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氢能社会
化学储氢系统
更新时间:2019-6-27 8:34:39        【打印此页】  【关闭

   氢是一种极具吸引力但又极具爆炸性的能量载体,它需要安全,轻便和廉价的储存以及运输系统。以色列魏茨曼科学研究所的科学家们现在开发了一种基于简单和丰富的有机化合物的化学储存系统。据Angewandte Chemie杂志报道,液态氢载体系统具有很高的理论容量,并使用相同的催化剂进行充电 - 放电反应。

   氢气携带大量能量,可以转化为电能或电能,燃烧产生的唯一副产品是水。然而,由于氢是气体,其体积能量密度低。因此,纯氢主要以其加压状态或液体形式处理,但钢罐增加了重量,并且其释放和使用是危险的。

除了罐之外,氢还可以被掩蔽并储存在化学反应系统中。原则上,这就是大自然储存和使用氢的方式:在生物细胞中,精细调节的化合物结合并释放氢以构建细胞所需的化合物。所有这些生物过程都被酶催化。

   在化学实验室中也开发了用于介导氢转化的强大催化剂。一个例子是钌钳形催化剂,一种由钌与有机配体形成的可溶性配合物,由David Milstein及其同事开发。在这种催化剂的帮助下,他们探索了简单有机化学品反应系统储存和释放氢气的能力。

   “寻找合适的储氢方法是'氢经济'的重要挑战,”该出版物的作者解释了他们的动机。必须满足的条件包括安全的化学品,易于装载和卸载方案,以及尽可能低的体积。

Milstein及其同事鉴定了这种由化学化合物乙二胺和甲醇组成的体系。当两个分子反应时,释放出纯氢。另一种反应产物是称为亚乙基脲的化合物。该“液态有机氢载体体系”(LOHC)的理论容量为6.52重量%,这对于LOHC来说是非常高的值。

科学家们首先建立了加氢反应。在该反应中,当使用钌钳形催化剂时,液体氢载体乙二胺和甲醇由乙烯脲和氢气形成,百分之百转化。

   然后他们检查了氢释放反应,即乙二胺与甲醇的反应。这里,氢的产率接近100%,但反应似乎在中间阶段进行并以产物的平衡结束。然而,完全再氢化是可能的,这使得作者得出结论,他们确实开发了一种完全可再充电的储氢系统。该系统由液体有机化合物制成,这些化合物丰富,便宜,易于处理且不太危险。

   其优点是化合物的简单性质和高理论容量。然而,为了更有效和更环保,如在自然界中设置,反应时间必须更短并且温度更低。为此,应该检查甚至“更环保”的催化剂。


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