Đánh giá và lựa chọn công nghệ tồn chứa H2 sử dụng vật liệu hấp phụ

Thông qua bài tìm hiểu và nghiên cứu, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ phân tích và đánh giá được các loại công nghệ tồn chứa H2 sử dụng vật liệu hấp phụ, từ đó từng bước lựa chọn và tổng hợp các loại vật liệu này để phục vụ cho việc hấp phụ và tồn trữ H2 .

LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần người đứng trước nguy khủng hoảng nguồn nguyên liệu nói chung nguồn nguyên liệu hóa thạch nói riêng Việc đốt cháy nguyên liệu phục vụ cho đời sống sản xuất thải bầu khí lượng lớn khí thải độc hại gây hiệu ứng nhà kính, khí CO Trước tình hình đó, việc tìm cơng nghệ sử dụng vật liệu hấp phụ, có khả ứng dụng đa lĩnh vực vừa ứng dụng cơng nghiệp như: tồn chứa, xúc tác, hấp phụ, bán dẫn, thiết bị cảm biến vừa góp phần cải biến vấn đề thiếu hụt lượng vấn đề ô nhiễm môi trường cấp bách cần thiết Đánh giá loại cơng nghệ nhằm tìm cơng nghệ tối ưu, đáp ứng nhu cầu tồn chứa nguồn lượng vấn đề quan tâm  Mục đích mục tiêu nghiên cứu: Đề tài Nhóm Nghiên Cứu có tên gọi : “ Đánh giá lựa chọn công nghệ tồn chứa H2 sử dụng vật liệu hấp phụ ” Thơng qua tìm hiểu nghiên cứu, nhóm nghiên cứu hy vọng phân tích đánh giá loại công nghệ tồn chứa H2 sử dụng vật liệu hấp phụ, từ bước lựa chọn tổng hợp loại vật liệu để phục vụ cho việc hấp phụ tồn trữ H2  Đối tượng Phương Pháp Nghiên cứu:  Đối tượng: Các loại cơng nghệ tồn chứa khí Hydro sử dụng vật liệu hấp phụ  Phương pháp Nghiên Cứu: Thông qua viết màng vô , hữu nghiên cứu ngồi nước đăng tạp chí khoa học Với tham khảo nghiên cứu lý thuyết, nhóm thực đề tài : “Đánh giá lựa chọn công nghệ tồn chứa H2 sử dụng vật liệu hấp phụ” Bài báo cáo nghiên nghiên cứu xếp theo bố cục sau: Mở đầu Chương Tổng quan phương pháp sản xuất H2 cổ điển như: Từ nhiên liệu hóa thạch, khí hóa tổng hợp, điện phân nước có cập nhật phương pháp sản xuất đai như: quang điện phân, nguồn sinh học Chương : Trình bày ứng dụng H2, từ nói lên tính cấp thiết việc cần tồn trữ Chương : Nêu loại công nghệ tồn chứa H2 sử dụng vật liệu hấp phụ Đánh giá khả hấp phụ vật liệu sử dụng công nghệ thông qua việc đánh giá giá trị nhiệt động lực học nghiên cứu động học trình Kết đạt kiến nghị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT HYDRO 1.1 Từ nhiên liệu hóa thạch Than đá chứa lượng lớn chất C, H, O đa số chúng tồn dạng hợp chất ta điều chế Hydro từ nguồn Nguồn hydrocarbon nặng để nói đến dầu mỏ than đá Than đá trước khí hóa phải nghiền thành dạng bột hịa trộn với nước Thơng thường, nhiên liệu hóa nhiệt khoảng 14000C với O2 khơng khí để oxy hóa khơng hồn tồn, tạo hỗn hợp gồm H2, carbon mono oxide (CO) vài sản phẩm phụ CO sinh lại tiếp tục phản ứng với nước xúc tác chuyển hóa thành khí carbonic tạo thêm khí hydrogen, tương tự bước thứ hai q trình hóa nhiệt khí thiên nhiên [1] Hình :Sơ đồ sản xuất H2 cho trình sản xuất điện từ nguồn than đá [2] Rõ ràng phương pháp tối ưu Bất lợi lớn sử dụng nhiên liệu hóa thạch làm nguyên liệu đồng thời làm nhiên liệu cung cấp nhiệt lượng cho q trình Nhiên liệu hóa thạch nguồn tài nguyên hữu hạn, thêm vào đó, việc đốt chúng tạo khí CO gây hiệu ứng nhà kính Do phương pháp xét lâu dài khơng bền vững [2] Tuy tương lai gần , phương pháp sản xuất khí H từ nhiên liệu hóa thạch cịn