Новые каталитические композитные материалы для хранения водорода и использования в топливных элементах и водородной энергетике

Основные результаты работы:
Синтезированы наноразмерные катализаторы на основе наночастиц металлов и металлокомплексов на твердых носителях:
• Благородные металлы (Pt, Pd, Ir) на оксидных, углеродных носителях;
• Редкоземельные металлокомплексные системы на цеолитных носителях.
Установлены положительные эффекты предварительной и непосредственной СВЧ-активации оксидных и металлических катализаторов гидрирования-дегидрирования органических веществ: снижение температуры начала процесса, повышение в 2-5 раз начальной активности каталитической системы, снижение образования побочных продуктов. Было проведено сравнение параметров процессов в условиях СВЧ активации с процессами, протекающими на катализаторах, предварительно активированных в условиях термического нагрева.
Полученные катализаторы испытаны в гидрировании-дегидрировании ароматических субстратов (терфенил, бензол, N-этилкарбазол) с целью их сравнения с гетерогенными катализаторами. Выбрана наиболее эффективная каталитическая композитная система для хранения водорода (Pt-нано/C катализатор + терфенил как субстрат для реакций гидрирования-дегидрирования) с емкостью по водороду не менее 7,5% вес в расчете на каталитическую композицию. Проведена оптимизация условий заправки и извлечения водорода из каталитических систем
Достижение заданных индикаторов по первому этапу:
- И1.6.1. Полученные результаты переданы в ОАО «Корпорация Компомаш», ФГУП «Исследовательский Центр им. Келдыша», ООО ИПРОВЭН для проведения в 2008 году совместных опытно-конструкторских работ.
- И1.6.2. Публикация статей в ведущих научных журналах в 2007 году – 4.
- И1.6.3. Подача заявок на изобретения в 2007 году – 1, получение патентов в 2007 году – 2.
- И1.6.4. Защита кандидатских диссертаций в 2007 году – 0; докторских диссертаций в 2007 году – 0.
Полученные данные были представлены на 8-й Европейском конгрессе по катализу в Турку и 12-ой Международной конференции по цеолитам в Пекине.
Новые технологии обеспечивают возможность снижения энергозатрат процессов гидрирования-дегидрирования различных субстратов, управления активностью и стабильностью нанесенных катализаторов, в том числе содержащих драгоценные металлы.
Таким образом, проведены проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера по приоритетным направлениям развития науки и техники по приоритетным направлениям: «Индустрия наносистем и материалов» и «Энергетика и энергосбережение».
Даны предложения по созданию принципиально новых наукоемких образцов техники и технологии, обеспечивающих возможность хранения водорода в каталитических системах с емкостью около 7.5 вес. % Н2 при значительном снижении энергоемкости и опасности процесса, так как водород хранится в химически связанном состоянии.
Приведена технико-экономическая оценка потенциального рынка новых материалов для хранения водорода.