CC BY
228
ISSN 1560-3644 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2021. № 1
ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2021. No 1
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ CHEMICAL ENGINEERING
УДК 661.961.92 DOI: 10.17213/0321-2653-2021-1-50-55
ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ТЕХНОЛОГИИ. АММИАК-АККУМУЛЯТОР И СРЕДСТВО ДОСТАВКИ ВОДОРОДА (обзор)*
© 2021 г. А.П. Савостьянов, О.А. Кравченко
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия
HYDROGEN ENERGY AND TECHNOLOGIES. AMMONIA-HYDROGEN STORAGE AND SUPPLY MEANS (review)
A.P. Savostyanov, O.A. Kravchenko
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia
Савостьянов Александр Петрович - д-р техн. наук, профессор, Savostyanov Alexander P. - Doctor of Technical Sciences,
гл. науч. сотр., лаборатория «Каталитические технологии Professor, Chief Research Officer, Laboratory «Catalytic Tech-
переработки углеродсодержащих материалов», Южно- nologies for Processing Carbon-Containing materials», Platov
Российский г°сударственньш полигехнический уншфсигет South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocher-
(НПИ) имени MK Платова, г. Шмчеркасск, россия. kassk, Russia. E-mail: savostap@mail.ru Е-mail: savostap@mail.ru
Кравченко Олег Александрович - д-р техн. наук, доцент, Kravchenko Oleg A. - Doctor of Technical Sciences, Associate
проректор по научной работе и инновационной деятельно- Professor, Vice-Rector for Research and Innovation, Platov
сти, Южно-Российский государственный политехнический South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocher-
университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, kassk, Russia. E-mail: o_kravch@icloud.com Россия. E-mail: o_kravch@icloud.com
Аммиак является перспективным материалом для аккумулирования, хранения и транспортировки энергии водорода потребителям. В жидком аммиаке содержится в 1,7 раз больше водорода, чем в жидком водороде. Транспорт энергии водорода в аммиачном виде в 20 раз дешевле транспортировки сжатого эквивалентного количества водорода.
Для генерации водорода из аммиака необходимы высокоэффективные катализаторы. Лучшими свойствами обладают рутениевые катализаторы, но стоимость их высока. Механизм каталитических процессов для катализаторов на основе никеля, кобальта, в отличие от рутениевых катализаторов, изучен недостаточно. Зачастую это связано с неопределённостью области протекания процесса. Перспективным направлением в технологии катализаторов являются системы с использованием имидно-амидных металлов. Использование «мембранных» катализаторов позволит оказать влияние на термодинамические и кинетические характеристики процесса и может обеспечить получение водорода с пониженным содержанием азота.
Реакторы и технологические схемы получения водорода из аммиака характерны для эндотермических обратимых каталитических процессов. Конструктивно реакторы зависят от способов подвода тепла и гидродинамического режима в реакционной зоне.
Ключевые слова: водород; хранение; транспортировка; аммиак; разложение; катализаторы.
Ammonia is a promising material for accumulating, storing and transporting hydrogen energy to consumers. Liquid ammonia contains 1,7 times more hydrogen than liquid hydrogen. The transportation of hydrogen energy in ammonia form is 20 times cheaper than transportation of a compressed equivalent amount of hydrogen.
Generating hydrogen from ammonia requires highly efficient catalysts. Ruthenium catalysts have the best properties, but their cost is high. The mechanism of catalytic processes for catalysts based on nickel and cobalt,
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания по заявке №2019-0990.
50
ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2021. No 1
in contrast to ruthenium catalysts, has not been adequately studied. This is often due to the uncertainty of the process flow area. Systems using imide-amide metals are a promising trend in catalyst technology. The use of «membrane» catalysts will influence the thermodynamic and kinetic characteristics of the process and can provide hydrogen with a reduced nitrogen content.
Reactors and technological schemes for producing hydrogen from ammonia are characteristic of endother-mic reversible catalytic processes. Structurally, the reactors depend on the methods of heat supply and the hydrodynamic regime in the reaction zone.
Keywords: hydrogen; storage; transportation; ammonia; decomposition; catalysts.
