Hidrogén tárolása homogén katalitikus kémiai rendszerekben

Abstract

A földi légkörben található szén-dioxid -üvegház hatása miattjelentõs mértékben hozzájárul a globális felmelegedéshez. Koncentrációja jelenleg már meghaladja a korábban kritikusként emlegetett 400 ppm értéket 1 . Az atmoszférába jutó szén-dioxid jelentõs hányada fosszilis eredetû folyékony motorhajtó anyagok elégetésébõl származik. A légköri CO 2 felhalmozódás lassításának egyik módja a megújuló forrásból származó üzemanyagok használata. E megállapítással természetesen nem kívánjuk csökkenteni a más területeken -pl. cementgyártás, fosszilis energiahordozók nem üzemanyagként történõ elégetése-elérhetõ eredmények értékét. Minden olyan technológiai folyamat és közlekedési, energetikai fejlesztés, ami hozzájárul a légköri szén-dioxid konentráció csökkentéséhez (vagy legalább a kibocsátás mérsékléséhez), rendkivül fontos szereppel bír a klímaváltozás hatásainak enyhítésében.Világszerte kiterjedt kutatás és fejlesztés folyik a megújuló energiák hasznosítása, a segítségükkel nyerhetõ nem szén vagy kõolaj alapú üzemanyagok elõállítása és felhasználása céljával. A benzin és a gázolaj helyettesítésére számos anyagféleséget javasoltak már, közülük most csak a hidrogént, 2 a metanolt 3 és a ã-valerolaktont 4 említjük. Mindhárom alternatív üzemanyagnak vannak elõnyös és hátrányos fizikai és kémiai tulajdonságai, ezeket itt nem részletezzük. Egyedül arra utalunk, hogy míg a metanol és a ã-valerolakton közönséges körülmények között folyadék halmazállapotú, így a jelenlegi motorhajtó anyagokhoz hasonlóan tárolható ill. szállítható, addig a H 2 -252,88 °C hõmérséklet felett gáz, aminek tárolására és jármûvek fedélzetén történõ szállítására különleges módszereket kell alkalmazni.5 Minthogy azonban a hidrogén oxidációja tüzelõanyag cellákban közvetlenül elektromos energiát szolgáltat (miközben a környezetre ártalmatlan víz keletkezik), továbbra is nagy érdeklõdést vált ki a H 2 tárolása, akár mobil, akár helyhez kötött eszközök energia ellátása érdekében.A hidrogén tárolásának egyik lehetséges módja, ha azt megfelelõ módon egy olyan vegyületbe építjük be (hidrogénezés), amelybõl a szükségletnek megfelelõ idõben és sebességgel H 2 gázt lehet felszabadítani (dehidrogénezés). A hidrogénezés és dehidrogénezés az esetek túlnyomó többségében csak katalizátorok hatására játszódik le. Egyszerûsíti a helyzetet ha mind a hidrogénezést, mind a H 2 felszabadítást ugyanazzal a katalizátorral, ugyanabban az edényben végezhetjük, a körülmények (elsõsorban a H 2 nyomás és/vagy a hõmérséklet) változtatásával. Ez esetben beszélhetünk H 2 -akkumulátorról, melynek töltése (hidrogénezés) és kisütése (dehidrogénezés) az elektromos akkumulátorok mûködésével analóg folyamat. A következõkben bemutatjuk kutatócsoportunk eredményeit a H 2 -akkumulátorok megalkotásában valamint azoknak a kémiai folyamatoknak a vizsgálatában, melyek alkalmasak lehetnek ilyen akkumulátorok létrehozására. Ezzel egyben tisztelegni kívánunk Oláh György emléke elõtt, aki ezeken a területeken is rendkívül fontos eredményeket ért el. Oláh György munkásságának néhány kiemelkedõ eredm...