Научный журнал
ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ.
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Главная » Архив » 2021 » Issue:#1 Март 2021 » ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ТЕХНОЛОГИИ. АММИАК–АККУМУЛЯТОР И СРЕДСТВО ДОСТАВКИ ВОДОРОДА (обзор)

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. 2021; 1: 50-55

 

http://dx.doi.org/10.17213/0321-2653-2021-1-50-55

 

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ТЕХНОЛОГИИ. АММИАК–АККУМУЛЯТОР И СРЕДСТВО ДОСТАВКИ ВОДОРОДА (обзор)

А.П. Савостьянов, О.А. Кравченко

Савостьянов Александр Петрович – д-р техн. наук, профессор, гл. науч. сотр., лаборатория «Каталитические технологии переработки углеродсодержащих материалов», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. Е-mail: savostap@mail.ru

Кравченко Олег Александрович – д-р техн. наук, доцент  проректор по научной работе и инновационной деятельности, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: o_kravch@icloud.com

 

Аннотация

Аммиак является перспективным материалом для аккумулирования, хранения и транспортировки энергии водорода потребителям. В жидком аммиаке содержится в 1,7 раз больше водорода, чем в жидком водороде. Транспорт энергии водорода в аммиачном виде в 20 раз дешевле транспортировки сжатого эквивалентного количества водорода. Для генерации водорода из аммиака необходимы высокоэффективные катализаторы. Лучшими свойствами обладают рутениевые катализаторы, но стоимость их высока. Механизм каталитических процессов для катализаторов на основе никеля, кобальта, в отличие от рутениевых катализаторов, изучен недостаточно. Зачастую это связано с неопределённостью области протекания процесса. Перспективным направлением в технологии катализаторов являются системы с использованием имидно–амидных металлов. Использование «мембранных» катализаторов позволит оказать влияние на термодинамические и кинетические характеристики процесса и может обеспечить получение водорода с пониженным содержанием азота. Реакторы и технологические схемы получения водорода из аммиака характерны для эндотермических обратимых каталитических процессов. Конструктивно реакторы зависят от способов подвода тепла и гидродинамического режима в реакционной зоне.

 

Ключевые слова: водород; хранение; транспортировка; аммиак; разложение; катализаторы.

 

Полный текст: [in elibrary.ru]

 