chiếm ưu Lý trữ lượng nhiên liệu hóa thách cịn tương đối dồi dào, khí thiên nhiên Hơn nữa, công nghệ (phương pháp sản xuất H cơng nghiệp từ khí thiên nhiên nói riêng nhiên liệu hóa thạch nói chung) quen thuộc cơng nghiệp hóa chất, sở hạ tầng cho việc phát triển sản xuất hydrogen từ nguồn khác cịn thiếu thốn Vì vậy, nhiên liệu hóa thạch cịn rẻ phương pháp có chi phí thấp Thêm vào đó, để hạn chế mặt tiêu cực nhiên liệu hóa thạch, ta dùng cơng nghệ tách khí carbonic thu hồi chôn lấp chúng [3] 1.2 Từ khí thiên nhiên khí sinh học Khí thiên nhiên chủ yếu CH nguồn để sản xuất H từ xưa đến Hầu hết công nghệ dựa vào phương trình động học: CH + H O → CO + 3H (∆H= 206 kJ.mol-1) CO + H O → CO + H (∆H= - 41 kJ.mol-1 ) [5] Nguồn hydro sản xuất ngày Hoa Kỳ thực thông qua nước mêtan cải cách, quy trình sản xuất hồn chỉnh nước nhiệt độ cao (700 °C - 1000 ° C) sử dụng để sản xuất hydro từ nguồn metan, khí tự nhiên Trong hơi-mêtan cải cách, khí metan phản ứng với nước áp suất 3-25 bar (1 bar = 14,5 psi) [4] q trình có sử dụng chất xúc tác để sản xuất hydro, carbon monoxide, số lượng tương đối nhỏ khí carbon dioxide.Sau đó, gọi "phản ứng chuyển nước khí," monoxide carbon nước phản ứng cách sử dụng chất xúc tác để tạo cácbon đioxit hydro Trong bước trình cuối gọi "hấp thụ áp lực swing," carbon dioxide tạp chất khác loại bỏ từ dòng khí, để lại hydro tinh khiết Hơi nước sử dụng để sản xuất hydro từ nhiên liệu khác, chẳng hạn ethanol, propane, chí xăng.[5] Hình : Sơ đồ sản xuất H2 từ khí thiên nhiên [4] Một phần oxy hóa Trong phần q trình oxy hóa, khí mê-tan hydrocacbon khác khí tự nhiên phản ứng với số lượng hạn chế oxy (thông thường từ khơng khí) khơng đủ để hồn tồn oxy hóa hydrocacbon để CO2 nước Với lượngoxy có sẵn cân hóa học nên sản phẩm phản ứng chứa chủ yếu hydro carbon monoxide (và nitơ, phản ứng thực với khơng khí khơng phải oxy tinh khiết), số lượng tương đối nhỏ khí CO 2và hợp chất khác Sau đó, phản ứng chuyển nước khí, khí CO phản ứng với nước để tạo thành CO H2 hơn.[6] Một phần q trình oxy hóa q trình tỏa nhiệt cho phép giảm nhiệt Q trình này, thông thường, nhanh nhiều so với cải cách đòi hỏi thùng lò phản ứng nhỏ Như thấy phản ứng hóa học phần q trình oxy hóa,q trình ban đầu sản xuất hydro đơn vị nhiên liệu đầu vào thu nước nhiên liệu tương tự.[7] 1.3 Từ tình điện phân nước Điện phân trình sử dụng nguồn điện để tách nước thành H O2 Phản ứng diễn đơn vị gọi điện phân Máy điện có kích thước nhỏ, trang thiết bịkích thước phù hợp cho quy mơ nhỏ phân phối sản xuất hydro Nghiên cứu tiến hành để kiểm tra quy mô lớn mà nguồn phát sinh điện khơng gây hiệu ứng nhà kính Sản xuất hydro ởmột trang trại ta sử dụng lượng gió để tạo điện ví dụ điều [8] Hình :Sơ đồ sản xuất H2 thơng qua q trình điện phân [9] Anode phản ứng: Cathode phản ứng: 2H2 O → O + 4H+ + 4e – 4H+ + 4e → 2H Hydro sản xuất thơng qua điện phân dẫn đến khơng phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính Tùy thuộc vào nguồn gốc điện sử dụng, nguồn gốc yêu cầu điện, bao gồm chi phí sản xuất hiệu nó, lượng khí thải từ q trình sản xuất điện phải xem xét đánh giá lợi ích sản xuất hydro thông qua điện phân Ở nhiều khu vực đất nước, lưới điện lý tưởng cho việc cung cấp điện cần thiết cho điện phân khí nhà kính phát thải số lượng lượng cần thiết để tạo điện Sản xuất hydro thông qua điện phân theo đuổi cho lượng tái tạo (gió) lượng hạt nhântùy chọn đường khơng phát thải khí nhà kính tiêu chuẩn môi trường.