Реферат: Развитие технологий получения энергии с использованием возобновляемых источников стимулируется ужесточением контроля за утилизацией парниковых газов и повышением стоимости углеводородного топлива, т.к. увеличиваются капиталовложения на освоение новых месторождений. Однако из-за непостоянства природных факторов выработка энергии имеет периодичность, которую можно сгладить за счет буферных накопителей, например, электролизного типа – когда избыточная электроэнергия, производимая в периоды максимальной нагрузки, расходуется на разложение воды с получением водорода. Для компактного хранения и безопасной транспортировки предлагается аккумулировать водород в химически связанном состоянии. Особое внимание привлекают соединения стойкие к воздействию внешних факторов, но стоит сложная задача поиска эффективных способов их вовлечения в цикл аккумулирования энергии, где решающую роль играют каталитические технологии. Большой интерес сосредоточен на технологиях запасания электроэнергии в форме газообразных и жидких углеводородов (Power-to-Gas/Power-to-Liquid) с использованием CO2. В промышленности хорошо освоен процесс его метанирования, что не повлечет глобальной перестройки промышленного сектора на начальном этапе перехода от традиционной к водородной энергетике. Дальнейшее развитие этих технологий связано с разработкой катализаторов, обеспечивающих эффективное превращение CO2 при малых временах контакта в температурном диапазоне до 300 С. Непредельные углеводороды также рассматриваются в качестве водородаккумулирующей среды. Главным критерием выбора соединений для цикла «гидрирования/дегидрирования» является водородная емкость, а основным инструментом управления скоростью выступают катализаторы. Полный цикл превращения органических источников водорода желательно осуществлять на одном катализаторе, но в присутствии палладия и платины наблюдается разрушение непредельных углеводородов с образованием низкоуглеродных продуктов, поэтому необходимо повысить селективность катализаторов. Серьезную конкуренцию органическим источникам водорода составляет аммиак (17,6 мас% водорода). Широкомасштабное производство существенно его удешевляет и позволяет использовать известные технологии хранения и транспортировки. Тем не менее, ключевой проблемой применения NH3 как водородаккумулирующей среды является организация эффективного процесса его разложения. Использование рутениевых катализаторов позволяет существенно снизить температуру разложения NH3, но их высокая стоимость смещает акцент исследований в сторону дешевых катализаторов, содержащих переходные металлы (Ni, Fe и др.). Проблема использования NH3 для аккумулирования энергии не ограничивается поиском катализаторов его разложения, поскольку не менее актуальна разработка энергосберегающих способов его синтеза без использования ископаемого сырья. Для компактного хранения водорода предлагаются гидриды – лидеры по содержанию водорода. При организации газогенерации путем термолиза рост подвижности водорода достигается повышением дисперсности гидридов, образованием дефектов кристаллической решетки, формированием центров адсорбции/десорбции и увеличением спилловера водорода при введении катализатора. В отличие от термических методов, гидролиз гидридов позволяет получать водород при температурах окружающей среды, т.к. он сопровождается выделением тепла. Наиболее низкий тепловой эффект характерен для гидролиза NaBH4, но его полная конверсия достигается в присутствии катализаторов. Таблетирование их с твердым гидридом упрощает процедуру запуска газогенерации, поскольку она начинается сразу после добавления воды из любого природного источника. Согласно данным ИК спектроскопии и хроматографического анализа образующийся газ содержит только незначительные примеси паров воды и без дополнительной очистки и увлажнения может подаваться в топливный элемент. Следует обратить внимание, что все вышеперечисленные каталитические технологии аккумулирования энергии в виде химических соединений уже сейчас востребованы на формирующемся глобальном рынке водородного топлива. Лидером в этом направлении является Япония, но из-за отсутствия собственных первичных источников энергии реализация стратегии «водородного общества» полностью зависит от импортных поставок водорода. В настоящий момент главным экспортером водорода рассматривается Австралия. Тем не менее, логистическая близость Дальнего Востока, его огромный энергетический потенциал и большие запасы воды создают благоприятные условия для участия России в формировании нового сегмента энергетического рынка Японии.

Библиографическая ссылка: Нецкина О.В. , Комова О.В.
Каталитические технологии для аккумулирования водорода в химически связанном состоянии
В сборнике Водород. Технологии. Будущее : сборник тезисов докладов II Всероссийской конференции с международным участием. – ТПУ., 2021. – C.60. – ISBN 9785438710462.

Идентификаторы БД: Нет идентификаторов

Цитирование в БД: Пока нет цитирований