Ссылки на литературу

  1. Powering a climate-neutral economy: Commission sets out plans for the future and clean hydrogen. Press release, 8 July 2020, Brussels.
  2. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года. Распоряжение Правительства РФ № 1523-р от 9 июня 2020 г.
  3. Мастепанов А., Араи Хирофуми. Водородная стратегия Японии // Энергетическая политика. 2020. № 11(153). С. 62 – 73. DOI: 10.46920/2409-5516_2020_11153_62.
  4. Peschel A. Industrial Perspective on Hydrogen Purification, Compression, Storage, and Distribution // FUEL CELLS 20, 2020. No. 4. Рр. 385 – 393. DOI: 10.1002/fuce.201900235.
  5. Marinelli M. Santarelli M. Hydrogen storage alloys for stationary applications // J. of Energy Storage. 2020. Vol. 32. DOI: 10.1016/j.est.2020.101864.
  6. Arturo Claudio-Piedras, Rosa Ma.Ramírez-Zamora, Brenda C. [et al.]. One dimensional Pt/CeO2-NR catalysts for hydrogen production by steam reforming of methanol: Effect of Ptprecursor // Catalysis Today. 15 January 2021. Vol. 360. Pр. 55 – 62. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.08.013.
  7. Niermann M., Drünert S., Kaltschmitt M., Bonhoff K. Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) – techno-economic analysis of LOHCs in a defined process chain / Energy Environ. 2019. Vol. 12. Рр. 290 – 307. DOI: 10.1039/C8EE02700E.
  8. Oshin Sebastian, Sharanya Nair, Nicola Taccardi [et al.]. Stable and Selective Dehydrogenation of Methylcyclohexane using Supported Catalytically Active Liquid Metal Solutions – Ga52Pt/SiO2 SCALMS // ChemCatChem. First published: 09 July 2020. DOI: 10.1002/cctc.202000671.
  9. Energy Technology Perspectives 2020. International Energy Agency Website: www.iea.org.
  10. Lan R., Irvine J.T.S., Tao S.W. Ammonia and related chemicals as potential indirect hydrogen storage materials // Intern. J. Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. 1482 р. DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.2011.10.004.
  11. Muhammad Aziz, Agung Tri Wijayanta, Asep Bayu Dani Nandiyanto. Ammonia as Effective Hydrogen Storage: A Review on Production, Storage and Utilization // Energies 2020. Vol. 13(12). 3062 р. DOI: 10.3390/en13123062.
  12. Kawasaki Hydrogen Road // Режим доступа: https://global.kawasaki.com/en/hydrogen/index.html (дата обращения 12.11.2020).
  13. Столяревский А.Я. Вокруг производства водорода с помощью высокотемпературных реакторов // Бюл. по атомной энергии. 2008. № 1. С. 50 – 53.
  14. World Nuclear Association. Основы ядерной энергетики // Информационная библиотека / Энергия и окружающая среда / Производство и использование водорода / ноябрь 2020. https://www.world-nuclear.org/information-library/ energy- and-the-environment/hydrogen-production-and-uses. aspx (дата обращения 12.11.2020).
  15. Joshua W. Makepeace, Thomas J. Wood, Hazel M.A. Hunter, Martin O. Jones and William I. F. David. Ammonia decomposition catalysis using nonstoichiometric lithium imide // Cite this: Chem. 2015. Vol. 6. 3805 р. DOI: 10.1039/c5sc00205b.
  16. Ho Lung Yip., Aleš Srna. A Review of Hydrogen Direct Injection for Internal Combustion Engines: Towards Carbon-Free Combustion // Appl. 2019. Vol. 9. 4842 р. DOI: 10.3390/app9224842.
  17. Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. 311 с.
  18. Lesmana H., Zhang Z., Li X., Zhu M., Xu W., Zhang D. NH3 as a Transport Fuel in Internal Combustion Engines: A Technical Review.// ASME. J. Energy Resour. Technol. 2019. Vol. 141(7). 070703 р. DOI: 10.1115/1.4042915.
  19. Lee S., Choi Y., Park C., Kim H., Lee Yd, Kim Ys. A study on the design of ammonia reforming catalyst and reactor for 10 kW class ammonia-hydrogen mixed-fire engine. // J. of the Korean Hydrogen and New Energy Society. 2020. Vol. 31. (4). Рр. 372 – 379. DOI: 10.7316/KHNES.2020.31.4.372.
  20. Mekhilef S., Saidur R., Safari A. Comparative study of different fuel cell technologies // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012. Vol. 16. Issue 1. Pр. 981 – 989.
    DOI: 10.1016/j.rser.2011.09.020.
  21. Liu Z., Ihl Woo S. Recent advances in catalytic DeNOX Science and Technology // Catalysis Reviews-Science and Engineering. 2006. Vol. 48. Issue 1. Pр. 43 – 89.
    DOI: 10.1080/01614940500439891.
  22. Shimizu K., Satsuma A., Hattori T. Selective catalytic reduction of NO by hydrocarbons on Ga2O3/Al2O3 catalysts // Appl. Catal. B. 1998. Vol. 16(4). Рр. 319 – 326.
  23. Hong S.S., Lee G.D. Simultaneous removal of NO and carbon particulates over lanthanoid perovskite type catalysts // Catal. Today. 2000. Vol. 63(2–4). Рр. 397 – 404.
  24. Tenfei Zhang, Hikaru Miyaoka, Hiroki Miyaoka, Takayuki Ichikawa and Yoshitsugu Kojima. Review on Ammonia Absorption Materials: Metal Hydrides, Halides, and Borohydrides // ACS Applied Energy Materials. 2018. Vol. 1. 2. Рр. 232 – 242. DOI: 10.1021 / acsaem.7b00111.
  25. Plana C., Armenise S., Monzon A., Garcia-Bordeje E. Ni on alumina-coated cordierite monoliths for in situ generation of CO-free H-2 from ammonia // Journal of Catalysis. 2010. 275. Рp. 228– 235. DOI: 10.1016/J.JCAT.2010.07.026.
  26. Bradford M.C.J., Fanning P.E., Vanice M.A. Kinetics of NH3 decomposition over well dispersed Ru // Journal of Catalysis. 1997. Vol. 172. 479 – 484.
  27. Jolaoso L., Zaman S.F. Catalytic decomposition of ammonia to produce hydrogen: the use of ammonia in a fuel cell. In: Inamuddin, Boddula R., Asiri A. (editors) Sustainable ammonia production. Green energy and technology. Springer, Cham. 2020. DOI: 10.1007/978-3-030-35106-9_5.
  28. Bell T.E., Torrente-Murciano L. H2 Production via Ammonia Decomposition Using Non-Noble Metal Catalysts: A Review // Top Catal. 2016. Vol. 59. Рр. 1438 – 1457. DOI: 10.1007/s11244-016-0653-4
  29. Tsuru T. Ammonia Decomposition in Catalytic Membrane Reactors. In: Drioli E., Giorno L. (eds) Encyclopedia of Membranes. Springer, Berlin, Heidelberg. 2014. DOI: 10.1007/978-3-642-40872-4_1424-2
  30. Itoh N., Kikuchi Y., Furusawa T., Sato T. Tube-wall catalytic membrane reactor for hydrogen production by low-temperature ammonia decomposition // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.03.162.
  31. Hansen J.B. Kinetics of synthesis and decomposition of ammonia on heterogeneous catalysts. In: Nielsen A. (eds) Ammonia. Springer, Berlin, Heidelberg. 1995. DOI: 10.1007/978-3-642-79197-0_4.
  32. Lamb K.E., Dolan M.D., Kennedy D.F. Ammonia for hydrogen storage; A review of catalytic ammonia decomposition and hydrogen separation and purification(Review) // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. Issue 7. Pр. 3580 – 3593. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.12.024.
  33. George Thomas, George Parks. Potential Roles of Ammonia in a Hydrogen Economy. A Study of Issues Related to the Use Ammonia for On-Board Vehicular Hydrogen // Storage U.S. Department of Energy. 2006. Рр. 9 – 11.
  34. Уткин А.А., Коновалов В.А., Дубовик О.А. Способ разложения аммиака. Авторское свидетельство СССР № 1161457. Опубликовано 15.06.85, Бюл. № 22.
  35. Li Wang, Yanhui Yi, Yue Zhao, Rui Zhang, Jialiang Zhang, Hongchen Guo. Decomposition of NH 3 to Form H2: Effect of Cheap Metals and Supports on Plasma Catalyst Synergy // ACS Catal. 2015. Vol. 5, 7. Рр. 4167 – 4174. DOI: 10.1021/acscatal.5b00728.
Яндекс.Метрика

© НовоЦНИТ ЮРГПУ(НПИ), 2024