[10] - Điện phân nhờ màng Polymer Electric Membrane (PEM) Trong polymer điện - màng (PEM) điện phân, để điện phân vật liệu nhựa đặc biệt dạng rắn Nước phản ứng anot để tạo thành oxy hydro ion tích điện dương (proton) Các electron chảy qua mạch điện bên ngồi ion hydro có chọn lọc di chuyển PEM đến cực âm Ở cực âm, ion hydro kết hợp với electron từ mạch điện bên để tạo thành khí hydro.[11] - Máy Điện Kiềm (MOH) Máy điện kiềm tương tự PEM máy điện sử dụng dung dịch kiềm (natri kali hydroxit) hoạt động chất điện phân.Những máy điện thương mại hoá nhiều năm.[12] - Máy điện Oxit rắn Máy điện oxit rắn, sử dụng loại vật liệu gốm rắn chất điện phân có chọn lọc truyền ion oxy mang điện tích âm nhiệt độ cao, tạo hydro cách khác nhau.Nước cực âm kết hợp với electron từ mạch điện bên ngồi để tạo thành khí hydro oxy ion mang điện tích âm Các ion oxy qua màng tế bào phản ứng cực dương để tạo thành khí oxy bỏ electron với mạch điện bên ngoài.[13] Máy điện oxit rắn phải hoạt động nhiệt độ đủ cao để màng oxit rắn hoạt động (khoảng 500 ° C ÷ 800 ° C so với PEM Máy điện, hoạt động 80 ° C-100 ° C Máy điện kiềm hoạt động 100 ° C ÷ 150 ° C) Máy điện oxit rắn hiệu sử dụng nhiệt có sẵn nhiệt độ cao (từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm lượng hạt nhân) để giảm lượng điện cần thiết để sản xuất hydro từ nước.[14] 1.4 Từ nguồn biomass Sinh khối, nguồn tài nguyên hữu tái tạo, bao gồm dư lượng trồng nông nghiệp thân ngô lúa mì; dư lượng rừng; trồng đặc biệt phát triển đặc biệt để sử dụng lượng, cỏ liễu, hữu chất thải rắn đô thị; chất thải động vật.[15] Sinh khối chuyển đổi thành hỗn hợp khí H 2, CO, CO2, hợp chất khác cách áp dụng nhiệt áp lực diện nước số lượng kiểm soát oxy (trong đơn vị gọi khí hóa) Sinh khối tách riêng phần hố học nhiệt khí hóa, nước oxy, thiết lập vào phản ứng hóa học chuyển động sản xuất khí tổng hợp, "khí tổng hợp"một hỗn hợp chủ yếu H 2, CO, vàCO2 CO sau phản ứng với nước để tạo thành CO nhiều hydro (phản ứng chuyển nước khí) Chất hấp phụ hóa học màng đặc biệt tách hydro từ dịng khí này.[16] C6H12O6 + O + H O → CO + CO + H CO + H O → CO + H Hình : Sơ đồ sản xuất H2 từ biomass Lưu ý: Phản ứng sử dụng glucose thay cho cellulose Sinh khối thực tế có thành phần đa dạng phức tạp với cellulose thành phần Nhiệt phân q trình khí hóa sinh khối điều kiện thiếu ơxy Nói chung, sinh khối khơng khí hóa dễ dàng than đá, tạo hợp chất hydrocarbon khác hỗn hợp khí khỏi khí hóa; điều đặc biệt khơng có oxy sử dụng Kết là, thơng thường, thêm bước phải thực để cải cách hydrocarbon với chất xúc tác để tạo hỗn hợp khí tổng hợp hydro, carbon monoxide, carbon dioxide Sau đó, giống q trình khí hóa để sản xuất hydro, bước phản ứng chuyển (bằng nước) chuyển đổi carbon monoxide carbon dioxide Hydro sản xuất sau tách tinh chế [16 ] Cơng nghệ sinh khối khí hóa thích hợp cho quy mơ lớn, sản xuất hydro tập trung, tính chất việc xử lý lượng lớn sinh khối kinh tế cần quy mơ cho loại hình q trình 1.5 Từ nguồn 1.5.1 Quang điện phân (photoelectrolysis) Các panel mặt trời, chất bán dẫn (ứng dụng tượng quang điện), chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện Hình 5: Sơ đồ sản xuất H2từ quang điện [19 ] Khí H2 sinh dòng quang điện chạy qua thiết bị điện phân đặt nước Sử dụng lượng mặt trời để tạo điện dùng điện phân nước, tương tự, sử dụng nguồn lượng tái tạo khác lượng gió, thủy điện để điện phân nước tạo H2 Như việc sản xuất hydrogen trình (khơng khí thải), tái sinh bền vững [20] 1.5.2 Nguồn sinh học Một số tảo vi khuẩn chuyên biệt sản sinh hydrogen sản phẩm phụ trình trao đổi chất chúng Các sinh vật thường sống nước, phân tách nước thành khí H2 O2 Hiện tại, phương pháp giai đoạn nghiên cứu Ví dụ phương pháp việc ứng dụng loại tảo đơn bào có Chlamydomonas reinhardtii Các nghiên cứu cho thấy loại tảo chứa tên enzyme hydrogenase có khả tách nước thành hai thành phần hydrogen oxygen Các nhà khoa học xác định chế q trình, điều giúp mang lại phương pháp gần vô hạn để sản xuất Hình : Sơ đồ khối sản xuất H2 từ tảo [17 ] hydrogen tái sinh Cơ chế phát triển qua hàng triệu năm tiến hóa giúp tảo tồn mơi trường khơng có oxygen Một chu trình này, tảo “thở” oxygen lấy từ nước giải phóng khí hydrogen [18] Gần đây, nhà khoa học trung tâm lượng H trường ĐH tiểu bang Pennsylvania nghiên cứu thành công phương pháp tạo hydrogen từ trình vi khuẩn phân hủy chất thải hữu sinh học, nước thải sinh hoạt, nước thải nông nghiệp v.v Ứng dụng nghiên cứu mở triển vọng to lớn đầy hữu ích, vừa kết hợp xử lý nước thải vừa sản xuất hydrogen cung cấp cho pin nhiên liệu vi khuẩn (micro-fuel cell), tạo điện năng.[19] Trong phương trình ta có phần tử a _ mơ tả lực hút yếu phân tử, mà gia tăng n tăng hay V giảm, phân tử trở có mật độ dày đặc hay có nghĩa lượng H2 hấp phụ tăng lên lỗ trống MOFs tăng lên, nhiên tăng lượng H2 đưa vào tăng lên Tuy nhiên tăng H vào vật liệu lượng hấp phụ tăng mà phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, áp suất, kích thước lỗ xốp, thể tích lỗ xốp, đặc trưng cation kim loại đỉnh ligand sử dụng … Và đến điểm trạng thái lượng hấp phụ bị bão hòa 3.4.4.3 Các yếu tố nhiệt – động học ảnh hưởng đến khả hấp phụ H2 vật liệu MOFs Các tính chất nhiệt động lực học cho ta xác định mối quan hệ cân nhiệt q trình áp lực, ảnh hưởng đến số thông số hoạt động thực tế trình lưu trữ H2 yêu cầu nhiệt độ, áp suất cần cung cấp để hấp hay nhả hấp H2 a Ảnh hưởng nhiệt độ Do trình hấp phụ H2 vật liệu MOFs trình hấp phụ vật lý diễn nhanh trình hấp phụ hóa học, mà chất q trình hấp phụ lực Vander Waals phân tử với nhau, liên kết tương tác yếu Khi tăng nhiệt độ nhiệt độ Tbh lại vật liệu làm giảm hiệu suất trình hấp phụ Đối với vật liệu MOFs nhiêt độ hấp phụ tối ưu bé, tầm khoảng 77K, tăng nhiệt độ lên nhiệt độ phịng làm giảm lượng H2 hấp phụ, cụ thể: - 77 K khả hấp phụ MOF- 7,1 ÷ 10% wt H MOF-177 7,5 ÷ - 11% wt H2 298 K khả hấp phụ MOF- 0,98 ÷ 1,2% wt H MOF-177 ÷ 3% wt H2 Khi đứng phương diện nhiệt động học: ứng nhiệt phản ứng mà có ta yêu cầu nhiệt độ khác tùy vào hiệu Với vật liệu MOFs trình hấp phụ H mà thu nhiệt, vật liệu IRMOF-1 ∆H = 15-25kJ.mol-1, cần phải tăng nhiệt độ để q trình hấp thụ diễn có hiệu cao nói nhiệt vượt q Tbh trình giải hấp diễn nhanh hấp phụ b Ảnh hưởng áp suất Dựa theo nhiệt động , với trình hấp phụ hóa học nên lnK đồng biến theo áp suất p, lúc tăng p tăng K x hay có nghĩa tăng khả hấp thụ hóa học H2 Cịn với q trình hấp phụ vật lý, tăng áp