Во многих странах активно прорабатываются программы по переходу на водородную экономику, прежде всего энергетику и транспорт [1 - 3]. В научной литературе и в программных документах отмечается «узкое» место в реализации идеи водородной экономики - аккумулирование, хранение и доставка водорода потребителям.
Транспортировка водорода в сосудах при высоком давлении (40 - 70 МПа), в сжиженном состоянии [4] или в виде металлогидридов [5] требует использования дорогостоящих материалов и характеризуется повышенной опасностью в силу физических свойств водорода. Аккумулирование «водородной» энергии в виде «лабильных» химических соединений является альтернативным направлением хранения и транспортировки водорода. Рассматриваются варианты использования в качестве транспортного агента метанола [6], схемы «гидрирование - дегидрирование органических соединений» [7], синтетических углеводородов и аммиака [8, 9]. Использование углеродсодержащих веществ приводит к усложнению процессов последующей после выделения водорода утилизации оксидов углерода или требует возврата дегидрированных веществ («тара») в места производства водорода.
Перспективным является аккумулирование водорода в виде аммиака [10]. В одном объеме жидкого аммиака содержится в 1,7 раз больше водорода, чем в жидком водороде. Аммиак обладает более высокой энергоплотностью по содержанию водорода, чем газообразный, жидкий водород и гидриды металлов, но имеет меньшую теплотворную способность по сравнению с бензином [11]. Аммиак легко сжижается. Стоимость транспортировки сжиженного водорода в 2 - 5 раза меньше, а в составе аммиака в 20 раз меньше, чем перевозка и хранение сжатого водорода [12].
В настоящее время аммиак является продуктом крупнотоннажного производства и вырабатывается в основном с использованием природного газа. Имеются предпосылки для создания энерготехнологических комплексов производства водорода, в том числе для синтеза аммиака, на основе высокотемпературных газоохла-ждаемых атомных реакторов и каталитической
конверсии природных газов, газификации углей [13]. В перспективе для его производства будут использованы только возобновляемые энергетические и материальные (вода, воздух) ресурсы. В этом случае аммиак получит статус «зелёного» энергоносителя.
В марте 2020 г. в новой международной стратегии по ресурсам министерства экономики, торговли и промышленности Японии (METI) аммиак определен как многообещающее средство «импорта возобновляемой энергии, произведенной в других странах». В октябре 2020 г. METI учредила Аммиачный энергетический совет с крупными компаниями из частного сектора, стремясь позиционировать Японию мировым лидером в области аммиака как источника энергии, особенно на электростанциях и морском транспорте, путем распространения технологий и развития цепочек поставок [14].
Водород из аммиака получают каталитическим разложением. Вторым продуктом разложения является азот, объём которого в три раза меньше, чем объём водорода. С учётом потребления атмосферного азота при синтезе аммиака выделение его при генерации водорода не оказывает влияния на баланс азота в атмосфере. Процесс является эндотермическим и эффективно протекает при температурах выше 350 °С [15].
Применение водорода, водородосодержа-щего топлива в стационарных или мобильных силовых агрегатах может быть реализовано, по крайней мере, в двух вариантах: сжигание в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), газовых турбинах [16 - 19] и использование в топливных элементах (ТЭ) с генерацией электрической энергии за счёт прямого преобразования химической энергии каталитического окисления водорода в электрическую [20]. Соответственно требования к чистоте водорода, получаемого путём разложения аммиака, существенно отличаются.
Для ДВС использование аммиака или смесей аммиака с водородом, углеводородным топливом обусловливает присутствие оксидов азота в выхлопных газах и, соответственно, необходимость их удаления. Наличие «на борту» силового агрегата аммиака упрощает организацию катали-
ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.
тического процесса селективного восстановления NOX до экологически безопасных азота и воды [21]. Для этих целей разработаны катализаторы на основе Mn, La, Ag, Co, Pt, Cu на металл оксидных, силикатных носителях, AI2O3, цеолитах [22, 23].
