REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS

Sodium borohydride hydrolysisis one of the most productive hydrogengeneration methods, which can be used, inparticular, to power fuel cells with a hydrogenanode. In alkaline solutions, the interaction of NaBH4 with water practically does not occur, which makes it possible to store such solutions for...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2022
Автори:	Pirskyy, Yuriy, Manilevich, Fedor, Kutsyi, Andrii
Формат:	Стаття
Мова:	Англійська
Опубліковано:	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2022
Онлайн доступ:	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/425
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Ukrainian Chemistry Journal
Завантажити файл:

Репозитарії

Ukrainian Chemistry Journal

_version_	1871465807734636544
author	Pirskyy, Yuriy Manilevich, Fedor Kutsyi, Andrii
author_facet	Pirskyy, Yuriy Manilevich, Fedor Kutsyi, Andrii
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Yuriy Pirskyy", "institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine" }, { "author": "Fedor Manilevich", "institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine" }, { "author": "Andrii Kutsyi", "institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine" } ]
author_sort	Pirskyy, Yuriy
baseUrl_str	https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-22T08:23:49Z
description	Sodium borohydride hydrolysisis one of the most productive hydrogengeneration methods, which can be used, inparticular, to power fuel cells with a hydrogenanode. In alkaline solutions, the interaction of NaBH4 with water practically does not occur, which makes it possible to store such solutions for a longtime. However, in the presence of catalysts, the borohydride hydrolysis reaction actively proceeds at room temperature with the formation of hydrogenand sodium metaborate. More than 300 homogeneous and heterogeneous catalysts for the hydrolysis of sodium borohydride are known, among which the most active metal catalysts are nanodispersed rhodium, ruthenium, and platinum immobilized on various substrates. The activity of such catalysts depends on the conditions of the reduction and immobilization of metals, the nature of used precursors, the amount of active phase of the catalyst, and the type of substrate. In this work, platinum catalysts immobilized on several substrates are developed, and the regularities of hydrolysis of sodium borohydride in alkaline solution when using such catalysts in flowing flat and cylindrical reactors are investigated. Using various methods, platinum was deposited on carbon black and carbon cloth, onactivated granular carbon, on titanium crumb, and on synthetic cordierite of honey combstructure with surface, previously modified by alumina. It is shown that nanodisperse platinum catalysts immobilized on carbon black and carbon cloth and especially on synthetic cordierite of cellular structure with surface previously modified by Al2O3 layer are active and reliable. The average rate of hydrogen evolution during hydrolysis of NaBH4 on such catalysts increases with increasing flow rate of its solution through the reactor, but the degree of conversion of sodium borohydride decreases due to the reduced duration of contact of the solution with the catalyst. Nanodisperse platinum catalysts on surface-modified cordierite provide a highandstable rate of hydrogengeneration with moderate heating of NaBH4 solution (60±5°C). The use of hydrogen generators with such catalysts in combination with fuel cell batteries is promising for the creation of autonomous powers ources.
