Kinetics of Sodium Borohydride Hydrolysis in Comparison with Ammonia Borane Using Cobalt Catalysts

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The kinetics of the sodium borohydride catalytic hydrolysis with cobalt catalysts Co3O4/ZnO, Co/ZnO, Co3O4/zeolite, Co/zeolite, Co(OH)2, Co3O4, Co–B was studied and the kinetic characteristics of the process were compared with the same characteristics during the catalytic hydrolysis of ammonia borane. The concentrations of sodium borohydride and NaOH in aqueous solution in all cases were 0.064 and 0.06 M, respectively. The apparent activation energy and the rate of hydrogen evolution during the sodium borohydride hydrolysis in the temperature range 35–80°C were determined in each case. Kinetic data were processed using zero-order, first-order, and Langmuir–Hinshelwood reaction models. The apparent activation energies during the sodium borohydride hydrolysis ranged from 37.0 for Co3O4 to 72.6 kJ/mol for Co3O4/ZnO. These values exceeded similar values for the ammonia borane hydrolysis, which were in the range 26.0–47.4 kJ/mol. A higher rate of hydrogen evolution was observed during the sodium borohydride hydrolysis compared to ammonia borane when using these catalysts, except for Co–B and Co/ZnO catalysts. The maximum rates of hydrogen evolution 3510 and 3140 mL H2 (g cat)–1 min–1 were observed when using Co(OH)2 and Co–B catalysts, respectively.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

N. Dyankova

Institute for Problems of Technology of Microelectronics and High-Purity Materials, Russian Academy of Sciences

Email: grinko@iptm.ru
Ресей, Chernogolovka, Moscow Region, 142432

N. Lapin

Institute for Problems of Technology of Microelectronics and High-Purity Materials, Russian Academy of Sciences

Email: grinko@iptm.ru
Ресей, Chernogolovka, Moscow Region, 142432

V. Grinko

Institute for Problems of Technology of Microelectronics and High-Purity Materials, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: grinko@iptm.ru
Ресей, Chernogolovka, Moscow Region, 142432

V. Bezhok

Institute for Problems of Technology of Microelectronics and High-Purity Materials, Russian Academy of Sciences

Email: grinko@iptm.ru
Ресей, Chernogolovka, Moscow Region, 142432

A. Vyatkin

Institute for Problems of Technology of Microelectronics and High-Purity Materials, Russian Academy of Sciences