Водород, полученный без очистки от примесей, может быть использован совместно со сжатым природным газом или с классическим углеводородным топливом. Такой вид топлива получил название - «Хайтан» (Hythane® = Hydrogen + Methane) [24]. Цифра в маркировке «Хайтана» означает энергетическую долю водорода в смеси: HY-5 = 5 % (для бензиновых автомобилей) и HY-7 = 7 % (для дизельных автомобилей). Объемная доля водорода в смеси может доходить до 20 и даже до 32 %. Добавление водорода существенно повышают экологическую безопасность и экономичность двигателя. В России плодотворно в этом направлении работает Российский федеральный ядерный центр (РФЯЦ) и ЗАО «Газомотор» (г. Рыбинск). Рекомендуемое содержание водорода составляет 7 - 12 %.
Для перспективных щелочных топливных элементов возможно присутствие в водороде до 9 % аммиака. В отличие от низкотемпературных ТЭ с протонообменной мембраной эти топливные элементы пока недостаточно изучены.
Содержание аммиака в водороде при его использовании в низкотемпературных ТЭ допускается на уровне нескольких ppm. Для этих целей разработаны материалы для улавливания остаточного аммиака (гидриды, галогениды, боргидри-ды металлов) [25]. Они позволяют понизить концентрацию аммиака от 10 000 до 0,1 ppm и менее.
В любом случае при генерации водорода из аммиака необходимо повысить эффективность процесса разложения аммиака, что может быть достигнуто путём создания высокоэффективных катализаторов. Широко исследованы катализаторы: &2O3, Ru/ZrO2, Ru на углеродных нанотруб-ках, C0/AI2O3, Ni-AhO3, Ni-CeO2/AhO3, Ni на различных оксидах металлов [26]. Рутениевые катализаторы более активны, но имеют повышенную стоимость [27, 28]. Скорость разложения аммиака на различных металлах и их энтальпия связывания азота представляет собой зависимость вулканического типа, при которой рутений имеет оптимальное значение. Эта взаимосвязь может быть используема при разработке катализаторов, альтернативных катализаторам на основе рутения. Предполагается, что энтальпию связывания азота рутением можно имитировать с помощью биметаллических систем или комбинаций металла, промоторов и носителя [29].
TECHNICAL SCIENCE. 2021. No 1
Известные катализаторы в основном предназначены для использования в стационарных промышленных установках для устранения выбросов аммиака. Проблема разработки эффективных катализаторов для получения водорода из аммиака непосредственно в силовых агрегатах или на водородных заправочных станциях остается актуальной.
Перспективными направлениями является создание каталитических активных систем с использованием имидно-амидных щелочных металлов [15]. Для этих систем необходимо решить проблему уноса активного компонента из зоны реакции. Можно прогнозировать положительный результат при использовании соответствующих носителей. Одновременно за счёт увеличения площади активной поверхности будет увеличена производительность катализатора. Состав катализатора должен обеспечивать твёр-дофазное состояние активного компонента в условиях реакции (до 550 - 600 °С). Следует обратить внимание на имидно-амидные системы с переходными металлами. Не исключена возможность их синтеза в качестве поверхностных промежуточных соединений, активных в реакции обратимого превращения NH3 ^ 0,5 N2 + 1,5 H2.
В процессах с участием водорода представляют интерес подходы, используемые при создании «мембранных» катализаторов [30, 31]. Образующийся в процессе разложения аммиака водород, имеющий высокий коэффициент диффузии, в отличие от азота и остаточного аммиака, может проникать через мембранный катализатор. Объединение в одной композиции каталитически активной составляющей и полупроницаемой мембраны может положительно отразиться на термодинамике и кинетике процесса [32]. Разделение зоны диссоциации аммиака (с использованием активного катализатора на основе рутения) и выделения водорода (палладиевая мембрана) обеспечивает получение водорода высокого качества, соответствующего требованиям низкотемпературных ТЭ [33].
Возможная технологическая схема разложения аммиака схематически показана на рис. 1 [34]. Жидкий аммиак из емкости 1 перекачивается насосом 2 через теплообменник 3 для рекуперации тепла от горячих газов, выходящих из реактора 5. Затем газообразный аммиак проходит через огневой подогреватель 4, где нагревается до температуры, необходимой для реакции. Поток, выходящий из реактора, попадает в систему мембранного разделения 6, которая обеспечивает получение «чистого» водорода. При необходимости получения водорода высокой
ISSN 1560-3644 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2021. № 1
ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2021. No 1
чистоты дополнительно устанавливают блок очистки от примесей 7. Второй поток из системы разделения содержит водород, азот и непрореа-гировавший аммиак - «грязный» водород. Остаточный водород и аммиак сжигают в огневом подогревателе 4 и обеспечивают теплом эндотермическую реакцию крекинга аммиака.