doi_str_mv	10.33609/2708-129X.88.03.2022.28-35
first_indexed	2025-09-24T17:43:44Z
format	Article
fulltext	40 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2022 УДК 541.124.7:546.271-386 doi: 10.33609/2708-129X.88.03.2022.40-47 ЗАКОНОМІРНОСТІ ГЕНЕРУВАННЯ ВОДНЮ ШЛЯХОМ ГІДРОЛІЗУ БОРОГІДРИДУ НАТРІЮ НА ІММОБІЛІЗОВАНИХ ПЛАТИНОВИХ КАТАЛІЗАТОРАХ Ю. К. Пірський, Ф. Д. Манілевич, А. В. Куций Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України, просп. Академіка Палладіна, 32/34, Київ 03142, Україна е-mail: fedor@ionc.kar.net Розроблено платинові каталізатори, іммобілізовані на кількох носіях, та досліджено їхню ефективність при гідролізі борогідриду натрію в проточних реакторах. Показа- но, що активними і надійними є нанодисперсні платинові каталізатори, іммобілізовані на вуглецевій тканині і особливо на синтетичному кордієриті стільникової структури, поверхнево модифікованому шаром Al2O3. Середня швидкість виділення водню при гідролізі NaBH4 на таких каталізаторах зростає при збільшенні швидкості протікан- ня його розчину через реактор, однак ступінь конверсії борогідриду натрію при цьо- му знижується із-за зменшення тривалості контакту розчину з каталізатором. Нано дисперсні платинові каталізатори на поверхнево модифікованому кордієриті забез- печують високу і стабільну швидкість генерування водню при помірному нагріванні розчину NaBH4 (60 ± 5°C). Використання генераторів водню з такими каталізаторами у поєднанні з батареями паливних комірок є перспективним для створення автономних джерел електроживлення. Ключові слова: генерування водню, гідроліз борогідриду натрію, нанодисперсні платинові каталізатори. ВСТУП. Гідроліз борогідриду натрію є одним з найбільш продуктивних методів ге- нерування водню, який можна використо- вувати, зокрема, для живлення паливних комірок із водневим анодом. У лужних роз- чинах взаємодія NaBH4 з водою практично не відбувається, що дає можливість збері- гати такі розчини тривалий час.Однак за присутності каталізаторів реакція гідролізу борогідриду активно перебігаєза кімнатної температури з утворенням водню та мета- борату натрію [1]: NaBH4 + 2H2O = NaBO2 + 4H2. (1) Згідно з наведеною реакцією, в резуль- таті повного гідролізу одного моля NaBH4 утворюються 4 молі водню – два з борогід- риду і два з води. Гідроліз 1 г NaBH4за стан- Ю. К. Пірський, Ф. Д. Манілевич, А. В. Куций 41https://ucj.org.ua УХЖ № 3 / ТОМ 88 дартних умов дає 2,37 л водню. Отриманий водень є забрудненим лише водяною парою і його можнаподавати на аноди паливних комірок без очищення і зволоження. Інший продукт гідролізу (NaBO2) є екологічно без- печним і може бути відновленим до боро- гідриду. Швидкість цієї реакції залежить від багатьох параметрів і її легко можна контролювати. Є відомими понад 300 гомогенних та ге- терогенних каталізаторів реакції гідролізу борогідриду натрію, серед яких органічні та мінеральні кислоти, благородні та неблаго- родні метали, сплави і композити на їхній основі, галогеніди і бориди металів тощо, в тому числі нанодисперсні каталізатори, ім- мобілізовані на різних носіях (наприклад, на оксидах металів або на активованому вугіллі) [1–4]. Літературні дані свідчать, що найбільш активними металами-каталі- заторами гідролізу NaBH4 є родій, рутеній та платина. Проте має місце значна роз- біжність в опублікованих даних, оскільки активність каталізаторів залежить від умов відновлення та іммобілізації металів, при- роди використаних прекурсорів, кількості активної фази каталізатора та типу носія. У зазначеній роботі розроблено плати- нові каталізатори, іммобілізовані на кіль- кох носіях, і досліджено закономірності гідролізу борогідриду натрію в лужному розчині при застосуванні таких каталізато- рів у проточних пласких та циліндричних реакторах. ЕКСПЕРИМЕНТ І ОБГОВОРЕННЯ РЕ- ЗУЛЬТАТІВ.