Kатализаторы гидролиза боргидрида натрия для портативных генераторов водорода

Изучен процесс каталитического гидролиза боргидрида натрия с целью создания портативного генератора водорода для топливных элементов. Исследованы особенности протекания процесса гидролиза NaBH₄ в присутствии катализаторов различной природы. На основании полученных результатов предложены составы высокоактивных каталитических композиций. Оптимизирована схема подачи раствора на слой катализатора, подавляющая пенообразование и позволяющая контролировать скорость получения водорода. Совместно с ГНЦ ФГУП ГНИИХТЭОС (Москва) проведены испытания разработанных катализаторов в условиях, приближенных к реальным условиям работы портативных генераторов водорода.

АННОТАЦИЯ:

Применение портативных топливных элементов не возможно без создания компактной системы хранения и генерации водорода. Процесс каталитического гидролиза боргидрида натрия рассматривается как наиболее перспективный способ получения водорода для портативных топливных элементов.

Исследование показало, что природа химического взаимодействия носителя с активным компонентом оказывает определяющее влияние на активность катализаторов в реакции гидролиза боргидрида натрия. Активность катализаторов для большинства типов носителей убывает в ряду Rh>Pt~Ru>Co~Ni>Pd, в котором наименьшей реакционной способностью обладает палладиевый катализатор. В ряду носителей, таких как оксид алюминия, силикагель, оксид циркония, оксид титана, кобальтита лития, различные углеродные и алюмосиликатные носители, наибольшей активностью обладают каталитические композиции на основе оксида титана и кобальтита лития. Исследование родийтитановых катализаторов ПЭМ показало, что на поверхности носителя формируются высокодисперсные хорошо окристаллизованные родиевые кластеры с узким распределением частиц по размеру (~3 нм). Увеличение содержания родия в составе катализатора приводит к росту размера металлических кластеров и их агрегации, в результате чего активность катализаторов снижается. На основе Rh/TiO₂ синтезированы блочные и гранулированные кализаторы, которые прошли успешное испытание в ГНЦ ФГУП ГНИИХТЭОС (Москва) на лабораторном стенде портативного генератора водорода. Тестирование катализаторов в проточном режиме показало, что их эффективность существенно снижается из-за бурного газовыделения, которое приводит к образованию газовых пробок и препятствует подаче раствора на слой катализатора. В настоящий момент предложена оригинальная схема подачи раствора боргидрида натрия в реакционный блок, подавляющая пенообразование и позволяющая контролировать скорость получения водорода.