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氫能社會
化學儲氫系統
時間:2019-10-15   訪問量:206  【打印此頁】  【關閉

   氫是一種極具吸引力但又極具爆炸性的能量載體,它需要安全,輕便和廉價的儲存以及運輸系統。以色列魏茨曼科學研究所的科學家們現在開發了一種基于簡單和豐富的有機化合物的化學儲存系統。據Angewandte Chemie雜志報道,液態氫載體系統具有很高的理論容量,并使用相同的催化劑進行充電 - 放電反應。

   氫氣攜帶大量能量,可以轉化為電能或電能,燃燒產生的唯一副產品是水。然而,由于氫是氣體,其體積能量密度低。因此,純氫主要以其加壓狀態或液體形式處理,但鋼罐增加了重量,并且其釋放和使用是危險的。

除了罐之外,氫還可以被掩蔽并儲存在化學反應系統中。原則上,這就是大自然儲存和使用氫的方式:在生物細胞中,精細調節的化合物結合并釋放氫以構建細胞所需的化合物。所有這些生物過程都被酶催化。

   在化學實驗室中也開發了用于介導氫轉化的強大催化劑。一個例子是釕鉗形催化劑,一種由釕與有機配體形成的可溶性配合物,由David Milstein及其同事開發。在這種催化劑的幫助下,他們探索了簡單有機化學品反應系統儲存和釋放氫氣的能力。

   “尋找合適的儲氫方法是'氫經濟'的重要挑戰,”該出版物的作者解釋了他們的動機。必須滿足的條件包括安全的化學品,易于裝載和卸載方案,以及盡可能低的體積。

Milstein及其同事鑒定了這種由化學化合物乙二胺和甲醇組成的體系。當兩個分子反應時,釋放出純氫。另一種反應產物是稱為亞乙基脲的化合物。該“液態有機氫載體體系”(LOHC)的理論容量為6.52重量%,這對于LOHC來說是非常高的值。

科學家們首先建立了加氫反應。在該反應中,當使用釕鉗形催化劑時,液體氫載體乙二胺和甲醇由乙烯脲和氫氣形成,百分之百轉化。

   然后他們檢查了氫釋放反應,即乙二胺與甲醇的反應。這里,氫的產率接近100%,但反應似乎在中間階段進行并以產物的平衡結束。然而,完全再氫化是可能的,這使得作者得出結論,他們確實開發了一種完全可再充電的儲氫系統。該系統由液體有機化合物制成,這些化合物豐富,便宜,易于處理且不太危險。

   其優點是化合物的簡單性質和高理論容量。然而,為了更有效和更環保,如在自然界中設置,反應時間必須更短并且溫度更低。為此,應該檢查甚至“更環保”的催化劑。


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