Для застосування в пласкому проточному реакторі було приготовано нанодисперсний платиновий каталізатор, іммобілізований на вуглецевій тканині. Нанодисперсну платину було спочатку на несено на вуглецеву сажу Vulcan XC-72 (до 40 мас.%) із використанням розчину H2PtCl6∙6H2O, етиленгліколю та формальде- гіду. Для регулювання розміру частинок платини використовували полівінілпіро- лідон. При його концентрації 0,2 % розмір платинових частинок становив 2–3 нм, але при збільшенні вмісту полівінілпіролідону до 0,6–1,2 % розмір частинок зменшувався до 1,5–2 нм.Далі шляхом ультразвукового оброблення при частоті 22–25 кГц протягом 2–3 хв. було приготоване каталітичне чор- нило, до складу якого входили платиновий каталізатор Pt(40 %)/Vulcan ХС-72 та 30–50 мас.% 5 %-ї дисперсії мономера Nafion (ND) D521 на спиртовій основі 1100 EW. Отри- мане чорнило наносили на вуглецеву тка- нину PlainCarbon Cloth-1071 HCBшарами шляхом розпилювання за допомогою ае- рографа. Для надання кращої адгезії шарів чорнила до тканини виконували їхнє про- міжне сушіння. Після нанесення на вугле- цеву тканину певної кількості каталізатора проводили вимірювання маси зразка на аналітичних терезах. Нанесення каталіза- тора повторювали до досягнення необхід- ної його маси (1–2 мг/см2). З обробленої таким чином вуглецевої тканини вирізали зразки розміром 2,5×2,5 см, які термічно обробляли за 130ºС, після чого використо- вували в пласкому проточному реакторі. Як інший носій для іммобілізації нано- дисперсної платини і застосування як у пласкому, так і в циліндричному реакто- рах використали комерційний синтетич- ний монолітний стільниковий кордієрит (загальна формула 2MgO·2Al2O3·5SiO2)зі щільністю квадратних каналів 400 штук на квадратний дюйм (YixingNonmetallicC hemicalFactory, Китай). Поперечна площа ЗАКОНОМІРНОСТІ ГЕНЕРУВАННЯ ВОДНЮ ШЛЯХОМ ГІДРОЛІЗУ БОРОГІДРИДУ НАТРІЮ НА ІММОБІЛІЗОВАНИХ ПЛАТИНОВИХ КАТАЛІЗАТОРАХ 42 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2022 ФІЗИЧНА ХІМІЯ каналів становила 1 мм2. Блочний плати- новий каталізатор приготували згідно з технологічним процесом, описаним в [5]. Основними етапами застосованого проце- су були: приготування розчинів для ство- рення шару вторинного носія (Al2O3) на поверхні кордієриту, безпосереднє форму- вання шару вторинного носія та нанесення нанодисперсної платини на модифікова- ні керамічні блоки-матриці стільникової структури. Розчини для нанесення вторинного но- сія готували наступним чином: азотнокис- лий алюміній Al(NO3)3·9H2O висушували у сушильній шафі за температури 140 °С упродовж 12 годин до утворення окси- нітрату алюмінію Al(OН)l(NO3)m·nH2O. Співвідношення азотнокисного алюмінію та оксинітрату алюмінію, який утворю- вався за термічного оброблення, досяга- ло 2,5–2,7:1. Отриману суміш нітрату та оксинітрату алюмінію розчиняли у воді за кімнатної температури. Далі розчин дово- дили до кипіння. За постійного перемішу- вання додавали нітрат амонію і кип’ятили до повного розчинення осаду і утворення прозорого колоїдного розчину густиною 1,4 г/см3. Концентрацію розчину корегу- вали додаванням води або азотнокислого алюмінію, або оксинітрату алюмінію. Вели- чину рНрозчину (3,0–3,5) контролювали за допомогою індикаторного паперу. Для нанесення шару вторинного носія керамічний блок занурювали у розчин со- лей алюмінію. Після витримування блоку в розчині (2–3 хв.) залишки розчину виду- вали з пор та стінок блоку стисненим по- вітрям та висушували за 110°С, після чого прожарювали за 550°С протягом 3 годин. Нанесення нанодисперсної платини на поверхню керамічної блочної матриці, мо- дифікованої шаром вторинного носія, здій- снювали шляхом просочування носія вод- ним розчином платинохлористоводневої кислоти Н2PtCl6. Після просочування блоки продували