В мировой практике жидкие органические соединения, которые получают в процессе синтеза с использованием водорода получили название жидких органических гидридов. Это не моя выдумка, таковы реалии.
В качестве жидких гидридов аккумулирования водорода рассматриваются:
- метанол,
- этанол,
- аммиак,
- бензол,
- толуол.
Массовая концентрация водорода в накопителе в виде аммиака составляет около 10 кг на 1 кг Н2 (10%масс). Разложение аммиака начинается при 270 ºC, а при 870 ºC он практически полностью диссоциирует:
2NH3 ↔ N2 + 3Н2 – 92 кДж.
КПД процесса конверсии 60–70%.
Массовая концентрация водорода в накопителе в виде жидкого метанола составляет ~ 8 кг на 1 кг Н2 (12,5%масс). Водород из метанола получается либо путем его диссоциации:
СН3ОН ↔ СО+2Н2 – 90 кДж,
либо паровой конверсией при 200–400 ºС:
СН3ОН + Н2О ↔ СО2 + 3Н2 – 49 кДж.
КПД процесса конверсии 65–70%.
Следует отметить, что использование метанола и этанола, а также аммиака приводит к потере среды хранения, т.е., предполагает однократное их использование.
Процесс образования органических гидридов на основе бензола и толуола происходит следующим образом:
бензол – циклогекcан: С6Н6 + 3Н2 ↔ С6Н12 + Q
и толуол – метилциклогексан: С7Н8 + 3Н2 ↔ С7Н14 + Q.
Основной проблемой использования жидких гидридов является подбор катализаторов для реакций гидрирования–дегидрирования. Например, реакции гидрирования бензола и толуола протекают при температурах 200 – 400 ºС и давлениях 1–10 МПа и выше в зависимости от используемых катализаторов. Реакции дегидрирования протекают при атмосферном давлении и температурах 400–600ºС на катализаторах (Pt, Pd, Mo2O3, Mo2O3 – NiO).
Заключение
Системы хранения водорода в виде жидких органических гидридов обладают достаточно высокими массовыми (кгН2/кг) и объемными (кгН2/л) показателями по сравнению, на пример, с металлогидридным, а также прочими адсорбционными методами. Вместе с тем использование данных систем для аккумулирования водорода имеет свои особенности, связанные с двухэтапной конверсией в виде синтеза и диссоциации данных химических соединений с использованием водорода с обязательными затратами органического топлива. При этом прежде, чем конвертировать водород, его сперва необходимо произвести с соответствующими затратами энергии. Таким образом, использование жидких гидридов значительно усложняет, а значит и удорожает систему аккумулирования водорода на их основе.