Abstract: Для эксплуатации в полевых условиях низкотемпературных топливных элементов с протонообменной мембраной требуется создание водородгенерирующих композиций, которые должны обеспечивать получение высокочистого водорода при температурах окружающей среды. В качестве источников водорода рассматривается широкий спектр химических соединений, среди которых лидерами по содержанию водорода являются гидриды. Так, в состав боргидрида натрия (NaBH4) и амминборана (NH3BH3) входит 10,5 и 19,6 мас% водорода, соответственно. Следует отметить, что при взаимодействии NaBH4 с водой выход водорода увеличивается в 2 раза за счет вовлечения воды в газогенерацию. В присутствии катализаторов этот процесс протекает без дополнительного нагрева. Традиционно в качестве источников водорода рассматривались водно-щелочные растворы NaBH4, но из-за их нестабильности нами было предложено хранить и использовать для газогенерации таблетированную композицию гидрида с дешевым кобальтовым катализатором. Образование водорода начинается сразу после добавления к гидридсодержащей таблетке воды из любого природного источника. В качестве примеси выделяющийся газ содержит только пары воды, поэтому не требуется дополнительно увлажнять его перед подачей в топливный элемент. Другим перспективным гидридом для водородной энергетики является амминборан – твердое кристаллическое вещество стабильное на воздухе. Его разложение начинается при 110-120 С, но для практической реализации необходимо снизить температуру генерации водорода ниже 90 С. С этой целью был разработан процесс гидротермолиза NH3BH3, реализуемый при нагреве гидрида с водой, взятой в количестве меньше стехиометрического для его полного гидролиза. При этом наблюдаемый рост объема выделяющегося газа связан с сопряжением двух реакций: (1) экзотермической реакции гидролиза и (2) термолиза NH3BH3. Введение катализатора позволяет значительно увеличить скорость газогенерации и снизить температуру внешнего нагрева, достигая высокого суммарного выхода водорода до 7,6 мас% уже при 85 С. Таким образом, в результате проведенных исследований были разработаны твердые композиции на основе боргидрида натрия и амминборана с высоким содержанием водорода, перспективные для использования в качестве источников водорода в полевых условиях, в том числе для портативных приложений.

Cite: Нецкина О.В. , Комова О.В. , Симагина В.И.
Водородгенерирующие композиции на основе борсодержащих гидридов для портативных приложений
Семинар «Производство энергетических устройств водородных технологий в Российской Федерации, соответствующих мировых практикам коммерциализации» 20-21 нояб. 2018