catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2017-6-527-533catal-481Research ArticleФОТО- И ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗPHOTO- AND ELECTROCATALYSISРазработка эффективных кобальтовых катализаторов для твердофазных водородгенерирующих композиций на основе боргидрида натрияDevelopment of Effective Cobalt Catalysts for Hydrogen-Generating Solid Phase Compositions Based on Sodium BoraneНецкинаО. В.NetzkiniaO. V.ctls@kalvis.ruКомоваО. В.KomovaO. V.ctls@kalvis.ruСимагинаВ. И.SimaginaV. I.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian Federation201708122017176527533Copyright © LLC "KALVIS", 20172017LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/481

Твердофазные водородгенерирующие композиции на основе боргидрида натрия представляют собой перспективную систему хранения и транспортировки водорода для низкотемпературных топливных элементов с протонообменной мембраной. Для получения водорода при температурах окружающей среды в их состав вводят катализаторы. В данной работе изучено влияние условий синтеза кобальтовых катализаторов на скорость газогенерации. Согласно полученным данным, эффективность получения водорода зависит от природы соли кобальта и рН ее водного раствора, в котором восстанавливается предшественник активного компонента под действием гидрида, так как они определяют состав, дисперсность и магнитные свойства кобальтовых систем. Установлено, что наибольшая скорость газогенерации – 505 см3/мин на 1 г композиции с содержанием водорода 8,4 мас.% – наблюдается в присутствии образца, восстановленного боргидридом натрия в солянокислом растворе хлорида кобальта с рН 1,3. Полученные результаты могут служить основой для разработки эффективных и дешевых кобальтовых катализаторов для получения водорода из твердофазных композиций на основе боргидрида натрия.

Hydrogen-generating solid phase compositions based on sodium boran are promising systems for storage and transportation of hydrogen to be used for low-temperature fuel cells with proton-exchange membranes. Catalysts are added to the compositions in order to generate hydrogen at ambient temperature. The studies were focused on the influence of conditions of the cobalt catalysts preparation on the rate of gasgeneration. The efficiency of hydrogen evolution depended on the nature of the cobalt salt and pH of its aqueous solution where the active component precursor was reduced under the action of the hydride; these factors determined the composition, dispersion and magnetic behavior of the cobalt systems. The maximal rate of gas generation (505 cm3/min per 1 g of the composition containing 8.4 wt % of hydrogen) was observed in the presence of the sample reduced by sodium borane in a cobalt chloride solution with pH 1.3. The results obtained can be used to develop effective and inexpensive cobalt catalysts for generation of hydrogen from solid compositions based on sodium borane.