suất nghĩa làm cho phân tử linh động, độ nhớt khối H2 giảm làm cho lực liên kết Vander Waals bền chặt Hấp phụ thường mô tả thông qua đường hấp phụ đẳng nhiệt, hàm liên quan lượng chất bị hấp phụ (adsorbate) chất hấp phụ (adsorbent) áp suất (nếu thể khí) nồng độ (nếu thể lỏng) nhiệt độ không đổi Phương trình tốn học mơ tả q trình hấp phụ đẳng nhiệt chất khí Freundlich Küster cơng bố năm 1894 Trong đó: lượng chất bị hấp phụ (adsorbate), lượng chất hấp phụ (adsorbent), áp suất chất bị hấp phụ (adsorbate), số đặc trưng cho cặp adsorbent-adsorbat nhiệt độ định Nghĩa ta tăng áp suất khả hấp thụ H2 vật liệu MOFs tăng lên, thể thơng qua đường hấp thụ đẳng nhiệt sau: Hình 29: Đường hấp phụ đẳng nhiệt H2, 77 K vật liệu MOFs theo áp suất [44] c Sự ảnh hưởng kích thước lỗ trống Đối với vật liệu MOFs yếu tố kích thước lỗ trống quan trọng, yếu tố định đến khả hấp phụ H2 vật liệu MOFs Theo lý thuyết mà tăng đơn kích thước lỗ trống (các yếu tố nhiệt động khơng thay đổi) khả hấp phụ khí H tăng lên theo Bởi lẽ, giả sử kích thước lỗ trống a Å, cịn đường kính H b Å Lúc coi vật liệu xếp chặt phân tử H2 lỗ trống ta có số lượng phân tử H2 lớn (Nmax) hấp thụ vào đơn vị lỗ trống có khối lượng phân tử M (gam) : đó: V lỗ = a3 V H2 = Nmax = Từ ta xác định thành phần phần % theo khối lượng hấp thụ H2 MOFs: % H2 = = Trên thực tế xét đến loại vật liệu MOFs mà có kích thước lỗ trống lớn nhiều nhỏ đường kính H việc hấp phụ H2 để tồn trữ khơng có hiệu cao Bởi lẽ, q trình hấp phụ H cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ta thực điều kiện tối ưu vật liệu 77 K, 30 bar khả hấp phụ vật lý hóa học tơt, lúc đặt vấn đề trình giải hấp vật lý diễn đồng thời Chính cấu trúc lỗ mà lớn cho trình giải hấp diễn cịn nhanh q trình hấp kết hiệu suất thấp Vì ta cần chế tạo loại vật liệu có kích thước lỗ xốp phù hợp với đường kính H2 quy tắc chìa khóa ổ khóa để đạt hiệu cao Theo tính tốn GS O.M Yaghi cộng kích thước lỗ trống đời vật liệu MOFs từ ÷ 5.5 Å phù hợp với đường kính động học phân tử H 2.89 Å cho hiệu suất hấp phụ cao Cụ thể, vật liệu Cu2 (hfipbb) (H2hfipbb) hấp phụ 1,65 wt % H2 48 bar So sánh với MOF -5, hấp phụ % wt Ở nhiệt độ phòng 48 bar [ Cu- (hfipbb) (H2hfipbb ) 0,5 ] có kích thước lỗ trống nhỏ 3,5 × 3,5 Ao 5,1 × 5,1Ao, MOF -5 có kích thước lỗ trống lớn ( 7,7 × 7,7A o) Khối lượng để hấp phụ H2 MOF -5 ( 76,8% ) vượt giới hạn MOF sở Cu ( 11,6% ) 6,6 lần Tuy nhiên, hấp phu H2 MOF-5 đạt 1,8 lần so với [ Cu- (hfipbb) (H 2hfipbb ) 0,5 ] Do đó, kích thước lỗ trống nhỏ với khối lượng lỗ trống lớn có ảnh hưởng tích cực tới hấp phụ H2 3.4.4.4 • Đánh giá công nghệ tồn trữ hydro vật liệu hấp phụ MOFs Điều kiện hấp phụ H2 MOFs - Nhiệt độ: Theo đánh giá điều kiện ảnh hưởng mục - để đạt hiệu quả, suất hấp phụ H2 cao loại vật liệu MOFs cần thực điều kiện nhiệt độ thấp 77 K (> 22,8 K- nhiệt độ hóa H2) Khi tăng nhiệt độ lên nhiệt độ phịng khả hấp phụ H2 bị giảm xuống - Áp suất: Thường người ta tiến hành hấp phụ H2 vật liệu MOFs áp suất từ 20 bar ÷ 90 bar, tùy vào cấu trúc loại MOFs khác mà chúng có điều kiện áp suất tối ưu khác (bảng 3) Bảng 3: So sánh khả hấp phụ H2 loại vật liệu hấp phụ MOFs [45] Tên vật liệu Diện tích bề Hấp phụ H2 Hấp phụ H2 77K Hấp phụ H2 MOFs mặt riêng 77K, bar áp suất P 298K áp suất P (m2 g-1) (wt %) (wt %) (wt %) Co3(NDC)3(dabco) 1502 (2293) 2.04 10.8 ; 17.2 bar 0.89; 17.2 bar IRMOF-20 Zn4O(ttcd)2 4024 (4593) 6.7; 80 bar 0.43; 80 bar MOF-177 Zn4O(BTB)2 4746 2.1 7.5; 70 bar 0.65; 70 bar MOF-200 4530 1.8 6.9; 80 bar 0.4; 80 bar 4460 1.9 6.5; 80 bar 1.1; 80 bar 6240 2.01 10.7; 80 bar 1.4; 80 bar NU-100 Cu3(ttei) 6143 1.79 9.05; 56 bar 1.5; 60 bar PCN-68 Cu3(ptei) 5109 1.87 6.82; 50 bar 1; 90 bar Zn4O(BBC)2(H2O)4 MOF-205 Zn4O(BTB)4/3(NDC) MOF-210 Zn4O(BTE)4/3(BPDC) • Phương pháp nâng cao khả hấp phụ vật liệu MOFs: - Nghiên cứu tổng hợp loại vật liệu MOFs có BTE lớn thông qua cải tiến nghiên cứu lựa chọn tâm ion kim loại ligand phù hợp: + Co3(bpdc)3(4,4-bpy): 922 (m2 g-1); 1.98 wt % bar 77 K + Co3(NDC)3(dabco): 1502 (2293) (m2 g-1); 2.45 wt % bar 77 K + IRMOF-20, Zn4O(ttdc)2: 4024 (4593) (m2 g-1); 6.7 wt % 80 bar 77 K + MOF-205, Zn4O(BTB)4/3(NDC): 4460 (6170) (m2 g-1); 6.5 wt % 80 bar 77 K - Đồng thời để tăng khả hấp phụ vật liệu MOFs người ta cho thêm ion kim loại tự ion Fe2+, Mn2+, Pt2+… vào cấu trúc MOFs KẾT LUÂN VÀ THẢO LUẬN Trong tương lai nguồn nhiên liệu hydro chiếm ưu ưu điểm to lớn nó, việc sản xuất tồn trữ đặt yêu cầu hàng đầu Bài nghiên cứu mô tất vấn đề đến nguồn nhiên liệu H Với nguồn nhiên liệu dồi đặc biệt nguồn ngun liệu có ảnh hưởng tích cực tới mơi trường H 2O hay biomass góp phần giảm thải hiệu ứng nhà kính, để xử lý nguồn nguyên liệu nhà khoa học phát minh công nghệ để sản xuất H Có nhiều cơng nghệ với lợi ích tích cực mặt kinh tế, mơi trường cho hiệu suất cao quang hóa xúc tác, hay biomass v.v mà nghiên cứu đưa Song để giải tốn nhiên liệu H2 hồn chỉnh vấn đề lưu trữ thách thức lớn mà ta cần phải giải Có nhiều phương án đưa nén hay hóa lỏng chúng có tính áp dụng rộng rãi thấp nhược điểm không gian kinh tế Để khắc phục nhược điểm nhà khoa học phát minh vật liệu hấp phụ có suất cao vật liệu vơ cơ, hữu MOFs với nguồn chế tạo rẻ tiền, nguyên lí hoạt động đơn giản hiệu suất cao vấn đề khơng gian lưu trữ hay suất giải quyết, trội vật liệu MOFs vật liệu có diện tích bề mặt lớn chúng lưu trữ thể tích khí lớn Đồng thời nguồn nguyên liệu làm nên chúng đa dạng miễn chúng có tạo nên sản phẩm có chế hấp phụ việc cải tiến vật liệu để tăng công suất hội cho ngành công nghiệp nano hấp phụ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Abashar, M.E.E., 2004 Coupling of steam and dry reforming of methane in catalytic fluidized bed membrane reactors Int J Hydrogen Energy [2] Damle, A.S., 2008 Hydrogen production by reforming of liquid hydrocarbons in a membrane reactor for portable power generation—model simulations J Power Sources [3] Damle, A.S., 2009 Hydrogen production by reforming of liquid hydrocarbons in a membrane reactor for portable power generation—experimental studies J Power Sources [4] Gallucci, F., Tosti, S., Basile, A., 2008d Pd–Ag tubular membrane reactors for methane dry reforming: a reactive method for CO2 consumption and H2 production J Membr Sci [5] Das, D., Veziroglu, T.N., 2001 Hydrogen production by biological processes: a survey of literature Int J Hydrogen Energy 26 [6] Giaconia, A., De Falco, M., Caputo, G., Grena, R., Tarquini, P., Marrelli, L., 2008 Solar steam reforming of natural gas for hydrogen production using molten salt heat carriers AIChE J [7] Gallucci, F., Van