повітрям для видалення залиш- ків розчину, сушили на повітрі за темпе- ратури 110 °С протягом 1 години і прожа- рювали за температури 550 °С в атмосфері повітря протягом 3 годин. Вміст платини в отриманому монолітному каталізаторі ста- новив 20 мг на 1 г керамічного блоку. Для активації платини проводили її відновлен- ня у 10 %-му розчині борогідриду натрію. Крім цього для циліндричного реакто- ра приготували платинові каталізатори на інших носіях: 1) 100 мг платинового ката- лізатора Pt(40 %)/Vulcan ХС-72 нанесли на вуглецеву тканину (50 см2), яку потім скру- тили разом із поліамідною сіткою (4 отво- ри на дюйм) і запакували в реактор; 2) на 2 г активованого гранульованого вугілля АГ-3 за допомогою поліольного синтезу і відновлення борогідридом натрію нанес- ли 150 мг платини та помістили в реактор; 3) на пористу знежирену та протравлену титанову крихту електрохімічно нанес- ли платину з електроліту, що містив 25 г/л K2PtCl6, 100 г/л NaNO2 та 20 мл/л розчину аміаку (0,915 г/см3), за температури 70 ºC та катодній густині струму 20 мА/см2. За вказаних умов електролізу катодний вихід платини за струмом становив близько 30 %. Масу платини, що осіла на титанову крих- ту, контролювали гравіметрично. Кількість платини на поверхні титанової крихти ста- новила 1–4 мг/см2. Реактори було виготовлено з оргскла (див. рис. 1а). Пласкі реактори складалися з двох пластин із заглибинами, в яких зна- Ю. К. Пірський, Ф. Д. Манілевич, А. В. Куций 43https://ucj.org.ua УХЖ № 3 / ТОМ 88 ходився носій з нанесеним на нього ката- лізатором. Для забезпечення герметичнос- ті реактора між пластинами розміщували силіконову прокладку, після чого пластини щільно з’єднували за допомогою болтів і гайок із нержавіючої сталі. Підведення в реактор лужного розчину NaBH4 і відве- дення продуктів гідролізу здійснювали че- рез відповідні вклеєні штуцери з оргскла. Проточні циліндричні реактори з однієї сторони мали отвір для загруження носія з каталізатором та фланець для герметизації. Розміри реакторів залежали від виду і роз- мірів каталітичних матеріалів. a б Рис. 1. Реактори для генерування водню (a): 1 – плаский; 2 – циліндричний та волюмометрична установка (b): 1 – евдіометр; 2 – кристалізатор; 3 – реактор; 4 – перистальтичний насос; 5 – стакан із лужним розчином борогідриду натрію; 6 – з’єднувальні трубопроводи; 7 – сепаратор. Fig.1. Reactors for hydrogen generation (a): flat (1);cylindrical (2) and volumetric installation (b): eudiometer (1); crystallizer (2); reactor (3); peristaltic pump (4), glass with alkaline solution of sodium borohydride (5); connecting pipelines (6); separator (7). Для оцінки швидкості гідролізу борогід- риду натрію в реакторах на розроблених ка- талізаторах було створено волюмометричну установку, яка дозволяла вимірювати об’єм виділеного водню через певні проміжки часу (див. рис. 1б). Основними компонентами установки були: реактор із каталізатором, перистальтичний насос pp 1–05, евдіометр та сепаратор для збору рідких продуктів гід- ролізу. Через реактори пропускали 10 %-й розчин NaBH4, який містив також 5 % NaOH як стабілізуючу добавку. Виміряні значення об’єму водню перераховували на нормальні умови та розраховували середню швидкість виділення водню за методикою, описаною в [6]. Ступінь конверсії борогідриду натрію розраховували як відсоткову частку об’єму виділеного водню від теоретично можливо- го його об’єму. На рис. 2 наведено отримані характери- стики гідролізу NaBH4 в пласкому реакто- рі на нанодисперсному платиновому ката- ЗАКОНОМІРНОСТІ ГЕНЕРУВАННЯ ВОДНЮ ШЛЯХОМ ГІДРОЛІЗУ БОРОГІДРИДУ НАТРІЮ НА ІММОБІЛІЗОВАНИХ ПЛАТИНОВИХ КАТАЛІЗАТОРАХ 44 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2022 ФІЗИЧНА ХІМІЯ лізаторі Pt(40 %)/Vulcan ХС-72, іммобілізо- ваному на вуглецевій