Жидкие субстраты для хранения водорода и катализаторы для обратимых процессов гидрирования и дегидрирования субстратов (Iэтап)

Объекты исследования – катализаторы гидрирования и дегидрирования углеводородов, наночастицы металлов, системы хранения водорода, жидкие органические носители водорода. Целями работы являются: получение значимых научных результатов, обеспечивающих разработать катализаторы гидрирования полиароматических соединений и дегидрирования соответствующих насыщенных (нафтеновых) соединений, с возможностью запасания водорода до 7 мас. % и требуемыми физическими свойствами (температуры плавления и кипения, вязкость), при полном отсутствии углеродного следа в выделяемом водороде из нафтеновых субстратов (жидких органических носителей химически связанного водорода). План работ на 2023 г. выполнен в полном объеме. Основные работы, проведенные в рамках проекта: 1 Аналитический обзор современной научно-технической, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках проблемы разработки наноматериалов для процессов гидрирования-дегидрирования органических субстратов в системах хранения водорода. 2 Обоснование методов и средств, направлений исследований и способов решения задач разработки наноматериалов для процессов гидрирования-дегидрирования органических субстратов в системах хранения водорода. 3 Подготовка к работе лабораторной установки для осуществления процессов гидрирования-дегидрирования органических субстратов в системах хранения водорода с использованием нанокатализаторов. 4 Разработка методики экспериментальных исследований процессов гидрирования-дегидрирования органических субстратов в системах хранения водорода (2 методики – гидрирования и дегидрирования органических субстратов). 5 Синтез новых насыщенных циклических соединений для использования в качестве LOHC. 6 Проведение расчетов новых структур, теоретическое предсказание емкости по водороду и температур дегидрирования. 7 Исследование возможности использования эвтектик в качестве органических субстратов для хранения водорода. 8 Модифицирование лабораторной установки высокого давления проточного и периодического типа со смешением реагентов и водородсодержащих газов для проведения обратимых реакций гидрирования-дегидрирования при давлении до 120 бар. 9. Отработка комплексного количественного и качественного анализа исходных соединений и продуктов обратимых реакций гидрирования полициклических ароматических субстратов и дегидрирования их полностью насыщенных аналогов. Отработка хроматографических (ГЖХ, ВЭЖХ) и хроматомасс-спектрометрических (ГХ-МС) методик. 10. Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96. Основная область применения результатов – разработка эффективных наноразмерных катализаторов для различных применений, в том числе в каталитических процессах гидрирования, дегидрирования жидких органических носителей водорода, а также высокоэффективных методов их синтеза. Экономическая эффективность и значимость работы: сокращение трудозатрат и материальных издержек в процессе синтеза материалов, снижение содержания ценных компонентов (платиновых металлов) в наноматериалах позволят снизить стоимость наноматериалов в 3-10 раз без значительных потерь в их функциональных свойствах. Дальнейшее усовершенствование катализаторов и процессов связано как с модифицированием наноматериалов с целью уменьшения содержания ценных компонентов и повышения экологичности, так и дальнейшей оптимизации процессов их производства.