Другой подход, который может оказаться целесообразным, заключается в разработке процесса разложения аммиака, в котором воздух подается в реактор разложения точно в количестве, необходимом для адиабатической работы реактора. Необходимое тепло выделяется за счёт сжигания некоторого количества образовавшегося водорода.
Подвод тепла в зону реакции предлагается осуществлять за счёт микроволнового излучения или пропуская электрический ток через слой катализатора [35].
Рис. 1. Технологическая схема получения водорода из аммиака: 1 - ёмкость для хранения аммиака; 2 - насос; 3 - теплообменник; 4 - огневой подогреватель; 5 - реактор разложения аммиака; 6 - мембранный сепаратор; 7 - блок очистки водорода / Fig. 1. Technological scheme for producing hydrogen from ammonia: 1 - capacity for storing ammonia; 2 - pump; 3 - heat exchanger; 4 - fire heater; 5 - reactor for decomposition of ammonia; 6 - membrane separator;
7 - hydrogen purification unit
В микроволновом реакторе можно достичь значительно более высоких значений конверсии благодаря его свойствам, таким как избирательный нагрев, по сравнению с обычным реактором. Микроволновая энергия, вероятно, будет способствовать рекомбинативной десорбции связанных атомов азота из активных частиц (кобальта) катализатора во время разложения аммиака. Пропускание электрического тока с удельной мощностью 0,5 - 3,0 Вт/см катализатора через псевдо-ожиженный слой смеси графита и железного плавленого катализатора позволяет при 370 - 470 °С увеличить нагрузку по аммиаку в 2,5 - 5 раз до 11500 - 19500 ч-1. При плазменном катализе наблюдается синергетический эффект, способствующий разложению NH3. Увеличение конверсии аммиака зависит от прочности связи
металл - азот (M-N) и относительной диэлектрической проницаемости (sd) носителя.
В заключение отметим, что накоплен большой объём информации по фундаментальным вопросам реакции разложения аммиака на азот и водород. Основное внимание учёных сосредоточено на разработке и исследовании катализаторов для этой реакции. Однако ряд проблем не проработаны в достаточной мере: механизм процесса на катализаторах без рутения; роль имидно-амидных систем с переходными металлами, возможность их синтеза в качестве поверхностных промежуточных соединений, активных в реакции обратимого превращения; синтез и исследование гибридных систем (катализ и разделение продуктов в реакционной зоне); определение области протекания процесса в условиях широкого изменения температуры и гидродинамических параметров работы элементарного и рабочего объёма.
Технологические схемы, реакторы, тепло-обменные элементы систем генерации водорода из аммиака, вероятно, будут сильно отличаться в зависимости от мощности установок и места их эксплуатации - подвижные силовые агрегаты, стационарные АЗС, промышленные или социальные объекты. Высокоэффективная очистка как водорода, так и отработанных газов, будет жизненно важной частью любой успешной системы. В этом смысле необходимы прикладные исследования по кинетике процесса, методам разделения, конструированию реактора, разработке цифровой модели и оптимизации систем, генерирующих водород из аммиака.
Литература
1. Powering a climate-neutral economy: Commission sets out plans for the future and clean hydrogen. Press release, 8 July 2020, Brussels.
2. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года. Распоряжение Правительства РФ № 1523-р от 9 июня 2020 г.
3. Мастепанов А., Араи Хирофуми. Водородная стратегия Японии // Энергетическая политика. 2020. № 11(153). С. 62 - 73. DOI: 10.46920/2409-5516_2020_11153_62.
4. Peschel A. Industrial Perspective on Hydrogen Purification, Compression, Storage, and Distribution // FUEL CELLS 20, 2020. No. 4. Рр. 385 - 393. DOI: 10.1002/fuce.201900235.
5. Marinelli M. Santarelli M. Hydrogen storage alloys for stationary applications // J. of Energy Storage. 2020. Vol. 32. DOI: 10.1016/j.est.2020.101864.
