Проводятся опыты выработке электроэнергии из метилциклогексана с использованием твердооксидных топливных элементов.
Ожидается, что метилциклогексан (MCH), тип органического гидрида, станет отличным переносчиком водорода, поскольку он остается жидким при комнатной температуре, его легко транспортировать, он имеет низкую токсичность и имеет более высокую плотность водорода, чем водород высокого давления.
Дегидрирование — процесс удаления атомов водорода из молекул — в присутствии катализатора дает водород и побочный продукт толуол, которые затем можно использовать для выработки электроэнергии для производства энергии без CO 2 . Однако реакция дегидрирования является эндотермической реакцией, и потери энергии , а также оборудование, необходимое для реакции, являются проблемами.
Недавно группе исследователей из Японии под руководством профессора Акихико Фукунаги с факультета прикладной химии Университета Васэда удалось генерировать электроэнергию непосредственно из MCH с помощью твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Их работа опубликована в журнале Applied Energy .
Исследовательская группа попыталась одновременно осуществить в топливном элементе два процесса: дегидрирование органических гидридов, которое является эндотермической реакцией, и выработку электроэнергии , которая является экзотермической реакцией. Для достижения этой цели они использовали твердооксидный топливный элемент с анодом с более высокой рабочей температурой, чем у топливного элемента с полимерным электролитом.
Они эксплуатировали его при температуре, не допускающей пиролиза органических гидридов, и в условиях, предотвращающих отложение углерода на электродах. Соотношение производства толуола и бензола составляло 94:6. Это достижение продемонстрировало возможность производства электроэнергии без использования традиционно необходимых установок дегидрирования и с использованием меньшего количества энергии, чем требуется для реакций дегидрирования с использованием катализаторов.
Кроме того, «было выяснено, что при изменении условий кислородные группы могут быть введены в ароматический скелет с помощью топливного элемента », — рассказывает Фукунага.
Эти результаты показывают, что MHC реагирует с проводящими ионами кислорода в ТОТЭ и успешно вырабатывает электричество. Таким образом, энергия может быть получена непосредственно из MHC, и энергия, необходимая для прямой выработки энергии, меньше, чем энергия, необходимая для традиционной реакции дегидрирования MCH с помощью катализатора.
«Топливные элементы изучались и разрабатывались как устройства, производящие высокоэффективное, безуглеродное электричество посредством электрохимической реакции водорода и кислорода. В этом исследовании мы продемонстрировали, что это устройство можно применять для управления реакциями дегидрирования органических гидридов и кислорода. реакции замещения ароматических колец. В будущем новая синтетическая химия может быть создана путем применения топливных элементов», — заключает Фукунага.
