Хранение и транспортировка водорода в органических носителях

Целью научно-исследовательской работы является поиск перспективных соединений и эффективных катализаторов для реакций накопления и извлечения водорода с использованием жидких органических носителей. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: 1) Изучены физико-химические свойства и активность катализаторов Pd/Sup, где в качестве носителя (Sup) применяли SiO2, MCM-48, SBA-15. Синтезированные катализаторы исследовали методами низкотемпературной адсорбции азота, термопрограммированного восстановления, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Исследование кинетических характеристик реакций дегидрирования декалина проводили на проточной каталитической установке при температурах 300-335°С, давление 0,5 МПа, объемная скорость подачи сырья (ОСПС) 5-15 ч-1 и кратность циркуляции водорода 500 нм3/м3. 2) Предложены и апробированы различные эмпирические и теоретические методы определения газофазных энтальпий образования и испарения алкилзамещенных циклогексанов и алкилзамещенных ароматических соединений. Показано, что как испарение, так и энтальпии образования надежно прогнозируются с использованием подхода «центрального элемента». Энтальпии испарения линейно коррелируют с индексами удерживания Ковача, нормальными температурами кипения и количеством атомов углерода в молекулах. Все три эмпирических метода полезны для расширения базы доступных термохимических данных. Газофазные энтальпии образования из квантово-химического метода G3MP2 очень хорошо согласуются с достоверными экспериментальными данными. Этот композиционный метод применим даже для относительно больших молекул, содержащих 20-25 тяжелых атомов. Было обнаружено, что вид алкильного заместителя практически не влияет на теплоту реакции, за исключением разветвленных структур. При технически значимых температурах ди-трет-бутил-циклогексан, дициклогексил-метан и пергидро-дибензил-толуол имеют достаточно низкие давления паров, сопоставимые с дизельным топливом. 3) Была применена комбинация экспериментальных измерений, квантово-химических методов и подхода групповой аддитивности для получения согласованного набора данных об энтальпиях образования различных производных алкил индолов и их гидрированных аналогов. Результаты показывают заметное влияние количества и положения метильных групп на энтальпию реакции. Энтальпия реакции общего гидрирования колеблется в диапазоне до 18,2 кДж·моль−1 (что соответствует 4,6 кДж·моль(H2)-1). Были проведены термохимические исследования 1-алкилиндолов, включая измерения давления паров и калориметрию сгорания. Полученные экспериментальные данные сравнивались с результатами теоретических квантово-химических методов. Был проведен термодинамический анализ гидрирования/дегидрирования систем LOHC на основе 1-алкилиндолов.