6. Arturo Claudio-Piedras, Rosa Ma.Ramírez-Zamora, Brenda C.
[etal.]. One dimensional Pt/CeO2-NR catalysts for hydrogen production by steam reforming of methanol: Effect of Pt precursor // Catalysis Today. 15 January 2021. Vol. 360. Pр. 55 - 62. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.08.013.
ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2021. No 1
7. Niemann M., DrUnert S., Kaltschmitt M, Bonhoff K. Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) - techno-economic analysis of LOHCs in a defined process chain / Energy Environ.
2019. Vol. 12. Рр. 290 - 307. DOI: 10.1039/C8EE02700E.
8. Oshin Sebastian, Sharanya Nair, Nicola Taccardi [et al.]. Stable and Selective Dehydrogenation of Methylcyclohexane using Supported Catalytically Active Liquid Metal Solutions - Ga52Pt/SiO2 SCALMS // ChemCatChem. First published: 09 July 2020. DOI: 10.1002/cctc.202000671.
9. Energy Technology Perspectives 2020. International Energy Agency Website: www.iea.org.
10. Lan R., Irvine J.T.S., Tao S.W. Ammonia and related chemicals as potential indirect hydrogen storage materials // Intern. J. Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. 1482 р. DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.2011.10.004.
11. Muhammad Aziz, Agung Tri Wijayanta, Asep Bayu Dani Nandiyanto. Ammonia as Effective Hydrogen Storage: A Review on Production, Storage and Utilization // Energies
2020. Vol. 13(12). 3062 р. DOI: 10.3390/en13123062.
12. Kawasaki Hydrogen Road // Режим доступа: https://global.kawasaki.com/en/hydrogen/index.html (дата обращения 12.11.2020).
13. Столяревский А.Я. Вокруг производства водорода с помощью высокотемпературных реакторов // Бюл. по атомной энергии. 2008. № 1. С. 50 - 53.
14. World Nuclear Association. Основы ядерной энергетики // Информационная библиотека / Энергия и окружающая среда / Производство и использование водорода / ноябрь 2020. https://www.world-nuclear.org/information-library/ energy- and-the-environment/hydrogen-production-and-uses. aspx (дата обращения 12.11.2020).
15. Joshua W. Makepeace, Thomas J. Wood, Hazel M.A. Hunter, Martin O. Jones and William I. F. David. Ammonia decomposition catalysis using nonstoichiometric lithium imide // Cite this: Chem. 2015. Vol. 6. 3805 р. DOI: 10.1039/c5sc00205b.
16. Ho Lung Yip., Ales Srna. A Review of Hydrogen Direct Injection for Internal Combustion Engines: Towards Carbon-Free Combustion // Appl. 2019. Vol. 9. 4842 р. DOI: 10.3390/app9224842.
17. Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. 311 с.
18. Lesmana H., Zhang Z., Li X., Zhu M., Xu W., Zhang D. NH3 as a Transport Fuel in Internal Combustion Engines: A Technical Review.// ASME. J. Energy Resour. Technol. 2019. Vol. 141(7). 070703 р. DOI: 10.1115/1.4042915.
19. Lee S., Choi Y., Park C., Kim H., Lee Yd, Kim Ys. A study on the design of ammonia reforming catalyst and reactor for 10 kW class ammonia-hydrogen mixed-fire engine. // J. of the Korean Hydrogen and New Energy Society. 2020. Vol. 31. (4). Рр. 372 - 379. DOI: 10.7316/KHNES.2020.31.4.372.
20. Mekhilef S., Saidur R., Safari A. Comparative study of different fuel cell technologies // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012. Vol. 16. Issue 1. Рр. 981 - 989. DOI: 10.1016/j.rser.2011.09.020.
21. Liu Z., Ihl Woo S. Recent advances in catalytic DeNOX Science and Technology // Catalysis Reviews-Science
and Engineering. 2006. Vol. 48. Issue 1. Pp. 43 - 89. DOI: 10.1080/01614940500439891.
22. Shimizu K., Satsuma A., Hattori T. Selective catalytic reduction of NO by hydrocarbons on 0а20з/ЛЬ0з catalysts // Appl. Catal. B. 1998. Vol. 16(4). Pp. 319 - 326.
