Реферат: Изучение адсорбционной емкости водорода на углеродных материалах

Изучение адсорбционной емкости водорода на углеродных материалах

А. В. Кречетова

Новосибирский государственный технический университет

В последнее время резко возрос интерес к замене традиционных видов моторного топлива для автомобилей, самолётов, тепловозов и других транспортных средств на водород, который с экологической точки зрения является идеальным топливом. Это обусловлено предельной загазованностью атмосферы многих больших городов при нарастающем числе автомобилей, являющихся основным источником таких загрязнений. Важнейшее преимущество водородного топлива в том, что его использование позволяет заменить двигатели внутреннего сгорания более эффективной системой электродвигателей с топливным водородным элементом (ТЭ) в качестве генератора электричества.

В задачах очистки и разделения газов и жидкостей широко используются методы физической адсорбции, и естественны попытки их применения для хранения водорода при повышенных давлениях, несмотря на крайне низкую адсорбируемость водорода при обычных температурах и давлениях.

Данная работа посвящена изучению адсорбционного метода хранения водорода. В ходе работы была смонтирована установка для адсорбции водорода при комнатной температуре и давлении Р=120 атм., проведены измерения значений адсорбционной емкости по водороду нескольких серий углеродных материалов, синтезированных в различных условиях с использованием различных углеродсодержащих предшественников и катализаторов.

Изучение адсорбции водорода проводили на специально собранной волюмометрической установке высокого давления, схема которой представлена на рис. 1.

Работа включала следующие этапы:

обзор методов хранения водорода при комнатной температуре и давлениях до 150 атм., предназначенных для использования в топливных энергетических ячейках с образованием электроэнергии за счет электрохимического окисления водорода кислородом воздуха;

освоение методики измерения изотерм адсорбции водорода при комнатной температуре и давлении до 150 атм;

исследование адсорбции водорода на ряде образцов углеродных материалов, полученных каталитическим разложением углеводородов на ряде катализаторов, а также коксованием и активацией нефтяных коксов. Для исследованных образцов показано, что при давлении водорода ~60 атм. предельная величина адсорбции 1,2 вес. %, при 120 и 150 атм., соответственно, 2.4 и 3.1 вес. %. Для наилучшего из исследованных микропористых углей соответствующие значения емкости водорода равны, соответственно, 1.8 вес. %, 4.0 вес. %, и 5.1 вес. %. Эти значения соответствуют лучшим из надежных значений, опубликованных в литературе. Аномально высокая адсорбция водорода на аналогичных образцах, опубликованная в работах Родригес с соавт., не подтвердилась.





Рис. 1. Волюметрическая установка высокого давления.


Научный руководитель – д-р хим. наук В. Б. Фенелонов