тканині. Видно, що середня швидкість виділення водню була прямо пропорційною швидкості протікан- ня лужного розчину NaBH4 в досліджено- му діапазоні її значень і досягала 400 мл/хв. за швидкості протікання 7,8 мл/хв., що є достатнім для стабільної роботи батареї воднево-повітряних паливних комірок по- тужністю 30 Вт. Ступінь конверсії боро- гідриду натрію (рис. 2б) знижувався при збільшенні швидкості протікання розчину із-за зменшення тривалості контакту роз- чину з каталізатором. а б Рис. 2. Залежності середньої швидкості виділення водню (а) та ступеня конверсії борогідриду натрію (б) від швидкості протікання через реактор 10 % розчину NaBH4, що містив також 5 % NaOH, за температури 24 °C. Fig.2. Dependences of the average rate of hydrogen evolution (a) and the degree of sodium borohy- dride conversion (b) on the rate of flow through the reactor of a 10 % NaBH4 solution,also containing 5 % NaOH, at a temperature of 24°C. Результати, отримані при дослідженні гідролізу NaBH4 в циліндричному реакторі на розроблених платинових каталізаторах показали, що платинований титан менш активний, ніж каталізатор, отриманий по- ліольним методом. Вочевидь на поверх- ні титанової крихти утворився суцільний платиновий покрив, який менш активний, ніж нанодисперсна платина. Встановили також, що при формуванні рулону з вуг- лецевої тканини з іммобілізованим на ній платиновим каталізатором останній від- шаровувався і обсипався, тому активність такого каталітичного матеріалу в цилін- дричному реакторі була нижчою, ніж у пласкому. Перспективним для гідролізу NaBH4 виявився нанодисперсний платиновий ка- талізатор, іммобілізований на кордієриті стільникової структури з поверхнею, по- передньо модифікованою оксидом алюмі- нію. Як слідує з рис. 3, залежності об’єму Ю. К. Пірський, Ф. Д. Манілевич, А. В. Куций 45https://ucj.org.ua УХЖ № 3 / ТОМ 88 виділеного водню від тривалості гідро- лізу є лінійними за винятком незначного початкового індукційного періоду. Отже, швидкість виділення водню з лужного 10 % розчину NaBH4 при його гідролі- зі з використанням такого каталізатора є практично постійною, якщо швидкість по- току розчину та концентрація борогідри- ду натрію не змінюються. При підвищенні швидкості потоку розчину виділення вод- ню прискорюється. Таким чином, такий каталізатор забезпечує високу і стабільну швидкість генерування водню. Нагріван- ня розчину NaBH4 при цьому є помірним (60 ± 5°C) [7]. Рис. 3. Залежності об’єму водню, що ви- ділився під час гідролізу 10 мл 10 % розчину NaBH4 + 5 % NaOH, від тривалості гідролізу в циліндричному проточному реакторі об’ємом 5 мл при швидкості потоку розчину (мл/хв.): 1–1,1; 2–2,4; 3–2,75. Fig. 3. Dependences of the volume of hydro- gen released during the hydrolysis of 10 ml of 10 % NaBH4 + 5 % NaOH solution on the dura- tion of hydrolysis in a 5 ml cylindrical flow reac- tor at a solution flow rate (ml/min): 1.1 (1); 2.4 (2); 2.75 (3). Випробування генерування водню шля- хом гідролізу 1,1 л 10 %-го лужного розчи- ну NaBH4 у пласкому проточному реакторі з платиновим каталізатором, іммобілізова- ним на поверхнево модифікованому кордіє- ритовому блоці з розмірами 60×24×12 мм, показало, що за швидкості генерування водню 0,42 л/хв. кількість виділеного вод- ню достатня для забезпечення роботи ба- тареї паливних комірок потужністю 30 Вт протягом 9–10 год. При збільшенні швид- кості протікання розчину NaBH4 через ре- актор середня швидкість виділення водню зростала і досягала значень, достатніх для живлення батареї паливних комірок по- тужністю до 100 Вт. ВИСНОВКИ. Отримані результати свід- чать, що гідроліз лужних розчинів борогід- риду натрію з використанням нанодисперс- них платинових каталізаторів є ефективним методом отримання водню безпосередньо в місці його