SintAnnaland, M., Kuipers, J.A.M., 2008a Autothermal reforming of methane in a novel fluidized bed membrane reactor Part 1: experimental demonstration Top Catal [8] Swami NS, Mallikarjuna JM, Ramesh A An experimental study of the biogasdiesel HCCI mode of engine operation Energy ConvManag 2012 [9] Labanca ARC Development of the plasma pyrolysis reactor for the decomposition of the methane in hydrogen and solid carbon [thesis] Rio de Janeiro (Brazil): Federal University of Rio de Janeiro; 2007 [10] Barrai F, Jackson T, Whitmore N, Castaldi MJ The role of carbon deposition on precious metal catalyst activity during dry reforming of biogas Catal Today 2007 [11] Cai X, Dong X, Lin W Autothermal reforming of methane over Ni catalysts supported on CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3 J Nat Gas Chem 2006 [12] Roh H-S, Eum I-H, Jeong D-W Low temperature steam reforming of methane over Ni-Ce(1-x)Zr(x)O2catalysts under severe conditions Renew Energy 2012 [13]Levin DB, Chahine R Challenges for renewable hydrogen production from biomass Int J Hydrogen Energy 2010 [14] Muradov N, Smith F, T-Raissi A Hydrogen production by catalytic processing of renewable methane-rich gases Int J Hydrogen Energy 2008 [15] Borgward RH Biomass and natural gas as co-feedstocks for production of fuelcell vehicles Biomass Bioenerg1997 [16] Berman, R.; Cooke, A H.; Hill, R W (1956) “Cryogenics”.Annual Review of Physical Chemistry [17] L Schlapbach, A Züttel: “Hydrogen-storage materials for mobile applications”, Nature, 414 (15 Nov 2001), p 353-357 [18]J.C Withers, R.O Loutfy, T.P Lowe: “Fullerene Commercial Vision”, Fullerene Science and Technology, 5(1997) [19]Jong, J.F., van SintAnnaland, M., Kuipers, J.A.M., 2011 Experimental study on the effects of gas permeation through flat membranes on the hydrodynamics in membrane-assisted fluidized beds Chem Eng Sci [20] Bickel, W.J Koros, Improvement of CO2/CH4separation characteristics of polyimides by chemical crosslinking, J Membr Sci 155 (1999) [21]Teitel: “Hydrogen Storage in Glass Microspheres”, Rept BNL 51439, Brookhaven National Laboratories, 1981 [22]T Autry, A Gutowska, L Li, M Gutowski, J Linehan: “Chemical Hydrogen Storage: Control of H2Release from Ammonia Borane”, DOE 2004 Hydrogram Program Review, 24-27 May 2004, Philadelphia, USA (http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/doe_hydrogen_program.html) [23]G Sandrock: “A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view”, J Alloys and Compounds, 293-295 (1999) p 877-888 [24]Niedzwiecki (Quantum Technologies): “Storage”, Proc Hydrogen Vision Meeting, US DOE, Washington, 15-16 Nov 2001 (http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/hv_report_12-17.pdf [25]Teitel: “Hydrogen Storage in Glass Microspheres”, Rept BNL 51439, Brookhaven National Laboratories, 1981 [26]Stöckel E, Wu XF, Trewin A, Wood CD, Clowes R, Campbell NL, Jones JTA, Khimyak YZ, Adams DJ, Cooper AI High surface area amorphous microporous poly(aryleneethynylene) networks using tetrahedral carbon- and siliconcentred monomers ChemCommun 2009 [27]Jiang JX, Su F, Trewin A, Wood CD, Campbell NL, Niu H, Dickinson C, Ganin AY, Rosseinsky MJ, Khimyak YZ, Cooper AI Conjugated microporous poly (aryleneethynylene) networks