ТЕГИ
Новая форма гидридов, Европейский синхротрон European Synchrotron Radiation Facilit
Новая форма гидридов, исследовательская группа Европейского синхротрона European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) открыла новую форму гидридов, которые могут использоваться для хранения водорода. В отличие от обычного борогидрида лития, новое соединение не требуется нагревать до очень высоких температур для выделения водорода.
Боргидрид лития разлагается с выделением водорода
Боргидрид лития содержит 18,5% водорода, что делает его весьма многообещающим материалом для хранения водорода. К сожалению, применение этого материала ограничивается его крайне высокой стабильностью (боргидрид лития разлагается с выделением водорода при температурах, более высоких, чем 300 градусов Цельсия).
Применив к образцам боргидрида лития давление около 200000 атмосфер, исследователи из ESRF получили новую нестабильную форму гидрида, потенциально способную выделять водород при невысоких температурах. Открытие оказалось вдвойне приятным, так как теория не предсказывала такого изменения свойств гидрида вследствие повышения давления.
LiBH4 — литиевый борогидрид
Комбинация экспериментальных и теоретических методов исследования позволяет предположить, что новая форма LiBH4 может высвобождать водород даже при комнатной температуре. Филинчук поясняет, что дополнительная привлекательность новой формы обуславливается тем, что она начинает образовываться уже около 10000 атм., а при этом давлении многие фармацевтические компании осуществляют формование таблеток.
Исследователи полагают, что их следующий шаг будет заключаться в попытке «заморозить» новую форму LiBH4 при обычных условиях и проверить, будет ли она представлять лучший источник водорода, чем обычная, несжатая форма боргидрида лития.
Литиевый борогидрид — литиевый борогидрид (LiBH4) является tetrahydroborate и известный в органическом синтезе как уменьшающий агент для esters. Хотя менее общий чем связанный борогидрид натрия, литиевая соль предлагает некоторые преимущества того, чтобы быть очень разрешимым в эфирах и быть более сильным уменьшающим агентом, но все еще более безопасный обращаться чем литиевый алюминиевый гидрид.
Подготовка LiBH4 — литиевый борогидрид
Литиевый борогидрид может быть подготовлен metathesis реакцией, которая происходит после размалывания шара более обычно доступный борогидрид натрия, и литиевый бромид:
NaBH4 + LiBr → NaBr + LiBH4
Реакции LiBH4 — литиевый борогидрид
Литиевый борогидрид реагирует в значительной степени как борогидрид натрия, в котором это — агент сокращения передачи в дар гидрида в органическом синтезе. Это — однако более сильный уменьшающий агент. В отличие от соли натрия, литиевый борогидрид уменьшает esters и амиды к соответствующему alcohols и амины.
Аккумулирование энергии
Schematics литиевой рециркуляции борогидрида. Входы — литиевый борат и водород.
Литиевый борогидрид известен как одна из самой высокой плотности энергии химические авиакомпании энергии. Хотя теперь никакого практического значения, тело освободит 65 высоких температур MJ/kg после обработки с атмосферным кислородом. Так как у этого есть плотность 0.67 g/cm3, окисление жидкого литиевого борогидрида дает 43 MJ/L.
В сравнении бензин дает 44 MJ/kg (или 35 MJ/L), в то время как жидкий водород дает 120 MJ/kg (или 8.0 MJ/L). [nb 1] высокая определенная плотность энергии литиевого борогидрида сделала привлекательным кандидатом, чтобы предложить для топлива автомобиля и ракеты, но несмотря на исследование и защиту, это не использовалось широко. Как со всем химическим гидридом базировал авиакомпании энергии, литиевый борогидрид очень сложен, чтобы переработать (то есть перезарядить) и поэтому страдает от низкой конверсионной эффективности энергии. В то время как батареи, такие как литиевый ион несут плотность энергии до 0.72 MJ/kg и 2.0 MJ/L, их DC к конверсионной эффективности DC может быть столь же высоким как 90 %.
Ввиду сложности рециркуляции механизмов для металлических гидридов такие высокие конверсионные полезные действия энергии вне практической досягаемости.
Реакции с получением LiBH4
4LiH + B(OCH3)3 = LiBH4 + 3LiOCH3 реакция уравнена без электронного баланса.
Сравнение Физических Свойств Вещество LiBH4 — литиевый борогидрид
Определенная энергияSpecific energy MJ/kgMJ/kg ПлотностьDensity g/cm3g/cm3 Плотность энергииEnergy density MJ/LMJ/L
LiBH4 65.2 0.666 43.4
Регулярный Бензин 44 0.72 34.8
Жидкий водородLiquid Hydrogen 120 0.0708 8
литиевая батарея ионаlithium ion battery 0.72 2.8 2
Боргидрид, бороводороды (также Бораны) — химические соединения бора с водородом. Отличаются высокой химической активностью и чрезвычайно большой теплотой сгорания. Представляют интерес как ракетное топливо. В органическом синтезе находит применение реакция присоединения борана и некоторых алкилборанов к двойной связи алкенов с вовлечением полученных соединений в дальнейшие превращения.
Получение бороводородов
Бороводороды — недостаточно устойчивыми термодинамически соединениями бора и водорода, и в этой связи, главными методами их производства являются косвенные методы.
На сегодняшний день одним из основных способов получения бороводородов является т.наз «магниевый метод» или «Способ Стока», то есть получение борида магния и последующее разложение последнего соляной кислотой. Полученные бораны(бороводороды) подвергают вакуумной разгонке, очистке и накапливают разделенные отдельные бороводороды в соответствующих условиях для сохранения и дальнейшего использования.
Другим важным промышленным способом получения бороводородов является способ предложенный впервые Шлезингером и Бургом. Способ заключается в реакции треххлористого бора с с водородом в Вольтовой дуге высокого напряжения. Полученный в нем гидрохлороборан подвергают диспропорционированию при охлаждении до комнатной температуры, и разделению диборана и треххлористого бора. Выход диборана приближается к 55 % вес. В дальнейшем Шлезингер и Браун предложили новый способ эффективного получения бороводородов путем реакции обмена между боргидридом натрия и трехфтористым бором.
Все высшие «бораны» получают исключительно путем термического крекинга диборана.
Бороорганические соединения в качестве ракетного топлива и Пентаборан
Наиболее удобен для синтеза и применения Пентаборан—9. Остальные бороводороды интенсивно изучаются и их применение в настоящее время ограничено. Видами топлива, производными от бора, являются пропилпентаборан (US: BEF-2) и этилпентаборан (US: BEF-3).
Диборан, декаборан и их производные также исследовались на предмет перспективности использования.
Токсичность и огнеопасность
Бороводороды — ядовитые вещества, имеющими помимо общетоксической составляющей, так же особое, но довольно сильно выраженное нервнопаралитическое воздействие на человека и животных. Как огнеопасные вещества, бороводороды представляют собой в основном вещества с наивысшей категорией огнеопасности и способны к самовоспламенению не только на воздухе но и и при контактах с водой и рядом галогенопроизводных углеводородов. При горении их на воздухе развиваются высокие температуры.