23. Hong S.S., Lee G.D. Simultaneous removal of NO and carbon particulates over lanthanoid perovskite type catalysts // Catal. Today. 2000. Vol. 63(2-4). Pp. 397 - 404.
24. Tenfei Zhang, Hikaru Miyaoka, Hiroki Miyaoka, Takayuki Ichikawa and Yoshitsugu Kojima. Review on Ammonia Absorption Materials: Metal Hydrides, Halides, and Borohy-drides // ACS Applied Energy Materials. 2018. Vol. 1. 2. Pp. 232 - 242. DOI: 10.1021 / acsaem.7b00111.
25. Plana C., Armenise S., Monzon A., Garcia-Bordeje E. Ni on alumina-coated cordierite monoliths for in situ generation of CO-free H-2 from ammonia // Journal of Catalysis. 2010. 275. Pp. 228- 235. DOI: 10.1016/J.JCAT.2010.07.026.
26. Bradford M.C.J., Fanning P.E., Vanice M.A. Kinetics of NH3 decomposition over well dispersed Ru // Journal of Catalysis. 1997. Vol. 172. 479 - 484.
27. Jolaoso L., Zaman S.F. Catalytic decomposition of ammonia to produce hydrogen: the use of ammonia in a fuel cell. In: Inamuddin, Boddula R., Asiri A. (editors) Sustainable ammonia production. Green energy and technology. Springer, Cham. 2020. DOI: 10.1007/978-3-030-35106-9_5.
28. Bell T.E., Torrente-Murciano L. H2 Production via Ammonia Decomposition Using Non-Noble Metal Catalysts: A Review // Top Catal. 2016. Vol. 59. Pp. 1438 - 1457. DOI: 10.1007/s11244-016-0653-4
29. Tsuru T. Ammonia Decomposition in Catalytic Membrane Reactors. In: Drioli E., Giorno L. (eds) Encyclopedia of Membranes. Springer, Berlin, Heidelberg. 2014. DOI: 10.1007/978-3-642-40872-4_1424-2
30. Itoh N., Kikuchi Y., Furusawa T., Sato T. Tube-wall catalytic membrane reactor for hydrogen production by low-temperature ammonia decomposition // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.03.162.
31. Hansen J.B. Kinetics of synthesis and decomposition of ammonia on heterogeneous catalysts. In: Nielsen A. (eds) Ammonia. Springer, Berlin, Heidelberg. 1995. DOI: 10.1007/978-3-642-79197-0_4.
32. Lamb K.E., Dolan M.D., Kennedy D.F. Ammonia for hydrogen storage; A review of catalytic ammonia decomposition and hydrogen separation and purification(Review) // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. Issue 7. Pp. 3580 -3593. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.12.024.
33. George Thomas, George Parks. Potential Roles of Ammonia in a Hydrogen Economy. A Study of Issues Related to the Use Ammonia for On-Board Vehicular Hydrogen // Storage U.S. Department of Energy. 2006. Pp. 9 - 11.
34. Уткин А.А., Коновалов В.А., Дубовик О.А. Способ pa3-ложения аммиака. ABTopcKoe свидетельство CCCP № 1161457. Опубликовано 15.06.85, Бюл. № 22.
35. Li Wang, Yanhui Yi, Yue Zhao, Rui Zhang, Jialiang Zhang, Hongchen Guo. Decomposition of NH 3 to Form H2: Effect of Cheap Metals and Supports on Plasma Catalyst Synergy // ACS Catal. 2015. Vol. 5, 7. Pp. 4167 - 4174. DOI: 10.1021 /acscatal. 5b00728.
References
1. Powering a climate-neutral economy: Commission sets out plans for the future and clean hydrogen. Press release, 8 July 2020, Brussels.
2. Energy strategy of the Russian Federation for the period up to 2035. Order of the Government of the Russian Federation No. 1523-r dated June 9, 2020
3. Mastepanov A., Arai Hirofumi. Hydrogen strategy. Japan // Energy policy. 2020. No. 11(153). Pp. 62 - 73. DOI: 10.46920/2409-5516_2020_1115 3_62.