AngewChemIntEd 2007 [28]D Gomes, S.P Nunes, K.V Peinemann, Membranes for gas separation based on poly(1-trimetylsilyl-1-propyne)–silica nanocomposites, J Membr Sci 246 (2005) [29] J Zeng, B Saltysiak, W.S Johnson, D.A Schiraldi, S Kumar, Processing and properties of poly(methyl methacrylate)/carbon nano fiber composites, Composites B 35 (2004) [30] Budd PM, Ghanem BS, Makhseed S, McKeown NB, Msayib KJ, Tattershall CE Polymers of intrinsic microporosity (PIMs): robust, solutionprocessable, organic nanoporous materials ChemCommun 2004 [31] Farha OK, Spokoyny AM, Hauser BG, Bae Y-S, Brown SE, Snurr RQ, Mirkin CA, Hupp JT Synthesis, properties, and gas separation studies of a robust diimide-based microporous organic polymer ChemMater 2009 [32] Chen L, Honsho Y, Seki S, Jiang DL Light-harvesting conjugated microporous polymers: rapid and highly efficient flow of light energy with a porous polyphenylene framework as antenna J Am ChemSoc 2010 [33] www.hoahocngaynay.com.vn , Hydro ứng dụng [34] Damle, A.S., 2008 Hydrogen production by reforming of liquid hydrocarbons in a membrane reactor for portable power generation—model simulations J Power Sources [35] Gallucci, F., Tosti, S., Basile, A., 2008d Pd–Ag tubular membrane reactors for methane dry reforming: a reactive method for CO2 consumption and H2 production J Membr Sci [36] Das, D., Veziroglu, T.N., 2001 Hydrogen production by biological processes: a survey of literature Int J Hydrogen Energy 26 [37] Gallucci, F., Van SintAnnaland, M., Kuipers, J.A.M., 2008a Autothermal reforming of methane in a novel fluidized bed membrane reactor Part 1: experimental demonstration Top Catal [38] Barrai F, Jackson T, Whitmore N, Castaldi MJ The role of carbon deposition on precious metal catalyst activity during dry reforming of biogas Catal Today 2007 [39] Cai X, Dong X, Lin W Autothermal reforming of methane over Ni catalysts supported on CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3 J Nat Gas Chem 2006 [40] David J Collins, Shengqian Ma, and Hong-Cai Zhou; Hydrogen and Methane Storage in Metal-Organic Frameworks [41] Mohamed Eddaoudi and Jarrod F Eubank; Insight into the Development of Metal-Organic Materials (MOMs) At Zeolite-like Metal-Organic Frameworks (ZMOFs) [42] Nam T.S Phan, Ky K.A Le, Tuan D Phan, ―MOF-5 as an efficient heterogeneous catalyst for Friedel–Crafts alkylation reactions‖, Elsevier, 2010 [43] Saikat Dutta, Ivan G Georgiev, and Leonard R MacGillivray; Metal-Organic Frameworks with Photochemical Building Units [44] Nazmul Abedin , KhanZubair Hasan, Sung Hwa Jhung; Adsorptive removal of hazardous materials using metal-organic frameworks (MOFs): A review ... tính cấp thiết việc cần tồn trữ Chương : Nêu loại cơng nghệ tồn chứa H2 sử dụng vật liệu hấp phụ Đánh giá khả hấp phụ vật liệu sử dụng công nghệ thông qua việc đánh giá giá trị nhiệt động lực... cơng nghệ tồn chứa khác đời, số có “ cơng nghệ tồn chứa H2 có sử dụng vật liệu hấp phụ? ?? – công nghệ chất hấp phụ sử dụng kim loại, nanocarbon, polymer, khung kim loại hữu ( MOFs )… vật liệu có... tới hấp phụ H2 3.4.4.4 • Đánh giá cơng nghệ tồn trữ hydro vật liệu hấp phụ MOFs Điều kiện hấp phụ H2 MOFs - Nhiệt độ: Theo đánh giá điều kiện ảnh hưởng mục - để đạt hiệu quả, suất hấp phụ H2