Реферат: Аккумулирование электроэнергии в водородном цикле выступает как основной сценарий перехода мировой энергетики к безуглеродным энергоносителям, но остро стоит вопрос компактного хранения водорода. Для долговременного хранения предпочтительно переводить водород в химически связанное состояние, например, в виде гидридов, не имеющих конкурентов по его содержанию. При их взаимодействии с водой выход водорода увеличивается в 2 раза. Следует отметить, что гидриды энергично взаимодействуют с водой с выделением тепла, что позволяет создать водородгенерирующие системы для Арктической зоны. Тем не менее, для их безопасной эксплуатации следует выбрать гидрид с приемлемым тепловым эффектом. Таким соединением является боргидрид натрия (NaBH4), но для его полной конверсии требуются присутствие катализаторов. Наиболее изучены в гидролизе NaBH4 кобальтовые катализаторы. Однако из-за востребованности в производстве литий-ионных аккумуляторов стоимость кобальта растет. Альтернативным катализатором гидролиза NaBH4 выступает никель, цена которого в 3 раз меньше кобальта. В данной работе проведено сравнение кинетических закономерностей гидролиза NaBH4 в присутствии кобальтовых и никелевых катализаторов, добавленных в состав твердых водородгенерирующих композиций. Установлено, что активность никелевых катализаторов ниже, чем кобальтовых, несмотря на более дисперсное состояние активного компонента (Рис.1). Главной причиной является низкая эффективность адсорбции боргидрид-аниона из-за присутствия водорода на поверхностности никелевых частиц. Рис. 1. Сравнение кобальтового и никелевого катализаторов гидролиза боргидрида натрия Было определено, что прокаливание никелевых катализаторов до 350 °С практически не влияет на скорость газогенерации. При дальнейшем увеличении температуры частицы укрупняются и объединяются в протяженные структуры, окруженные аморфным слоем из оксида бора, что приводит к снижению каталитической активности. Тем не менее, наблюдается усиление магнитных свойств никелевых катализаторов за счет накопления ферромагнитной фазы металла. Это положительно влияет на степень их извлечения из реакционной среды с помощью магнита. Для увеличения активности прокаленного никелевого катализатора было предложено закрепить кобальт на его поверхности разными методами: пропиткой растворами хлорида кобальта, восстановительным осаждением кобальта в воде и этаноле. Среди рассмотренных методов наиболее эффективный биметаллический катализатор в гидролизе боргидрида натрия был получен пропиткой никелевого катализатора этанольным раствором хлорида кобальта, который позволил закрепить более 16,3 мас% кобальта в виде поверхностного слоя на ферромагнитных никелевых частицах (Рис. 2). Рис. 2. Биметаллические частицы кобальт-никелевого катализатора, полученного пропиткой прокаленного никелевого катализатора этанольным раствором хлорида кобальта Таким образом, для твердофазных водородгенирирующих материалов на основе боргидрида натрия предложен эффективный ферромагнитный кобальт-никелевый катализатор, легко извлекаемый из отработанной реакционной среды магнитом. Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Государственного задания № 0239-2021-0007 (АААА-А21-121011390006-0).

Библиографическая ссылка: Нецкина О.В. , Булаков В.Э. , Комова О.В. , Тайбан Е.С. , Просвирин И.П. , Ищенко А.В. , Булавченко О.А. , Рогов В.А. , Симагина В.И.
Разработка никельсодержащих катализаторов для твердофазных источников водорода на основе боргидрида натрия
Конференция Центра компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики" 27 нояб. - 2 дек. 2022