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Updated: Jun 18, 2026
06:32
A Simple, Low-cost, and Robust System to Measure the Volume of Hydrogen Evolved by Chemical Reactions with Aqueous Solutions
Published on: August 17, 2016
Derrame de hidrógeno catalizado para el almacenamiento de hidrógeno
1Department of Chemical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, USA. yang@umich.edu
Journal of the American Chemical Society
|March 3, 2009
Resumen
El dopaje de sorbentes de carbono con TiCl ((3) o VCl ((3) mejora significativamente las tasas de almacenamiento de hidrógeno. Este avance aborda los desafíos clave en el desarrollo de una economía de hidrógeno para las pilas de combustible de transporte.
Área de la Ciencia:
- Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
- Ingeniería Química Ingeniería Química.
- Almacenamiento de energía Almacenamiento de energía
Sus antecedentes:
- El almacenamiento de hidrógeno es crítico para una economía de hidrógeno, especialmente para los vehículos de pila de combustible.
- Los métodos actuales de almacenamiento de hidrógeno se enfrentan a desafíos con la capacidad y las tasas de carga / descarga.
- El derrame de hidrógeno en los materiales sorbentes es prometedor, pero sufre de tasas lentas.
Objetivo del estudio:
- Investigar métodos para mejorar las tasas de derrame de hidrógeno en materiales sorbentes.
- Para evaluar el impacto del dopaje de sales metálicas en la adsorción de hidrógeno y la cinética de desorción.
- Para analizar el efecto del dopaje en las energías de unión al hidrógeno y las propiedades isotérmicas.
Principales métodos:
- Síntesis de materiales sorbentes dopados utilizando cloruro de titanio (TiCl) y cloruro de vanadio (VCl).
- Medición de las tasas de adsorción y desorción de hidrógeno utilizando métodos volumétricos.
- Análisis de isotermas de hidrógeno para determinar los parámetros de histeresis y termodinámica.
- Cálculo de calor de adsorción y energías de activación para el proceso de derrame.
Principales resultados:
- El dopaje con 2 wt % TiCl ((3) o VCl ((3) aumentó significativamente la adsorción de hidrógeno y las tasas de desorción.
- El bucle de histeresis en las isotermas de hidrógeno fue eliminado por dopaje.
- Los calores de adsorción y las energías de activación para el derrame se redujeron con el dopaje.
- El dopaje disminuyó las energías de unión entre el hidrógeno derramado y los sitios de superficie de carbono.
Conclusiones:
- El dopaje de sales metálicas es una estrategia efectiva para mejorar la cinética de derrame de hidrógeno en materiales sorbentes.
- Las energías de unión reducidas facilitan una mayor absorción y liberación de hidrógeno, crucial para las aplicaciones de celdas de combustible.
- Este enfoque ofrece una vía para cumplir con los objetivos del Departamento de Energía de los Estados Unidos para el almacenamiento de hidrógeno a bordo.
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02:50Catalysis
The presence of a catalyst affects the rate of a chemical reaction. A catalyst is a substance that can increase the reaction rate without being consumed during the process. A basic comprehension of a catalysts’ role during chemical reactions can be understood from the concept of reaction mechanisms and energy diagrams.
02:13Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation
Alkenes undergo reduction by the addition of molecular hydrogen to give alkanes. Because the process generally occurs in the presence of a transition-metal catalyst, the reaction is called catalytic hydrogenation.
Metals like palladium, platinum, and nickel are commonly used in their solid forms — fine powder on an inert surface. As these catalysts remain insoluble in the reaction mixture, they are referred to as heterogeneous catalysts.
The hydrogenation process takes place on the surface of...
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02:17Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation
Catalytic hydrogenation of alkenes is a transition-metal catalyzed reduction of the double bond using molecular hydrogen to give alkanes. The mode of hydrogen addition follows syn stereochemistry.
The metal catalyst used can be either heterogeneous or homogeneous. When hydrogenation of an alkene generates a chiral center, a pair of enantiomeric products is expected to form. However, an enantiomeric excess of one of the products can be facilitated using an enantioselective reaction or an...
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02:24Reduction of Alkynes to cis-Alkenes: Catalytic Hydrogenation
Introduction
Like alkenes, alkynes can be reduced to alkanes in the presence of transition metal catalysts such as Pt, Pd, or Ni. The reaction involves two sequential syn additions of hydrogen via a cis-alkene intermediate.
Like alkenes, alkynes can be reduced to alkanes in the presence of transition metal catalysts such as Pt, Pd, or Ni. The reaction involves two sequential syn additions of hydrogen via a cis-alkene intermediate.
01:28Reduction of Benzene to Cyclohexane: Catalytic Hydrogenation
Unlike the easy catalytic hydrogenation of an alkene double bond, hydrogenation of a benzene double bond under similar reaction conditions does not take place easily. For example, in the reduction of stilbene, the benzene ring remains unaffected while the alkene bond gets reduced. Hydrogenation of an alkene double bond is exothermic and a favorable process. In contrast, to hydrogenate the first unsaturated bond of benzene, an energy input is needed; that is, the process is endothermic. This is...
01:27Catalysis
Catalysis influences the rate of chemical reactions by providing an alternative reaction pathway with lower activation energy. A catalyst speeds up a reaction, but it is not consumed during the process. The fundamental principle of catalysis is the ability of a catalyst to alter the reaction mechanism, often introducing a more efficient pathway than the uncatalyzed process.In a catalyzed reaction, the catalyst participates directly in the reaction mechanism. It interacts with reactants to form...