використання, зокрема, для жи- влення батарей паливних комірок із водне- вим анодом. Іммобілізація нанодисперсної платини на вуглецевій тканині і особливо на синтетичному кордієриті стільникової структури, поверхнево модифікованому шаром Al2O3, забезпечує високу і стабільну швидкість генерування водню при помір- ному розігріванні розчину NaBH4. Генера- тори водню, в яких гідроліз борогідриду натрію відбувається на таких каталізаторах, у поєднанні з батареями паливних комірок є перспективними для створення автоном- них систем електроживлення. Роботу виконано в межах проекту G5233 «Портативне енергопоста- чання» програми НАТО «Наука за- ради миру та безпеки». ЗАКОНОМІРНОСТІ ГЕНЕРУВАННЯ ВОДНЮ ШЛЯХОМ ГІДРОЛІЗУ БОРОГІДРИДУ НАТРІЮ НА ІММОБІЛІЗОВАНИХ ПЛАТИНОВИХ КАТАЛІЗАТОРАХ 46 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2022 ФІЗИЧНА ХІМІЯ REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS Yu.К. Pirskyy, F.D. Manilevich, А.V. Kutsyi V.I. Vernadsky Institute of General and Inorga nic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, 32/34 Aсademiс Palladin Prosp., Kyiv 03142, Ukraine *е-mail: fedor@ionc.kar.net Sodium borohydride hydrolysisis one of the most productive hydrogengeneration me thods, which can be used, inparticular, to pow- er fuel cells with a hydrogenanode. In alkaline solutions, the interaction of NaBH4 with wa- ter practically does not occur, which makes it possible to store such solutions for a longtime. However, in the presence of catalysts, the boro- hydride hydrolysis reaction actively proceeds at room temperature with the formation of hydrogenand sodium metaborate. More than 300 homogeneous and hete rogeneous catalysts for the hydrolysis of sodi- um borohydride are known, among which the most active metal catalysts are nanodispersed rhodium, ruthenium, and platinum immobi- lized on various substrates. The activity of such catalysts depends on the conditions of the re- duction and immobilization of metals, the na- ture of used precursors, the amount of active phase of the catalyst, and the type of substrate. In this work, platinum catalysts immobilized on several substrates are developed, and the regularities of hydrolysis of sodium borohyd ride in alkaline solution when using such cata- lysts in flowing flat and cylindrical reactors are investigated. Using various methods, platinum was de- posited on carbon black and carbon cloth, on activated granular carbon, on titanium crumb, and on synthetic cordierite of honey comb- structure with surface, previously modified by alumina. It is shown that nanodisperse plati- num catalysts immobilized on carbon black and carbon cloth and especially on synthetic cordierite of cellular structure with surface previously modified by Al2O3 layer are active and reliable. The average rate of hydrogen evo- lution during hydrolysis of NaBH4 on such ca talysts increases with increasing flow rate of its solution through the reactor, but the degree of conversion of sodium borohydride decreases due to the reduced duration of contact of the solution with the catalyst. Nanodisperse pla tinum catalysts on surface-modified cordierite provide a highandstable rate of hydrogengene ration with moderate heating of NaBH4 solu- tion (60±5 °C). The use of hydrogen generators with such catalysts in combination with fuel cell batteries is promising for the creation of autonomous powers ources. Keywords: hydrogen generation, hydrolysis of sodium borohydride, nanodisperse plati- num catalysts. ЛІТЕРАТУРА 1. Abdelhamid H.N. A review on hydrogen gene ration from the hydrolysis of sodium borohy- dride. Int. J. Hydrogen Energy, 2021, 46(1). P. 726–765. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.09.186. 