Кинетика гидролиза борогидрида натрия в сравнении с амминбораном с использованием кобальтовых катализаторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована кинетика каталитического гидролиза борогидрида натрия с кобальтовыми катализаторами Co3O4/ZnO, Co/ZnO, Co3O4/цеолит, Co/цеолит, Co(OH)2, Co3O4, Co–B и проведено сравнение кинетических характеристик процесса с такими же характеристиками при каталитическом гидролизе амминборана. Концентрации борогидрида натрия и NaOH в водном растворе во всех случаях составляли 0.064 и 0.06 М соответственно. Определены в каждом случае кажущаяся энергия активации и скорость выделения водорода в процессе гидролиза борогидрида натрия в области температур 35–80°C. Обработку кинетических данных проводили с использованием моделей реакции нулевого, первого порядка и Ленгмюра–Хиншельвуда. Величины кажущейся энергии активации в процессе гидролиза борогидрида натрия находятся в интервале от 37.0 для Co3O4 до 72.6 кДж/моль для Co3O4/ZnO. Эти величины превышают аналогичные значения при гидролизе амминборана, которые находятся в интервале 26.0–47.4 кДж/моль. Наблюдается более высокая скорость выделения водорода при гидролизе борогидрида натрия в сравнении с амминбораном при использовании этих катализаторов, за исключением катализаторов Co–B и Co/ZnO. Максимальная скорость выделения водорода наблюдается при использовании катализаторов Co(OH)2 и Co–B и составляет 3510 и 3140 мл H2 (г-кат)–1 мин–1 соответственно.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. Я. Дьянкова

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Email: grinko@iptm.ru
Россия, Черноголовка, Московская область, 142432

Н. В. Лапин

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Email: grinko@iptm.ru
Россия, Черноголовка, Московская область, 142432

В. В. Гринько

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: grinko@iptm.ru
Россия, Черноголовка, Московская область, 142432

В. С. Бежок

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Email: grinko@iptm.ru
Россия, Черноголовка, Московская область, 142432