4. Peschel A. Industrial Perspective on Hydrogen Purification, Compression, Storage, and Distribution // FUEL CELLS 20, 2020. No. 4. Pp. 385 - 393. DOI: 10.1002/fuce.201900235.
5. Marinelli M. Santarelli M. Hydrogen storage alloys for stationary applications // J. of Energy Storage. 2020. Vol. 32. DOI: 10.1016/j.est.2020.101864.
ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2021. No 1
6. Arturo Claudio-Piedras, Rosa Ma.Ramirez-Zamora, Brenda C. [et al.]. One dimensional Pt/CeO2-NR catalysts for hydrogen production by steam reforming of methanol: Effect of Pt precursor // Catalysis Today. 15 January 2021. Vol. 360. Pp. 55 - 62. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.08.013.
7. Niermann M., Drünert S., Kaltschmitt M., Bonhoff K. Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) - techno-economic analysis of LOHCs in a defined process chain / Energy Environ. 2019. Vol. 12. Pp. 290 - 307. DOI: 10.1039/C8EE02700E.
8. Oshin Sebastian, Sharanya Nair, Nicola Taccardi [et al.]. Stable and Selective Dehydrogenation of Methylcyclohexane using Supported Catalytically Active Liquid Metal Solutions - Ga52Pt/SiO2 SCALMS // ChemCatChem. First published: 09 July 2020. DOI: 10.1002/cctc.202000671.
9. Energy Technology Perspectives 2020. International Energy Agency Website: www.iea.org.
10. Lan R., Irvine J.T. S., Tao S.W. Ammonia and related chemicals as potential indirect hydrogen storage materials // Intern. J. Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. 1482 p. DOI: 10.1016 / J.IJHYDENE.2011.10.004.
11. Muhammad Aziz, Agung Tri Wijayanta, Asep Bayu Dani Nandiyanto. Ammonia as Effective Hydrogen Storage: A Review on Production, Storage and Utilization // Energies. 2020. Vol. 13(12). 3062 p. DOI: 10.3390/en13123062.
12. Kawasaki Hydrogen Road // Access mode: https://global.kawasaki.com/en/hydrogen/index.html
13. Stolyarevsky A.Ya. Around the production of hydrogen using high-temperature reactors // Bulletin on Atomic Energy. 2008. No. 1. Pp. 50 - 53.
14. World Nuclear Association. Fundamentals of Nuclear Energy // Information Library / Energy and Environment / Production and Use of Hydrogen / November 2020. https://www.world-nuclear.org/information-library/energy-and-the-environment/hydrogen-production- and-uses.aspx.
15. Joshua W. Makepeace, Thomas J. Wood, Hazel M.A. Hunter, Martin O. Jones and William I. F. David. Ammonia decomposition catalysis using nonstoichiometric lithium imide // Cite this: Chem. 2015. Vol. 6. 3805 p. DOI: 10.1039/c5sc00205b.
16. Ho Lung Yip., Ales Srna. A Review of Hydrogen Direct Injection for Internal Combustion Engines: Towards Carbon-Free Combustion // Appl. 2019. Vol. 9. 4842 p. DOI: 10.3390/app9224842.
17. Lukanin V.N., Khachiyan A.S. Application of alternative fuels in internal combustion engines. M.: Publishing house of MADI (TU), 2000. 311 p.
18. Lesmana, H., Zhang, Z., Li, X., Zhu, M., Xu, W., and Zhang, D. (March 11, 2019). NH3 as a Transport Fuel in Internal Combustion Engines: A Technical Review // ASME. J. Energy Resour. Technol. July 2019; 141 (7): 070703. DOI: 10.1115 / 1.4042915 Hull ID: 116828961.
19. Lee S., Choi Y., Park C., Kim H., Lee Yd, Kim Ys. A study on the design of ammonia reforming catalyst and reactor for 10 kW class ammonia-hydrogen mixed-fire engine // J. of the Korean Hydrogen and New Energy Society. 2020. Vol. 31. (4). Pp. 372 -379. DOI: 10.7316/KHNES.2020.31.4.372.
20. Mekhilef S., Saidur R., Safari A. Comparative study of different fuel cell technologies // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012. Vol. 16. Issue 1. Pp. 981 - 989. DOI: 10.1016/j.rser.2011.09.020.
