Preparation and Study of Fe and Ni Containing Composite Materials Based on Zeolite H-ZSM-5 as Membranes for Hydrogen Purification

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The separation of complex hydrogen-containing gas mixtures in order to obtain technical and high-purity hydrogen is an important scientific and technical task that determines the possibility of further systematic development of the "green" economy. The article presents the results of a study of Fe and Ni containing membranes based on zeolite H-ZSM-5 and aluminum oxide, used to purify hydrogen from carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen. Mono and bimetallic Fe and Ni containing membranes were obtained by hot pressing aluminum oxide and H-ZSM-5 zeolite with subsequent secondary growth of the zeolite on the membrane surface, adsorption and reduction of active metals.
Synthesized mono and bimetallic samples Al2O3-ZSM-5-Fe, Al2O3-ZSM-5-Ni and Al2O3-ZSM-5-Fe-Ni with different content of active metals were investigated by various physicochemical methods including low-temperature nitrogen adsorption, chemical adsorption of ammonia, hydrogen, X-ray fluorescence analysis. The bimetallic sample Al2O3-ZSM-5-c-Fe-3%-Ni-2% has higher selectivity in the separation of hydrogen from complex mixtures compared to the results given in the literature. The high selectivity of the above membrane may be due to the possibility of a higher rate of hydrogen adsorption and its migration over the surface of bimetallic particles.

About the authors

Roman V. Brovko

Tver State Technical University

Author for correspondence.
Email: RomanVictorovich69@mail.ru
Russian Federation, 22 A. Nikitin Emb., Tver, 170026, Russia

Margarita A. Monzcharenko

Tver State Technical University

Email: monzharenko.rita@yandex.ru
Russian Federation, 22 A. Nikitin Emb., Tver, 170026, Russia

Stepan P. Mikhailov

Tver State Technical University

Email: stefan.oblivion@mail.ru
Russian Federation, 22 A. Nikitin Emb., Tver, 170026, Russia

Kseniya E. Salnikova

Tver State Technical University

Email: ksenia666.93@gmail.com
Russian Federation, 22 A. Nikitin Emb., Tver, 170026, Russia

Valentin Yu. Doluda

Tver State Technical University

Email: doludav@yandex.ru
Russian Federation, 22 A. Nikitin Emb., Tver, 170026, Russia

References

  1. M. Ravi, J.W. Makepeace Chem. Commun., 2022, 58, 6076. doi: 10.1039/D2CC01345B.
  2. W.A. Aboutaleb, A. El Naggar, M.A. Sayed, A.I. Zahran, S. Ahmed, M. Mekewi, A. El-Zahhar Mater. Chem. Phys., 2022, 276, 125165. doi: 10.1016/J.MATCHEMPHYS.2021.125165.
  3. B. Lee, H. Lee, D. Lim, B. Brigljević, W. Cho, H. Cho, C. Kim, H. Lim Appl Energy, 2020, 279, 115827. doi: 10.1016/J.APENERGY.2020.115827.
  4. J.E. Nachod, J.H. Shapleigh Pat. USA, US59699445A, 1948.
  5. K.C. Wong, P.S. Goh, A.F. Ismail Int. J. Hydrogen Energy, 2021, 46,19737. doi: 10.1016/J.IJHYDENE.2020.09.079.
  6. Q. Zhou, S. Luo, M. Zhang, N. Liao Int. J. Hydrogen Energy, 2022, 47, 13054. doi: 10.1016/J.IJHYDENE.2022.02.044.
  7. C. Xu, W. Wei, Y. He Mater. Lett., 2022, 132680. doi: 10.1016/J.MATLET.2022.132680.
  8. G.T. Kokotailo, S.L. Lawton, D.H. Olson, W.M. Meier Nature, 1978, 272, 437. doi: 10.1038/272437a0.
  9. N. Mehio, S. Dai, D. Jiang J. Phys. Chem. A., 2014, 118, 1150. doi: 10.1021/JP412588F.
  10. J. Guo, X. Li, X. Cheng, H. Liu, S. Li, G. Chen Int. J. Hydrogen Energy, 2018, 43, 19121. doi: 10.1016/J.IJHYDENE.2018.08.143.
  11. Y. Yao, D. Goodman J. Mol. Catal. A Chem., 2014, 383, 239. doi: 10.1016/J.MOLCATA.2013.12.013.
  12. H. Kim, C. Song J. Catal., 2021, 403, 203. doi: 10.1016/J.JCAT.2021.03.001.
  13. J. Figueroa-Campos, J. Toledo-Antonio, L. Vázquez-Fuentes, C. Angeles-Chávez, E. López-Salinas, M. Mosqueira-Mondragon, M. Cortés-Jacome Microporous Mesoporous Mater., 2022, 336, 111868. doi: 10.1016/J.MICROMESO.2022.111868.
  14. L. Öhman, B. Ganemi, E. Björnbom, K. Rahkamaa, R. Keiski, J. Paul Mater. Chem. Phys., 2002, 73, 263. doi: 10.1016/S0254-0584(01)00391-1.
  15. A. Kostyniuk, D. Key, M. Mdleleni J. Energy Inst., 2020, 93, 552. doi: 10.1016/J.JOEI.2019.06.009.
  16. L. Alfilfil, J. Ran, C. Chen, X. Dong, J. Wang, Y. Han Microporous Mesoporous Mater., 2022, 330, 111566. doi: 10.1016/J.MICROMESO.2021.111566.
  17. L. Luo, S. Wang, C. Fan, L. Yang, Z. Wu, Z. Qin, H. Zhu, W. Fan, J. Wang Appl. Catal. A. Gen, 2020, 602, 117678. doi: 10.1016/j.apcata.2020.117678.
  18. A. Masalska Appl. Catal. A Gen., 2005, 294, 260. doi: 10.1016/J.APCATA.2005.07.039.
  19. X. Meng, J. Song, N. Yang, B. Meng, X. Tan, Z. Ma, K. Li J. Memb. Sci., 2012, 401–402, 300. doi: 10.1016/J.MEMSCI.2012.02.017.
  20. H. Xie, L. Zhuang, Y. Wei, J. Xue, H. Wang Ceramics International, 2017, 43, 14608. doi: 10.1016/J.CERAMINT.2017.07.098.
  21. B. Shon, T. Hong, M. Jung Solid State Ionics, 2012, 225, 695. doi: 10.1016/J.SSI.2012.03.039.
  22. L. Marchetti, F. Martin, F. Datcharry, J. Chêne Corros. Sci., 2018, 144, 1–12. doi: 10.1016/J.CORSCI.2018.05.027.
  23. Z. Zhu, W. Sun, Z. Wang, J. Cao, Y. Dong, W. Liu J. Power Sources, 2015, 281, 417. doi: 10.1016/J.JPOWSOUR.2015.02.005.
  24. A. Basile, F. Gallucci, A. Iulianelli, G. Tereschenko, M. Ermilova, N. Orekhova J. Memb. Sci., 2008, 310, 44. doi: 10.1016/J.MEMSCI.2007.10.028.
  25. K. Zhu, X. Li, Y. Zhang, X. Zhao, Z.Liu, J. Guo J. Hydrogen Energy, 2022, 47, 6734. doi: 10.1016/J.IJHYDENE.2021.12.021.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Brovko R.V., Monzcharenko M.A., Mikhailov S.P., Salnikova K.E., Doluda V.Y.

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».