PÕHIPAKKUMINE

Olukordades, kus vesiniku (H2) transport on probleemiks, võimendame modifitseeritud aatomiarhitektuuriga kvantmaterjalist nanokatalüsaatoritega lahendusi H2 tootmiseks ja ladustamiseks kohapeal.

Kvantmaterjalide nanokatalüsaatorid on peamine pakkumine.

Kvantmaterjalid on nanomaterjalide nišiklass, tavaliselt mõõtmetega < 20 nm või 0,02 um. Need on nanomaterjalide klass, mida on kõige raskem toota ja kõige tõhusamad tööstuslikes rakendustes. Kõrge katalüütilise aktiivsuse jaoks, olgu see siis H2 säilitamiseks või genereerimiseks, on ülioluline, et nende pinda ei varjaks ligandid, lisandid ja muud katvad molekulid, mida kasutatakse näiteks nende sünteesiprotsessis.

VESINIKU TOOTMINE

Selleks pakume ligandivabasid, suure pindalaga aatomiarhitektuuriga kvantmaterjale vesiniku (H2) tootmiseks, mis suurendavad reaktiivsust, võimaldades vee lõhustamise reaktsioonienergia barjääri alandamist ja H2 nanokatalüütilist sorptsioonivõimet.

VESINIKU LADUSTAMINE

Kuigi vesinikul on kõikidest teadaolevatest ainetest suurim gravimeetriline energiatihedus (120-142 MJ/kg), jääb ta mahulise energiatiheduse poolest (9 MJ/L) alla looduslikele kütuseallikatele. 

Millised on tagajärjed? 

Stsenaariumis, kus süsteem on piiratud näiteks 1 kilogrammi (kg) või 2,2 naela kaalupiiranguga, sisaldaks vedel vesinik ülekaalukalt energiat. Kuid stsenaariumis, kus paagi mahu piirnorm on 1 liiter (0,22 gallonit), sisaldavad teised kütused rohkem energiat. 

Mahu ja energiatiheduse probleem on probleem, mida kvantmaterjalid saavad lahendada, absorbeerides rohkem H2 nanokatalüsaatori mahuühiku kohta (mõnel juhul 1000x nende maht H2-s) ja ületades vajaduse korral mahutite mahupiiranguid olemasoleva energiatiheduse kohta. 

Nanokatalüsaatoreid saab seega kasutada väikese mahu ja sellest tulenevalt ka väikese kaaluga, salvestades samal ajal rohkem H2, et saavutada suurem energiatihedus ühiku mahuti kohta.

Selle põhjuseks on see, et kvantmaterjalidel on suurem salvestusmaht kui tavalistel süsteemidel ja see tasakaalustab kulusid pikemas perspektiivis. Adsorbeeritava vesiniku kogus on praktiliselt proportsionaalne adsorptsioonisubstraatide (st nanokatalüsaatorite) eripinnaga.

KOKKUVÕTTES

Kvantkatalüsaatorid võimendavad H2 teket, ilma et oleks vaja elektrienergiat, kõrgeid temperatuure või fotoaktiveerimist. Reaktsioonid on oma olemuselt nanokatalüütilised, olulised ja toimuvad ümbritseva keskkonna temperatuuril ning kestavad pikka aega.

Kõik tooted on saadaval pulbri kujul, otseseks kasutamiseks sellises olekus või pelletite moodustamiseks. Kvantkatalüsaatoreid saab vajaduse korral regenereerimiseks ja taaskasutamiseks järeltöödelda.

VESINIKUGAASI PUHASTAMINE SÜNGAASIL PÕHINEVATE PROTSESSIDE JAOKS

Vesinikku (H2) saab toota kas süsivesinikest või veest mitmesuguste meetodite abil. Meie eesmärk on rahuldada erinevate tööstuslike lähenemisviiside vajadusi H2-majanduse ühiseks edendamiseks jätkusuutlikul viisil.

Vesiniku ladustamine ja transport on endiselt keeruline ülesanne, sest need on vesinikupõhise majanduse realiseerimise kriitilised eeldused. Elujõuline ladustamismehhanism hõlmab suure pindalaga ja ainulaadselt kavandatud nanokatalüsaatorite kasutamist, mis täidavad multifunktsionaalset eesmärki hõlbustada H2 omastamist ja dissotsiatsiooni, kaitstes samal ajal pinda korrosiooni eest.

Enamik praegu toodetud H2 on süngaas, mis tekib süsivesinike gaasistamisel, mille käigus eraldub suures koguses süsinikmonooksiidi (CO) ja süsinikdioksiidi (CO2). Heterogeense (nano)katalüüsi puhul on täheldatud, et mürgid (nt väävel, arseen ja CO) deaktiveerivad katalüüsitud reaktsioone pöördumatu adsorptsiooni kaudu katalüsaatori aktiivsetes kohtades, mis takistab H2 nõuetekohast ladustamist.

Selle põhjuseks on see, et mürk ja reaktant (nt H2) konkureerivad (nano)katalüsaatori pinnal olevate adsorptsioonikohtade pärast. Katalüsaatorit mürgitavad liigid kipuvad pärssima H2 dissotsiatiivset adsorptsiooni pinnal, mis 

on neeldumis-/desorptsiooniprotsessi esimene samm. Katalüsaatorid on eriti tundlikud selliste mürkide suhtes nagu vesiniksulfiid (H2S) ja CO, mis kuuluvad H2 tootmiseks kasutatavates süsivesinikkütustes sisalduvate saasteainete hulka. CO iseenesest takistab tugevalt H2 sisestamise võimet ning selle eemaldamist energia tootmiseks (nano)katalüsaatoritest.

On ütlematagi selge, et kõrge puhtusastmega H2 gaasivool on oluline nii H2 ladustamise kui ka kütuseelementide jõudluse seisukohast. Katalüsaatorit mürgitavad liigid tuleb seega oluliselt eemaldada, kuna need takistavad neid mehhanisme isegi väga väikestes kontsentratsioonides. Tugeva adsorbeeriva CO puhul peaks selle kontsentratsioon olema alla 10 ppm, et tagada süsteemi nõuetekohane toimimine. 

Mürkide absorbeerimist (nano)katalüsaatorite pinnal saab tõhusalt ära kasutada väga selektiivsete gaasispetsiifiliste nanokatalüütiliste materjalide väljatöötamise abil, et vähendada nende konkureerivat kumuleerumist allavoolu, kus ladustamiseks on vaja puhast H2-d. Seega on võimalik kasutada mürkide absorbeerimist (nano)katalüsaatorite pinnal.

Me projekteerime ja toodame mitmesuguseid kõrgtehnoloogilisi nanokatalüütilisi materjale, mis täidavad erinevaid funktsioone, mis toetavad H2-majandust, alates H2 tootmisest ja säilitamisest kuni energia tootmiseni.

Pakume väga selektiivseid nanokatalüsaatoreid, mida saab kasutada H2-gaasi puhastamiseks. Neid nanokatalüsaatoreid saab kasutada pulbrina või graanulitena, et toimida sorbentidena selliste saasteainete nagu CO, CO2, H2S, SOx, elavhõbe, arseen, seleen ja fosfor tõhusaks eemaldamiseks kõrge temperatuuriga süngaasist. Lisaks sellele saab nanokatalüsaatorit taaskasutamiseks ringlusse võtta, mis on kulude kokkuhoiu ja kasutusaja pikendamise meede.