21. Liu Z., Ihl Woo S. Recent advances in catalytic DeNOXScience and Technology // Catalysis Reviews-Science and Engineering. 2006. Vol. 48. Issue 1. Pp. 43 - 89. DOI: 10.1080/01614940500439891.
22. Shimizu K., Satsuma A., Hattori T. Selective catalytic reduction of NO by hydrocarbons on Ga2Ö3/AhO3 catalysts // Appl. Catal. B. 1998. Vol. 16(4). Pp. 319 - 326.
23. Hong S.S., Lee G.D. Simultaneous removal of NO and carbon particulates over lanthanoidperovskite type catalysts // Catal. Today. 2000. Vol. 63(2-4). Pp. 397 - 404.
24. Tenfei Zhang, Hikaru Miyaoka, Hiroki Miyaoka, Takayuki Ichikawa and Yoshitsugu Kojima. Review on Ammonia Absorption Materials: Metal Hydrides, Halides, and Borohydrides // ACS Applied Energy Materials. 2018. Vol. 1. 2. Pp. 232 - 242. DOI: 10.1021 / acsaem.7b00111.
25. Plana C., Armenise S., Monzon A., Garcia-Bordeje E. Ni on alumina-coated cordierite monoliths for in situ generation of CO-free H-2 from ammonia // Journal of Catalysis. 2010. 275. Pp. 228- 235. DOI: 10.1016/J.JCAT.2010.07.026.
26. Bradford M.C.J., Fanning P.E., Vanice M.A. Kinetics of NH3 decomposition over well dispersed Ru // Journal of Catalysis. 1997. Vol. 172. 479 - 484.
27. Jolaoso L., Zaman S.F. Catalytic decomposition of ammonia to produce hydrogen: the use of ammonia in a fuel cell. In: In-amuddin, Boddula R., Asiri A. (editors) Sustainable ammonia production. Green energy and technology. Springer, Cham. 2020. DOI: 10.1007/978-3-030-35106-9_5.
28. Bell T.E., Torrente-Murciano L. H2 Production via Ammonia Decomposition Using Non-Noble Metal Catalysts: A Review // Top Catal. 2016. Vol. 59. Pp. 1438 - 1457. DOI: 10.1007/s11244-016-0653-4
29. Tsuru T. Ammonia Decomposition in Catalytic Membrane Reactors. In: Drioli E., Giorno L. (eds) Encyclopedia of Membranes. Springer, Berlin, Heidelberg. 2014. DOI: 10.1007/978-3-642-40872-4_1424-2
30. Itoh N., Kikuchi Y., Furusawa T., Sato T. Tube-wall catalytic membrane reactor for hydrogen production by low-temperature ammonia decomposition // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. DOI: 10.1016/i.i)hydene.2020.03.162.
31. Hansen J.B. Kinetics of synthesis and decomposition of ammonia on heterogeneous catalysts. In: Nielsen A. (eds) Ammonia. Springer, Berlin, Heidelberg. 1995. DOI: 10.1007/978-3-642-79197-0_4.
32. Lamb K.E., Dolan M.D., Kennedy D.F. Ammonia for hydrogen storage; A review of catalytic ammonia decomposition and hydrogen separation and purification(Review) // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. Issue 7. Pp. 3580 - 3593. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.12.024.
33. George Thomas, George Parks. Potential Roles of Ammonia in a Hydrogen Economy. A Study of Issues Related to the Use Ammonia for On-Board Vehicular Hydrogen // Storage U.S. Department of Energy. 2006. Pp. 9 - 11.
34. Utkin A.A., Konovalov V.A., Dubovik O.A. Method For Decomposing Ammonia. USSR author's certificate No. 1161457. Published on 15.06.85, Bull. No. 22.
35. Li Wang, Yanhui Yi, Yue Zhao, Rui Zhang, Jialiang Zhang, Hongchen Guo. Decomposition of NH 3 to Form H2: Effect of Cheap Metals and Supports on Plasma Catalyst Synergy // ACS Catal. 2015. Vol. 5, 7. Pp. 4167 - 4174. DOI: 10.1021/acscatal. 5b00728.
Поступила в редакцию /Received 11 января 2021 г. / January 11, 2021
