Kemisk brintlagringssystem

Brint er en yderst attraktiv, men også stærkt eksplosiv energibærer, som kræver sikker, let og billig opbevaring samt transportsystemer. Forskere ved Weizmann Institute of Science, Israel, har nu udviklet et kemisk opbevaringssystem baseret på enkle og rigelige organiske forbindelser. Som rapporteret i journalen Angewandte Chemie , det flydende brintbærersystem har en høj teoretisk kapacitet og bruger den samme katalysator til opladnings-afladningsreaktionen.

Brint bærer meget energi, som kan omdannes til elektricitet eller strøm, og det eneste biprodukt fra forbrænding er vand. Imidlertid, da brint er en gas, dens energitæthed efter volumen er lav. Derfor, ren brint håndteres for det meste i sin tryksatte tilstand eller flydende form, men ståltanke tilføjer vægt, og dens frigivelse og brug er farlig.

Bortset fra tanke, brint kan også maskeres og opbevares i et kemisk reaktionssystem. Det er i princippet måden, naturen lagrer og bruger brint på:I biologiske celler, finjusterede kemiske forbindelser binder og frigiver brint for at opbygge de kemiske forbindelser, som cellerne har brug for. Alle disse biologiske processer katalyseres af enzymer.

Kraftige katalysatorer, der medierer brintkonvertering, er også blevet udviklet i kemiske laboratorier. Et eksempel er ruthenium pincer katalysator, et opløseligt kompleks af ruthenium med en organisk ligand, udviklet af David Milstein og hans kolleger. Ved hjælp af denne katalysator, de undersøgte evnen af ​​et reaktionssystem med simple organiske kemikalier til at lagre og frigive brint.

"At finde en passende brintlagringsmetode er en vigtig udfordring i forhold til 'brintøkonomien,' "" Forfatterne af publikationen forklarede deres motivation. Blandt de betingelser, der skal opfyldes, er sikre kemikalier, nemme på- og aflæsningsordninger, og så lav en lydstyrke som muligt.

Sådan et system, bestående af de kemiske forbindelser ethylendiamin og methanol, blev identificeret af Milstein og hans kolleger. Når de to molekyler reagerer, rent hydrogen frigives. Det andet reaktionsprodukt er en forbindelse kaldet ethylenurinstof. Den teoretiske kapacitet af dette "flydende organiske hydrogen-bærersystem" (LOHC) er 6,52 vægtprocent, hvilket er en meget høj værdi for en LOHC.

Forskerne oprettede først hydrogeneringsreaktionen. I denne reaktion, flydende brintbærere ethylendiamin og methanol blev dannet ud fra ethylenurinstof og brintgas med hundrede procent omdannelse, når rutheniumtangkatalysatoren blev brugt.

Så undersøgte de hydrogenfrigivelsesreaktionen, som er reaktionen af ​​ethylendiamin med methanol. Her, udbyttet af brint var tæt på 100 procent, men reaktionen syntes at forløbe over mellemstadier og endte med en ligevægt af produkter. Alligevel, fuld re-hydrogenering var mulig, hvilket fik forfatterne til at konkludere, at de faktisk havde udviklet et fuldt genopladeligt system til lagring af brint. Dette system blev lavet af flydende organiske forbindelser, der er rigelige, billig, let at håndtere, og ikke særlig farligt.

Dens fordel er forbindelsernes enkle natur og den høje teoretiske kapacitet. Imidlertid, at være mere effektiv og grønnere, som opsætning i naturen, reaktionstiderne skal stadig være kortere og temperaturerne lavere. For det, selv "grønnere" katalysatorer bør undersøges.