Ученые Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе ФИЦ «Институт катализа СО РАН» создали катализаторы из никеля и олова для процесса извлечения водорода из жидких органических носителей. Селективность, или избирательность этого процесса, составила 99,9% — это означает практически абсолютный выход запасенного водорода при сохранении свойств органического носителя для его многократного использования.
«Никель — хорошо известный катализатор реакций гидрирования и дегидрирования, но в немодифицированном виде у него крайне высокая каталитическая активность в побочных процессах, и это приводит к разрушению молекул носителя. Нашей главной задачей было получить никелевый катализатор, который обладал бы высокой селективностью в целевом процессе извлечения водорода — дегидрировании. Высокая селективность нужна не только для высокого выхода продукта, но и для сохранения структуры носителя. Мы провели серию экспериментов и подобрали наиболее эффективный модификатор — олово. В качестве носителя водорода мы использовали метилциклогексан: в реакторе под воздействием температуры в 350 ℃ при участии катализатора водород от него отделяется с образованием толуола. Получаемый толуол можно использовать в обратной реакции гидрирования, присоединяя к нему водород. Селективность процесса дегидрирования при использовании нашего катализатора составила 99,9%», — рассказывает научный сотрудник Водородного центра компетенций НТИ к.т.н. Антон Коскин.
«Если вести процесс неселективно, то бензол будет все больше и больше накапливаться. Даже при селективности в 99% за десять циклов накопится порядка 10% бензола. Кроме того, извлекаемый водород будет также загрязнен метаном, а это сделает последующую очистку водорода более дорогой. Таким образом, наш катализатор позволяет минимизировать образование бензола и получать водород высокой чистоты», — поясняет инженер ЦК НТИ Сергей Степаненко.
«Метилциклогексан имеет низкую температуру кипения, а это затрудняет очистку водорода от паров носителя после проведения дегидрирования. В качестве альтернативы рассматривают носитель с высокой температурой кипения — дибензилтолуол. Также важно, что органические носители должны быть именно жидкими при температуре окружающей среды, чтобы можно было использовать существующую инфраструктуру — тогда это будет экономически оправдано», — отмечает ученый.