2. Liu B.H., Li Z.P. A review: Hydrogen gene ration from borohydride hydrolysis reaction. J. Power Sources, 2009, 187(2). P. 527–534. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2008.11.032. Ю. К. Пірський, Ф. Д. Манілевич, А. В. Куций 47https://ucj.org.ua УХЖ № 3 / ТОМ 88 3. Muir Sean S., Yao Xiangdong. Progress in sodium borohydride as a hydrogen storage material: Development of hydrolysis catalysts and reaction systems. Int. J. Hydrogen Energy, 2011, 36(10). P. 5983–5997. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2011.02.032. 4. Demirci Umit B. The hydrogen cycle with the hydrolysis of sodium borohydride: A statis- tical approach for highlighting the scientific/ technical issues to prioritize in the field. Int. J. Hydrogen Energy, 2015, 40(6). P. 2673–2691. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.12.067. 5. Strizhak P.E., Soloviev S.O., Trypolskyi A.I., Kirienko P.I., Stoliarchuk I.L. Self-sustained flameless heat generator based on catalytic oxidation of methane or propane-butane mix- ture for various object heating, including for field heating. Sci. Innov., 2016, 12(5). P. 28–40. DOI: https://doi.org/10.15407/scine12.05.028. 6. Manilevich F.D., Pirskyy Yu.K., Danil’tsev B.I., Kutsyi A.V., Yartys V.A. Studies of the hydro lysis of aluminum activated by additions of Ga-In-Sn eutectic alloy, bismuth or antimony. Materials Science, 2020, 55(4). P. 536–547. DOI: 10.1007/s11003-020-00336-x. 7. Yartys V., Zavaliy I., Kytsya A., Berezovets V., Pirskyy Yu., Manilevich F., Verbovytskyy Yu., Lyutyy P. Ni-, Co- and Pt-based nanocata- lysts for hydrogen generation via hydrolysis of NaBH4. Hydrogen based energy storage: status and recent development. Monograph / Ed. by V.A. Yartys, Yu.M. Solonin, I.Yu. Zavaliy. Lviv: Prostir-M, 2021. P. 94–104. DOI: 10.15407/materials2021. REFERENCES 1. Abdelhamid H.N. A review on hydrogen gen- eration from the hydrolysis of sodium borohy- dride. Int. J. Hydrogen Energy. 2021. 46(1): 726– 765. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.09.186. 2. Liu B.H., Li Z.P. A review: Hydrogen gener- ation from borohydride hydrolysis reaction. J. Power Sources. 2009. 187(2): 527-534. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2008.11.032. 3. Muir Sean S., Yao Xiangdong. Progress in sodium borohydride as a hydrogen storage material: Development of hydrolysis catalysts and reaction systems. Int. J. Hydrogen Energy. 2011. 36(10): 5983–5997. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2011.02.032. 4. Demirci Umit B. The hydrogen cycle with the hydrolysis of sodium borohydride: A statis- tical approach for highlighting the scientific/ technical issues to prioritize in the field. Int. J. Hydrogen Energy. 2015. 40(6): 2673–2691. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.12.067. 5. Strizhak P.E., Soloviev S.O., Trypolskyi A.I., Kirienko P.I., Stoliarchuk I.L. Self-sustained flameless heat generator based on catalytic oxidation of methane or propane-butane mix- ture for various object heating, including for field heating. Sci. Innov. 2016. 12(5): 28–40. DOI: https://doi.org/10.15407/scine12.05.028. 6. Manilevich F.D., Pirskyy Yu.K., Danil’tsev B.I., Kutsyi A.V., Yartys V.A. Studies of the hydrol- ysis of aluminum activated by additions of Ga-In-Sn eutectic alloy, bismuth or antimony. Materials Science. 2020. 55(4): 536–547. DOI: 10.1007/s11003-020-00336-x. 7. Yartys V., Zavaliy I., Kytsya A., Berezovets V., Pirskyy Yu., Manilevich F., Verbovytskyy Yu., Lyutyy P. Ni-, Co- and Pt-based nanocata- lysts for hydrogen generation via hydrolysis of NaBH4. Hydrogen based energy storage: status and recent development. Monograph / Ed. by V.A. Yartys, Yu.M. Solonin, I.Yu. Zavaliy. Lviv: Prostir-M. 2021. 94–104. DOI: 10.15407/materials2021. Стаття надійшла 08.04.2022.
