топливных ячеек к транспортным средствам связаны со сложностями в хранении водорода и работы с ним. Хорошо известен процесс разрушения метанола с выделением водорода - риформинг, однако для его реализации требуются высокое давление и температуры выше 200°C, что делает его непрактичным для применения к переработке метанола в водород в конструкционной схеме обычного автомобиля.


Как заявляет руководитель исследования, Маттиас Беллер (Matthias Beller) из Университета Ростока, идеальным было бы создание жидкой системы для накопления энергии - именно поэтому столь перспективно разработка эффективной системы конверсии, позволяющей использовать метанол в качестве источника водорода.

Исследователи получили серию растворимых в метаноле катализаторов, в которых центральный атом рутения был координирован с атомом азота и двумя атомами фосфора, входящими в состав фосфорорганического пинцерного лиганда.

В присутствии воды и гидроксида натрия катализатор ускоряет конверсию метанола в формальдегид, при этом высвобождается водород. На следующем этапе происходит окисление муравьиного альдегида до муравьиной кислоты, опять же с выделением водорода, а муравьиная кислота, в свою очередь, расщепляется на водород и диоксид углерода.

Исследователи впервые обнаружили каталитическую систему, в которой один и тот же катализатор ускоряет реакцию трех различных субстратов, образующихся по мере увеличения глубины превращения метанола, позволяя высвобождать три моль водорода на один моль взятого метанола. Важным фактором, потенциально позволяющим в перспективе использовать систему в настоящих топливных ячейках является то, что каталитическая реакция протекает при температуре ниже 100°C и нормальном атмосферном давлении.

Беллер отмечает, что хотя уже наблюдается достаточное количество молекул водорода, образование которых может обеспечить молекула катализатора до своей дезактивации и высокая скорость реакции, это параметры, которые можно и нужно увеличить.

Исследователь уверен, что система может быть значительно модифицирована и ее производительность будет повышена за счет тонких изменений строения металлоорганического катализатора.

Тем не менее препятствием на пути к немедленному использованию метанола в качестве источника для водородного топлива является относительно высокие энергетические затраты на производство самого метилового спирта. Валери Дюпон (Valerie Dupont) из Университета Лидса, также изучающий системы получения водорода с помощью инициированного паром риформинга отмечает, что исследователи из группы Беллера получили хороший результат, но для практического применения необходима существенное понижение производства метанола.

Источник: Nature, 2013, DOI: 10.1038/nature11891

Комментарии

Пока нет комментариев.

Написать комментарий


Neftegaz.RU context