محفز الزركونيا لإطلاق الهيدروجين
العنوان الرسمي للبراءة
طريقة لتوليد الهيدروجين باستخدام بوروهيدريد الصوديوم
العنوان الإنجليزي: Hydrogen generation method using sodium borohydride
الاختراع
الاختراع
المشكلة
يطلق بوروهيدريد الصوديوم الهيدروجين ببطء في الماء من دون محفز، بينما تعتمد محفزات نشطة كثيرة على معادن نبيلة مكلفة أو نادرة.
أهميتها
قد يدعم إطلاق الهيدروجين المضبوط من حامل كيميائي الإمداد عند الطلب، لكن الأنظمة العملية يجب أن تدير حرارة التفاعل وسلامة الغاز وعمر المحفز والبورات المستهلكة.
النهج
تحلل الطريقة بوروهيدريد الصوديوم مائيًا باستخدام محفز نانوي مركب من ZrO2/CaSiO3/g-C3N4. وتتوزع جسيمات كروية من الزركونيا وسيليكات الكالسيوم على صفائح نيتريد الكربون الغرافيتي لتوفر منصة تحفيزية مسامية لا تعتمد على معدن نبيل.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات التي قد تستفيد مطوري أنظمة الهيدروجين وباحثي خلايا الوقود ومصنعي المحفزات ومختبرات القدرة المحمولة وبرامج حوامل الهيدروجين الكيميائية.
القيمة المحتملة
يجمع المحفز أطوارًا من الأكاسيد ونيتريد الكربون منخفضة التكلفة نسبيًا مع تشتت نانوي ومعدلات توليد هيدروجين مذكورة في البراءة قرب درجات الحرارة المحيطة.
الخلفية
الخلفية
يتميز الهيدروجين بمحتوى طاقة مرتفع نسبة إلى الكتلة، إلا أن الضغط والتسييل والتخزين في الهيدريدات المعدنية قد تتطلب تجهيزات مكلفة أو طاقة كبيرة. وبوروهيدريد الصوديوم حامل كيميائي مستقر يطلق الهيدروجين بالتحلل المائي، لكن التفاعل غير المحفز بطيء. ويمكن لمحفزات المعادن النبيلة تسريع الإطلاق مع زيادة التكلفة وقيود الإمداد. ويقترح المنشور محفزًا من الزركونيا وسيليكات الكالسيوم ونيتريد الكربون الغرافيتي ويذكر معدلات توليد تعتمد على الحرارة. وتظل كفاءة النظام وإعادة استخدام المحفز وتجديد البوروهيدريد وسلامة العملية أسئلة تجارية.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يحتوي المحفز على جسيمات كروية من ZrO2 وCaSiO3 موزعة على صفائح g-C3N4، مع نطاق متوسط لقطر الجسيمات يبلغ 3–18 نانومتر. وتذكر البراءة معدل توليد قدره 310 مل·دقيقة−1·غ−1 عند 28 درجة مئوية و1685 مل·دقيقة−1·غ−1 عند 38 درجة مئوية. كما تُحدد مساحة سطح BET وحجم المسام وتوزيع ثلاثي للمسام، وتُستخدم أشكال XRD وTEM وHRTEM وSAED وامتزاز النيتروجين لتوصيف المادة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- توليد الهيدروجين عند الطلب من بوروهيدريد الصوديوم.
- أبحاث محفزات لإمداد خلايا الوقود المحمولة بالهيدروجين.
- تقييم حوامل الهيدروجين الكيميائية عند درجات حرارة معتدلة.
- تطوير محفزات للتحلل المائي دون معادن نبيلة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- تتجنب الأطوار الفعالة مكونًا محفزًا من المعادن النبيلة.
- تتوزع جسيمات الأكاسيد المعدنية على صفائح نيتريد كربون مسامية.
- تُحدد خصائص الجسيمات ومساحة السطح وحجم المسام وتوزيعها.
- تُذكر معدلات توليد الهيدروجين عند درجات حرارة محددة.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
يُوصف توصيف محفز مختبري ومعدلات توليد هيدروجين مذكورة في البراءة؛ ولم تثبت الدورات طويلة المدة أو التشغيل على نطاق المفاعل أو التحقق المستقل من الأداء.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يدعم المحفز مولدات هيدروجين مدمجة، لكن التسويق يتطلب تحققًا مستقلًا من المعدل والمردود واختبارات دورات المحفز وتسممه وضبط الحرارة وتدفق الغاز ونقاوة الهيدروجين والتعامل مع ميتابورات الصوديوم واقتصاديات تجديد البوروهيدريد وتكلفة المواد الأولية وقابلية تكرار التوسع والامتثال لمعايير سلامة أنظمة الهيدروجين.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- B01J27/24العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J21/06العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- B01J21/066العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J23/02العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J27/24العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J35/45العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J35/51العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J35/613العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J35/633العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J35/695العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J37/04العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- B01J37/343العمليات الكيميائية أو الفيزيائية، مثل التحفيز أو كيمياء الغرويات؛ أجهزتها ذات الصلة
- C01B21/0605العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- C01B3/06العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- C01B3/065العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- C01B33/24العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- C01G25/02المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- C01P2002/72مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/04مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- Y02E60/36خفض انبعاثات غازات الدفيئة [GHG] المتصلة بتوليد الطاقة أو نقلها أو توزيعها
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد نادي عبد الحميد إبراهيم
- مخترعبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
- مخترعمحمد خيري عبد الفتاح عمران
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- توليد الهيدروجين
- بوروهيدريد الصوديوم
- تحلل مائي
- ثاني أكسيد الزركونيوم
- سيليكات الكالسيوم
- نيتريد الكربون الغرافيتي
- محفز نانوي مركب
- حامل هيدروجين كيميائي
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.