Linee guida specifiche per catalizzatori anti-evaporazione nella tecnologia di stoccaggio dell'idrogeno

1. Un gruppo di ricerca composto dal NIMS e dal Tokyo Institute of Technology ha identificato materiali in grado di catalizzare la conversione dell'orto-idrogeno in para-idrogeno. Questi catalizzatori dovrebbero essere necessari per la propagazione del trasporto/stoccaggio di massa dell'idrogeno liquido.

2. L’idrogeno è ormai ampiamente accettato come fonte energetica alternativa ai combustibili fossili. quello Monetizzazione (a temperature inferiori a -253°C sotto pressione superiore a un'atmosfera) può ridurre significativamente il suo volume, rendendolo adatto al trasporto e allo stoccaggio. Le molecole di idrogeno (H₂) – ciascuno è costituito da due atomi di idrogeno – ed esiste in due isoforme: orto e para-H₂. In condizioni normali, orto e para-H₂ Presente in rapporto 3:1, con orto-H₂ Leggermente più energeticamente instabile del Para-H₂. Raffreddamento graduale H₂ Alla temperatura di liquefazione provoca tutto l'orto-H₂ Per passare al paragrafo H₂produzione di liquido stabile H₂.

3. Raffreddamento rapido di H₂ Sotto alta pressione, necessaria per la liquefazione, la conversione da orto a para viene ritardata durante il processo di raffreddamento, lasciando grandi quantità di orto-H₂ In liquido h₂ prodotto. Il restante orto-H₂ Le molecole continuano l'isomerizzazione in H₂ Durante lo stoccaggio, che porta alla parziale evaporazione del liquido H₂ Con conseguente perdita significativa di H₂ Ed energia. La scelta di catalizzatori appropriati prima del processo di liquefazione può risolvere questo problema a causa della conversione accelerata da orto a para. Tuttavia, i catalizzatori esistenti non erano in grado di accelerare sufficientemente la conversione, quindi era desiderabile sviluppare catalizzatori più efficaci.

4. Questo gruppo di ricerca ha valutato la capacità di oltre 170 solidi, inclusi metalli e cristalli ionici, di catalizzare la conversione da orto a para. Di conseguenza, il team ha scoperto che l’ossido di manganese (Mn₃EHI₄) e l'ossido di cobalto (CoO) hanno mostrato prestazioni catalitiche molto più elevate rispetto ai catalizzatori convenzionali a base di ossido di ferro. Inoltre, il team ha identificato i fattori chiave che influenzano le attività catalitiche di questi materiali nell'accelerare il processo di conversione da orto a para.

5. La liquefazione dell’idrogeno è fondamentale per il trasporto dell’idrogeno a lunga distanza via mare dai principali produttori/esportatori di idrogeno (in particolare, Australia e Medio Oriente) agli importatori di idrogeno, come il Giappone. Si prevede che le linee guida per la progettazione dei catalizzatori e i catalizzatori ad alte prestazioni sviluppati in questo progetto di ricerca aiuteranno notevolmente il Giappone a portare avanti il ​​suo piano per mettere in pratica il concetto di economia dell’idrogeno.