А. Ф. Вяткин

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН

Email: grinko@iptm.ru
Россия, Черноголовка, Московская область, 142432

Список литературы

  1. Singh R. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 62. P. 26549. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.022
  2. Netskina O.V., Tayban E.S., Prosvirin I.P., Komova O.V., Simagina V.I. // Renew. Energy. 2020. V. 151. P. 278. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.11.031
  3. Dragan M. // Catalysts. 2022. V. 12. № 4. P. 356. https://doi.org/10.3390/catal12040356
  4. Abdelhamid H.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 1. P. 726. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.186
  5. Liu M., Zhou L., Luo X., Wan C., Xu L. // Catalysts. 2020. V. 10. № 7. P. 788. https://doi.org/10.3390/catal10070788
  6. Netskina O.V., Kochubey D.I., Prosvirin I.P., Malykhin S.E., Komova O.V., Kanazhevskiy V.V., Chukalkin Yu.G., Bobrovskii V.I., Kellerman D.G., Ishchenko A.V., Simagina V.I. // Mol. Catal. 2017. V. 441. P. 100. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2017.08.008
  7. Lewandowski M., Bartoszewicz M., Jaroszewska K., Djéga-Mariadassou G. // J. Ind. Eng. Chem. 2022. V. 116. P. 75. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2022.09.031
  8. Patel N., Miotello A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. № 3. P. 1429. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.11.052
  9. Demirci U.B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 76. P. 29682. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.176
  10. Kaya C., Özdemir J.H., Elçiçek H., Özdemir O.K., Kökkülünk G., Ünlügençoğlu K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 51. P. 489. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.07.054
  11. Wang X., Liao J., Li H., Wang H., Wang R., Pollet B.G., Ji S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. № 37. P. 17543. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.07.147
  12. Netskina O.V., Kellerman D.G., Ishchenko A.V., Komova O.V., Simagina V.I. // Colloids Surfaces. A. 2018. V. 537. P. 485. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.10.052
  13. Shu H., Lu L., Zhu S., Liu M., Zhu Y., Ni J., Ruan Z., Liu Y. // Catal. Commun. 2019. V. 118. P. 30. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2018.09.012
  14. Filiz B.C., Figen A.K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 20. P. 9883. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.111
  15. Alpaydin C.Y., Gulbay S.K., Colpan C.O. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 5. P. 3414. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.181
  16. Wu H., Cheng Y., Fan Y., Lu X., Li L., Liu B., Li B., Lu S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 55. P. 30325. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.08.131
  17. Li F., Li J., Chen L., Dong Y., Xie P., Li Q. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 56. P. 32145. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.08.137
  18. Simagina V.I., Ozerova A.M., Komova O.V., Netskina O.V. // Catalysts. 2021. V. 11. № 2. P. 268. https://doi.org/10.3390/catal11020268
  19. Khan Z., AL-Thabaiti Sh. Ah. // J. Saudi Chem. Soc. 2021. V. 25. № 6. P. 101258. https://doi.org/10.3390/catal11020268
  20. Huang W., Xu F., Liu X. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 50. P. 25376. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.05.083
  21. Shen JL., Chen WF, Lv G., Yang ZH., Yan JY., Liu X., Dai ZX. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 1. P. 796. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.153
  22. Netskina O.V., Tayban E.S., Rogov V.A., Ozerova A.M., Mukha S.A., Simagina V.I., Komova O.V. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 7. P. 5459. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.078
  23. Narasimharao K., Abu-Zied B.M., Alfaifi S.Y. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 9. P. 6404. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.112
  24. Abdelhamid H.N. // J. Solid State Chem. 2021. V. 297. P. 122034. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122034
  25. Paksoy A., Kurtoglu S.F., Dizaji A. Kh., Altıntas Z., Khoshsima S., Uzun A., Balci O. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 11. P. 7974. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.12.017
  26. Шабуня С.И., Минкина В.Г., Калинин В.И., Санкир Н.Д., Алтаф С.Т. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 3. С. 305. https://doi.org/10.31857/S0453881121030084
  27. Li R., Zhang F.M., Zhang J.P., Dong H. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 8. P. 5260. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.11.143
  28. Pour M.T.M., Paydar M.H. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 86. P. 36372. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.08.217
  29. Ugale A.D., Ghodke N.P., Kang G-S., Nam K-B., Bhoraskar S.V., Mathe V.L., Yoo J.B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 1. P. 16. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.09.262
  30. Mirshafiee F., Rezaei M. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 83. P. 32356. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.337
  31. Zou A., Lin L., Zhou L., Kang Z., Cao L., Han Q. // J. Fuel Chem. Technol. 2023. V. 51. № 7. P. 909. https://doi.org/10.1016/S1872-5813(23)60347-0
  32. Altinsoy M., Ceyhan A.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 72. P. 28018. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.047
  33. Xia Y., Pei Y., Wang Y., Li F., Li Q. // Fuel. 2023. V. 331. № 1. P. 125733. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125733
  34. Filiz B.C., Fi A.K. // Kinetics Catal. 2019. V. 60. № 1. P. 37. https://doi.org/10.1134/S0023158419010075
  35. Xu Y., Wu C., Chen Y., Huang Z., Luo L., Wu H. // J. Power Sources. 2014. V. 261. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.03.038
  36. Lim D., Ozkan G., Ozkan G. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 5. P. 3396. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.039
  37. Dyankova N. Ya., Lapin N.V., Grinko V.V., Vyatkin A.F. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. № 5. P. 1001. https://doi.org/10.1134/S102745102305004X

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кинетика выделения водорода при гидролизе NaBH4 с катализатором: а — Co(OH)2 при 65 (1), 50 (2), 35°C (3); б — Co3O4 при 80 (1), 65 (2), 50°C (3).

Скачать (88KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинетические зависимости реакции нулевого порядка при гидролизе борогидрида натрия с катализатором Co/ZnO при температуре: 80 (1); 65 (2); 50°C (3).

Скачать (58KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Обработка данных гидролиза NaBH4 с использованием модели Лэнгмюра–Хиншельвуда при температуре 80°C для катализаторов: Co–B (1); Co3O4 (2); Co/ZnO (3).

Скачать (56KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Обработка данных гидролиза NaBH4 с использованием модели Лэнгмюра–Хиншельвуда с катализатором: а — Co(OH)2 при 65 (1), 50 (2), 35°C (3); б — Co–B при 65 (1), 50°C (2).

Скачать (93KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сравнение энергии активации реакции гидролиза борогидрида натрия и амминборана при использовании одинаковых катализаторов.

Скачать (56KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Сравнение скорости выделения водорода в реакции гидролиза борогидрида натрия и амминборана при использовании одинаковых катализаторов.

Скачать (66KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».