водородгенерирующая композицияборгидрид натриягидролизкинетикаводородгетерогенный катализкобальтовый катализаторhydrogen generating compositionsodium boranehydrolysiskineticshydrogenheterogeneous catalysiscobalt catalystReferencesOkumus E., Boyaci San F.G., Okur O., Turk B.E., Cengelci E., Kilic M., Karadag C., Cavdar M., Turkmen A., Yazici M.S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. V. 42, № 4. P. 2691-2697.Okumus E., Boyaci San F.G., Okur O., Turk B.E., Cengelci E., Kilic M., Karadag C., Cavdar M., Turkmen A., Yazici M.S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. V. 42, № 4. P. 2691-2697.Nunes H.X., Ferreira M.J.F., Rangel C.M., Pinto A.M.F.R. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 34. P. 15426-15432.Nunes H.X., Ferreira M.J.F., Rangel C.M., Pinto A.M.F.R. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 34. P. 15426-15432.Li S.-C., Wang F.-C. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 4. P. 3038-3051.Li S.-C., Wang F.-C. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 4. P. 3038-3051.Wang L., Li Z., Zhang Y., Zhang T., Xie G. // Journal of Alloys and Compounds. 2017. V. 702. P. 649-658Wang L., Li Z., Zhang Y., Zhang T., Xie G. // Journal of Alloys and Compounds. 2017. V. 702. P. 649-658Нецкина О.В., Комова О.В., Симагина В.И. // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. №.10. С. 1305—1311.Нецкина О.В., Комова О.В., Симагина В.И. // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. №.10. С. 1305—1311.Wei L., Ma M., Lu Y., Zhang S., Gao J., Dong X. // Functional Materials Letters. 2017. V. 10, № 5. P. 1750065.Wei L., Ma M., Lu Y., Zhang S., Gao J., Dong X. // Functional Materials Letters. 2017. V. 10, № 5. P. 1750065.Eugénio S., Demirci U.B., Silva T.M., Carmezim M.J., Montemor M.F. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 20. P. 8438-8448.Eugénio S., Demirci U.B., Silva T.M., Carmezim M.J., Montemor M.F. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 20. P. 8438-8448.Park D., Kim T. // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2016. V. 16, № 2. P. 1740-1743.Park D., Kim T. // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2016. V. 16, № 2. P. 1740-1743.Oh T.H., Gang B.G., Kim H., Kwon S. // Energy. 2015. V. 90. № 1. P. 1163-1170.Oh T.H., Gang B.G., Kim H., Kwon S. // Energy. 2015. V. 90. № 1. P. 1163-1170.Yang J., Cheng F., Liang J., Chen J. // International Journal of Hydrogen Energy. 2011. V. 36. № 2. P. 1411-1417.Yang J., Cheng F., Liang J., Chen J. // International Journal of Hydrogen Energy. 2011. V. 36. № 2. P. 1411-1417.Dai H.-B., Liang Y., Wang P., Cheng H.-M. // Journal of Power Sources. 2008. V. 177. № 1. P. 17-23.Dai H.-B., Liang Y., Wang P., Cheng H.-M. // Journal of Power Sources. 2008. V. 177. № 1. P. 17-23.Kojima Y., Suzuki K.-I., Fukumoto K., Kawai Y., Kimbara M., Nakanishi H., Matsumoto S. // Journal of Power Sources. 2004. V. 125, № 1. P. 22-26.Kojima Y., Suzuki K.-I., Fukumoto K., Kawai Y., Kimbara M., Nakanishi H., Matsumoto S. // Journal of Power Sources. 2004. V. 125, № 1. P. 22-26.Marchionni A., Bevilacqua M., Filippi J., Folliero M.G., Innocenti M., Lavacchi A., Miller H.A., Pagliaro M.V., Vizza F. // Journal of Power Sources. 2015. V. 299. P. 391-397.Marchionni A., Bevilacqua M., Filippi J., Folliero M.G., Innocenti M., Lavacchi A., Miller H.A., Pagliaro M.V., Vizza F. // Journal of Power Sources. 2015. V. 299. P. 391-397.Minkina V.G., Shabunya S.I., Kalinin V.I., Martynenko V.V., Smirnova A.L. // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. V. 37. № 4. P. 3313-3318.Minkina V.G., Shabunya S.I., Kalinin V.I., Martynenko V.V., Smirnova A.L. // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. V. 37. № 4. P. 3313-3318.Minkina V.G., Shabunya S.I., Kalinin V.I., Martynenko V.V., Smirnova A.L. // Int International Journal of Hydrogen Energy. 2008. V. 33. № 20. P. 5629-5635.Minkina V.G., Shabunya S.I., Kalinin V.I., Martynenko V.V., Smirnova A.L. // Int International Journal of Hydrogen Energy. 2008. V. 33. № 20. P. 5629-5635.Netskina O.V., Komova O.V., Mukha S.A., Simagina V.I. // Catalysis Communications. 2016. V. 85. P. 9-12.Netskina O.V., Komova O.V., Mukha S.A., Simagina V.I. // Catalysis Communications. 2016. V. 85. P. 9-12.Netskina O.V., Komova O.V., Simagina V.I., Odegova G.V., Prosvirin I.P., Bulavchenko O.A. // Renewable Energy. 2016. V. 99. P. 1073-1081.Netskina O.V., Komova O.V., Simagina V.I., Odegova G.V., Prosvirin I.P., Bulavchenko O.A. // Renewable Energy. 2016. V. 99. P. 1073-1081.Liu C.-H., Chen B.-H., Hsueh C.-L., Ku J.-R., Tsau F. // Journal of Power Sources. 2010. V. 195. № 12. P. 3887-3892. Liu C.-H., Kuo Y.-C., Chen B.-H., Hsueh C.-L., Hwang K.-J., Ku J.-R., Tsau F., Jeng M.-S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 9. P. 4027-4040.Liu C.-H., Chen B.-H., Hsueh C.-L., Ku J.-R., Tsau F. // Journal of Power Sources. 2010. V. 195. № 12. P. 3887-3892. Liu C.-H., Kuo Y.-C., Chen B.-H., Hsueh C.-L., Hwang K.-J., Ku J.-R., Tsau F., Jeng M.-S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 9. P. 4027-4040.Liu B.H., Li Z.P., Suda S. // Journal of Alloys and Compounds. 2009. V. 468. № 1-2. P. 493-498.Liu B.H., Li Z.P., Suda S. // Journal of Alloys and Compounds. 2009. V. 468. № 1-2. P. 493-498.Netskina O.V., Ozerova A.M., Komova O.V., Odegova G.V., Simagina V.I. // Catalysis Today. 2015. V. 245. P. 86-92.Netskina O.V., Ozerova A.M., Komova O.V., Odegova G.V., Simagina V.I. // Catalysis Today. 2015. V. 245. P. 86-92.Hsueh C.-L., Liu C.-H., Chen B.-H., Lee M.-S., Chen C.-Y., Lu Y.-W., Tsau F., Ku J.-R. // Journal of Power Sources. 2011. V. 196. № 7. P. 3530—3538.Hsueh C.-L., Liu C.-H., Chen B.-H., Lee M.-S., Chen C.-Y., Lu Y.-W., Tsau F., Ku J.-R. // Journal of Power Sources. 2011. V. 196. № 7. P. 3530—3538.Gislon P., Monteleone G., Prosini P.P. // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 2. P. 929-937. Ferreira M.J.F., Gales L., Fernandes V.R., Rangel C.M., Pinto A.M.F.R. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 18. P. 9869-9878.Gislon P., Monteleone G., Prosini P.P. // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 2. P. 929-937. Ferreira M.J.F., Gales L., Fernandes V.R., Rangel C.M., Pinto A.M.F.R. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 18. P. 9869-9878.Kim J.-H., Choi K.-H., Choi Y.S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 9. P. 4015-4019.Kim J.-H., Choi K.-H., Choi Y.S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 9. P. 4015-4019.Duke B.J., Gulbert J.R., Read I.A. // Journal of the Chemical Society A: Inorganic, Physical, Theoretical. 1964. P. 540-542.Duke B.J., Gulbert J.R., Read I.A. // Journal of the Chemical Society A: Inorganic, Physical, Theoretical. 1964. P. 540-542.Simagina V.I., Ozerova A.M., Komova O.V., Odegova G.V., Kellerman D.G., Fursenko R.V., Odintsov E.S., Netskina O.V. // Catalysis Today. 2015. V. 242A. P. 221-229.Simagina V.I., Ozerova A.M., Komova O.V., Odegova G.V., Kellerman D.G., Fursenko R.V., Odintsov E.S., Netskina O.V. // Catalysis Today. 2015. V. 242A. P. 221-229.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.