id	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-425
institution	Ukrainian Chemistry Journal
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2026-07-23T01:07:54Z
publishDate	2022
publisher	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
record_format	ojs
resource_txt_mv	ucjorgua/ad/2349e06937a606e7b6bd78e8fbef9bad.pdf
spelling	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-4252026-07-22T08:23:49Z REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS Pirskyy, Yuriy Manilevich, Fedor Kutsyi, Andrii hydrogen generation, hydrolysis of sodium borohydride, nanodisperse platinum catalysts. Sodium borohydride hydrolysisis one of the most productive hydrogengeneration methods, which can be used, inparticular, to power fuel cells with a hydrogenanode. In alkaline solutions, the interaction of NaBH4 with water practically does not occur, which makes it possible to store such solutions for a longtime. However, in the presence of catalysts, the borohydride hydrolysis reaction actively proceeds at room temperature with the formation of hydrogenand sodium metaborate. More than 300 homogeneous and heterogeneous catalysts for the hydrolysis of sodium borohydride are known, among which the most active metal catalysts are nanodispersed rhodium, ruthenium, and platinum immobilized on various substrates. The activity of such catalysts depends on the conditions of the reduction and immobilization of metals, the nature of used precursors, the amount of active phase of the catalyst, and the type of substrate. In this work, platinum catalysts immobilized on several substrates are developed, and the regularities of hydrolysis of sodium borohydride in alkaline solution when using such catalysts in flowing flat and cylindrical reactors are investigated. Using various methods, platinum was deposited on carbon black and carbon cloth, onactivated granular carbon, on titanium crumb, and on synthetic cordierite of honey combstructure with surface, previously modified by alumina. It is shown that nanodisperse platinum catalysts immobilized on carbon black and carbon cloth and especially on synthetic cordierite of cellular structure with surface previously modified by Al2O3 layer are active and reliable. The average rate of hydrogen evolution during hydrolysis of NaBH4 on such catalysts increases with increasing flow rate of its solution through the reactor, but the degree of conversion of sodium borohydride decreases due to the reduced duration of contact of the solution with the catalyst. Nanodisperse platinum catalysts on surface-modified cordierite provide a highandstable rate of hydrogengeneration with moderate heating of NaBH4 solution (60±5°C). The use of hydrogen generators with such catalysts in combination with fuel cell batteries is promising for the creation of autonomous powers ources. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2022-04-28 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/425 10.33609/2708-129X.88.03.2022.28-35 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 88 No. 3 (2022): Ukrainian Chemistry Journal; 40-47 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 88 ##issue.no## 3 (2022): Ukrainian Chemistry Journal; 40-47 Український хімічний журнал; Том 88 № 3 (2022): Український хімічний журнал; 40-47 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/425/219 Copyright (c) 2022 Yuriy Pirskyy, Fedor Manilevich, Andrii Kutsyi https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
spellingShingle	Pirskyy, Yuriy Manilevich, Fedor Kutsyi, Andrii REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS
title	REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS
title_full	REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS
title_fullStr	REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS
title_full_unstemmed	REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS
title_short	REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS
title_sort	regularities of hydrogen generation by hydrolysis of sodium borohydride on immobilized platinum catalysts
topic_facet	hydrogen generation hydrolysis of sodium borohydride nanodisperse platinum catalysts.
url	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/425
work_keys_str_mv	AT pirskyyyuriy regularitiesofhydrogengenerationbyhydrolysisofsodiumborohydrideonimmobilizedplatinumcatalysts AT manilevichfedor regularitiesofhydrogengenerationbyhydrolysisofsodiumborohydrideonimmobilizedplatinumcatalysts AT kutsyiandrii regularitiesofhydrogengenerationbyhydrolysisofsodiumborohydrideonimmobilizedplatinumcatalysts

REGULARITIES OF HYDROGEN GENERATION BY HYDROLYSIS OF SODIUM BOROHYDRIDE ON IMMOBILIZED PLATINUM CATALYSTS

Репозитарії

Схожі ресурси