Email: grinko@iptm.ru
Ресей, Chernogolovka, Moscow Region, 142432

Әдебиет тізімі

  1. Singh R. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 62. P. 26549. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.022
  2. Netskina O.V., Tayban E.S., Prosvirin I.P., Komova O.V., Simagina V.I. // Renew. Energy. 2020. V. 151. P. 278. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.11.031
  3. Dragan M. // Catalysts. 2022. V. 12. № 4. P. 356. https://doi.org/10.3390/catal12040356
  4. Abdelhamid H.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 1. P. 726. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.186
  5. Liu M., Zhou L., Luo X., Wan C., Xu L. // Catalysts. 2020. V. 10. № 7. P. 788. https://doi.org/10.3390/catal10070788
  6. Netskina O.V., Kochubey D.I., Prosvirin I.P., Malykhin S.E., Komova O.V., Kanazhevskiy V.V., Chukalkin Yu.G., Bobrovskii V.I., Kellerman D.G., Ishchenko A.V., Simagina V.I. // Mol. Catal. 2017. V. 441. P. 100. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2017.08.008
  7. Lewandowski M., Bartoszewicz M., Jaroszewska K., Djéga-Mariadassou G. // J. Ind. Eng. Chem. 2022. V. 116. P. 75. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2022.09.031
  8. Patel N., Miotello A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. № 3. P. 1429. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.11.052
  9. Demirci U.B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 76. P. 29682. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.176
  10. Kaya C., Özdemir J.H., Elçiçek H., Özdemir O.K., Kökkülünk G., Ünlügençoğlu K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 51. P. 489. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.07.054
  11. Wang X., Liao J., Li H., Wang H., Wang R., Pollet B.G., Ji S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. № 37. P. 17543. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.07.147
  12. Netskina O.V., Kellerman D.G., Ishchenko A.V., Komova O.V., Simagina V.I. // Colloids Surfaces. A. 2018. V. 537. P. 485. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.10.052
  13. Shu H., Lu L., Zhu S., Liu M., Zhu Y., Ni J., Ruan Z., Liu Y. // Catal. Commun. 2019. V. 118. P. 30. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2018.09.012
  14. Filiz B.C., Figen A.K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 20. P. 9883. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.111
  15. Alpaydin C.Y., Gulbay S.K., Colpan C.O. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 5. P. 3414. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.181
  16. Wu H., Cheng Y., Fan Y., Lu X., Li L., Liu B., Li B., Lu S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 55. P. 30325. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.08.131
  17. Li F., Li J., Chen L., Dong Y., Xie P., Li Q. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 56. P. 32145. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.08.137
  18. Simagina V.I., Ozerova A.M., Komova O.V., Netskina O.V. // Catalysts. 2021. V. 11. № 2. P. 268. https://doi.org/10.3390/catal11020268
  19. Khan Z., AL-Thabaiti Sh. Ah. // J. Saudi Chem. Soc. 2021. V. 25. № 6. P. 101258. https://doi.org/10.3390/catal11020268
  20. Huang W., Xu F., Liu X. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 50. P. 25376. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.05.083
  21. Shen JL., Chen WF, Lv G., Yang ZH., Yan JY., Liu X., Dai ZX. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 1. P. 796. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.153
  22. Netskina O.V., Tayban E.S., Rogov V.A., Ozerova A.M., Mukha S.A., Simagina V.I., Komova O.V. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 7. P. 5459. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.078
  23. Narasimharao K., Abu-Zied B.M., Alfaifi S.Y. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 9. P. 6404. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.112
  24. Abdelhamid H.N. // J. Solid State Chem. 2021. V. 297. P. 122034. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122034
  25. Paksoy A., Kurtoglu S.F., Dizaji A. Kh., Altıntas Z., Khoshsima S., Uzun A., Balci O. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 11. P. 7974. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.12.017
  26. Шабуня С.И., Минкина В.Г., Калинин В.И., Санкир Н.Д., Алтаф С.Т. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 3. С. 305. https://doi.org/10.31857/S0453881121030084
  27. Li R., Zhang F.M., Zhang J.P., Dong H. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 8. P. 5260. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.11.143
  28. Pour M.T.M., Paydar M.H. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 86. P. 36372. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.08.217
  29. Ugale A.D., Ghodke N.P., Kang G-S., Nam K-B., Bhoraskar S.V., Mathe V.L., Yoo J.B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 1. P. 16. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.09.262
  30. Mirshafiee F., Rezaei M. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 83. P. 32356. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.337
  31. Zou A., Lin L., Zhou L., Kang Z., Cao L., Han Q. // J. Fuel Chem. Technol. 2023. V. 51. № 7. P. 909. https://doi.org/10.1016/S1872-5813(23)60347-0
  32. Altinsoy M., Ceyhan A.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 72. P. 28018. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.047
  33. Xia Y., Pei Y., Wang Y., Li F., Li Q. // Fuel. 2023. V. 331. № 1. P. 125733. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125733
  34. Filiz B.C., Fi A.K. // Kinetics Catal. 2019. V. 60. № 1. P. 37. https://doi.org/10.1134/S0023158419010075
  35. Xu Y., Wu C., Chen Y., Huang Z., Luo L., Wu H. // J. Power Sources. 2014. V. 261. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.03.038
  36. Lim D., Ozkan G., Ozkan G. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 5. P. 3396. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.039
  37. Dyankova N. Ya., Lapin N.V., Grinko V.V., Vyatkin A.F. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. № 5. P. 1001. https://doi.org/10.1134/S102745102305004X

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Rhys. 1. The kinetics of the involute hydrogen in hydrolysis .4 with catalysts: a-aposematic (aposematic) 2 at 65 (1), 50 (2), 35°aposematic (3); B — Aposematic3 Aposematic4 80 (1), 65 (2), 50° (3).

Жүктеу (88KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Kinetic dependences of the zero-order reaction during the hydrolysis of sodium borohydride with a Co/ZnO catalyst at temperature: 80 (1); 65 (2); 50° C (3).

Жүктеу (58KB)
Метадеректер
4. 3. Processing of NaBH4 hydrolysis data using the Langmuir–Hinshelwood model at 80°C for the following catalysts: Co–B(1); Co3O4(2); Co/ZnO(3).

Жүктеу (56KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Processing of NaBH4 hydrolysis data using the Langmuir–Hinshelwood model with a —Co(OH)2 catalyst at 65 (1), 50 (2), 35° C (3); b — Co–B at 65 (1), 50°C (2).

Жүктеу (93KB)
Метадеректер
6. 5. Comparison of the activation energy of the hydrolysis reaction of sodium borohydride and amminborane using the same catalysts.

Жүктеу (56KB)
Метадеректер
7. 6. Comparison of the rate of hydrogen release in the hydrolysis reaction of sodium borohydride and amminborane using the same catalysts.

Жүктеу (66KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».