محفز قائم على الكالسيوم لإطلاق الهيدروجين
العنوان الرسمي للبراءة
طريقة لإنتاج غاز الهيدروجين باستخدام محفز نانوي مركب
العنوان الإنجليزي: Method of producing hydrogen gas using nanocomposite catalyst
الاختراع
الاختراع
المشكلة
يكون التحلل المائي لبوروهيدريد الصوديوم بطيئًا من دون محفز، بينما قد تكون محفزات المعادن النبيلة المستخدمة لإطلاق الهيدروجين عمليًا مكلفة أو نادرة أو صعبة الاسترجاع.
أهميتها
قد يتيح إطلاق الهيدروجين تحفيزيًا من حامل كيميائي إمدادًا قابلًا للتحكم، لكن قيمة النظام تعتمد على السلامة وإعادة استخدام المحفز ونقاوة الهيدروجين ودورة حياة الحامل.
النهج
تحلل الطريقة بوروهيدريد الصوديوم مائيًا عند 20–75 درجة مئوية باستخدام محفز جسيمي من CaMoO4/CaSiO3/g-C3N4. وتدعم صفائح نيتريد الكربون الغرافيتي المسامية جسيمات موليبدات الكالسيوم وسيليكات الكالسيوم.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات التي قد تستفيد مطوري مولدات الهيدروجين ومختبرات خلايا الوقود ومنتجي المحفزات وباحثي القدرة المحمولة وبرامج تخزين الهيدروجين الكيميائي.
القيمة المحتملة
يستخدم المحفز أطوارًا قائمة على الكالسيوم ونيتريد الكربون بدلًا من طور فعال من معدن نبيل ويوفر نطاقات محددة للمسام والسطح ومعدل الهيدروجين.
الخلفية
الخلفية
الهيدروجين حامل للطاقة، لكن الضغط والتسييل والنقل والتخزين تفرض تحديات في التكلفة والسلامة. ويخزن بوروهيدريد الصوديوم الهيدروجين كيميائيًا ويطلقه مع الماء، إلا أن التحلل المائي غير المحفز بطيء. ويمكن فصل المحفزات غير المتجانسة عن محلول ميتابورات الصوديوم، بينما تزيد المعادن النبيلة التكلفة وقيود الإمداد. ويقترح المنشور موليبدات الكالسيوم وسيليكات الكالسيوم ونيتريد الكربون الغرافيتي. ويذكر نطاقات لمعدل التوليد، لكنه لا يثبت عمر دورات المحفز أو كفاءة الطاقة الكلية أو نقاوة الهيدروجين أو ضبط المفاعل أو اقتصاديات تجديد البوروهيدريد.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يحتوي المحفز على CaMoO4 رباعي وCaSiO3 وC3N4 غرافيتي، مع وجود جزء على الأقل من نيتريد الكربون على هيئة صفائح نانوية مسامية. ويتراوح المعدل الوزني لبوروهيدريد الصوديوم إلى المحفز بين 1:1 و5:1، وتذكر البراءة نطاق معدل توليد هيدروجين 100–1000 مل دقيقة−1 غ−1 استنادًا إلى وزن NaBH4. كما تُحدد أحجام الجسيمات وقطر مسام 15–25 نانومتر ومساحة BET مقدارها 60–100 م²/غ وحجم مسام 0.1–0.5 سم³/غ مع توصيف XRD والمجهر.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- توليد الهيدروجين عند الطلب من بوروهيدريد الصوديوم.
- أبحاث محفزات لإمداد خلايا الوقود المحمولة.
- أنظمة حوامل هيدروجين كيميائية عند درجات حرارة معتدلة.
- تطوير محفزات للتحلل المائي دون معادن نبيلة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- لا تتطلب الأطوار الفعالة مكونًا من معدن نبيل.
- تدعم صفائح نيتريد الكربون المسامية جسيمات قائمة على الكالسيوم.
- تُحدد نطاقات الجسيمات والمسام ومساحة السطح وحجم المسام.
- يُحدد توليد الهيدروجين ضمن نطاقات مذكورة للحرارة والمعدل.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
يُوصف تحضير محفز مختبري وتوصيفه ونطاقات معدل هيدروجين مذكورة في البراءة؛ ولم يثبت الاستخدام على نطاق المفاعل أو الدورات طويلة المدة أو التسويق.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد تدعم المادة مولدات هيدروجين كيميائية مدمجة. ويتطلب التسويق اختبارات مستقلة للمعدل والمردود الكلي واسترجاع المحفز ودوراته ودراسات التسمم ونقاوة الهيدروجين وضبط حرارة التفاعل وتدفق الغاز وإدارة ميتابورات الصوديوم واقتصاديات تجديد البوروهيدريد وتكلفة المواد الأولية وقابلية تكرار التوسع والامتثال لمتطلبات سلامة الهيدروجين.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C01B3/065العناصر اللافلزية؛ مركباتها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- C01B3/065العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- C01B2203/0277العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- C01B2203/1023العناصر اللافلزية؛ مركباتها
- 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
- غاز الهيدروجين
- بوروهيدريد الصوديوم
- تحلل مائي
- موليبدات الكالسيوم
- سيليكات الكالسيوم
- نيتريد الكربون الغرافيتي
- محفز نانوي مركب
- حامل هيدروجين
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.