ЭФФЕКТИВНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА

1. Жидкофазный способ получения газообразного водорода в реакторе, включающий в себя стадию объединения, по меньшей мере, одного окисляемого реагента с жидкой водой и, по меньшей мере, одним щелочным электролитом, с образованием смеси, имеющей заданный pH, где pH смеси по существу поддерживается при значении примерно 10,5 или больше, и осуществления реакции в присутствии материала для переноса электронов, который делает возможным перемещение электронов.
2. Способ по п.1, в котором pH представляет собой любое отдельное значение pH или диапазон значений pH, определяемый уравнением pH = 10,5 + n(0,1), где n - целое число от 0 примерно до 55 для отдельного значения pH, или два различных целых числа от 0 примерно до 55 для диапазона значений pH, и где каждое из вычисленных значений, как понимается, включает в себя слово "примерно", предшествующее ему.
3. Способ по п.1, в котором pH составляет примерно 11,0 примерно до 16.
4. Способ по п.1, осуществляемый при температуре примерно от температуры окружающей среды примерно до 350°C и при давлении, достаточном для того, чтобы, по меньшей мере, часть воды находилась в жидкой фазе.
5. Способ по п.1, в котором материал для переноса электронов выбирается из группы, состоящей из проводящих металлов, благородных металлов, угля, интерметаллических соединений, проводящих субоксидов титана, проводящих субоксидов магния, карбидов, нитридов, боридов, керамики и их сочетаний.
6. Способ по п.1, в котором смесь дополнительно содержит, по меньшей мере, один проводящий катализатор, выбранный из группы, состоящей из соединений, комплексов, сплавов и их смесей, содержащих, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из переходных металлов Группы VIII Периодической таблицы элементов и их смесей; указанный катализатор необязательно содержит дополнительно, по меньшей мере, один металл, выбранный из металлов Группы IB, Группы IIB, Группы VIIB и их смесей.
7. Способ по п.6, в котором катализатор выбирается из группы, состоящей из платины, никеля, палладия, железа, кобальта, иридия, рутения и их смесей; указанный катализатор необязательно содержит дополнительно металл, выбранный из группы, состоящей из меди, цинка, серебра и рения.
8. Способ по п.6, в котором катализатор находится на проводящем или непроводящем материале носителя, выбранном из группы, состоящей из металлов, оксидов металлов, окиси кремния, окиси алюминия, окиси кремния - окиси алюминия, окиси циркония, окиси титана, окиси церия, угля, карбида кремния, нитрида кремния, борида кремния и их смесей; указанный носитель необязательно находится в форме, выбранной из группы, состоящей из шариков, порошков, хлопьев, расширенных подложек с покрытиями, монолитов и их смесей.
9. Способ по п.1, в котором щелочной электролит выбирается из группы, состоящей из гидроксида аммония; гидроксидов, карбонатов, бикарбонатов щелочного металла или щелочно-земельного металла и их смесей.
1
4
10. Способ по п.1, в котором окисляемый реагент выбирается из группы, состоящей из сахаридов, целлюлоз, крахмалов, сахаров, спиртов, простых эфиров, карбоновых кислот, C-C алканов, альдегидов, кетонов, аммиака, серы, сероводорода, углеводородов, окисленных углеводородов, биомассы, азота и их смесей.
1
6
11. Способ по п.10, в котором указанный спирт выбирается из группы, состоящей из C-C спиртов и их смесей; и где указанный простой эфир выбирается из простого диметилового эфира, простого метилэтилового эфира, простого диэтилового эфира и их смесей.
12. Способ по п.10, в котором окисляемый реагент представляет собой смесь метанола и простого диметилового эфира.
13. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя стадию генерирования окисляемого реагента in situ.
14. Способ по п.13, дополнительно включающий в себя стадию введения аммониевой соли в реактор и контролирование pH на уровне, достаточном для осуществления разложения аммониевой соли, генерируя при этом аммиак.
15. Способ по п.10, в котором окисляемый реагент представляет собой серу либо (1) в моноклинной форме, и способ осуществляют при температуре от большей примерно чем 95°C до меньшей, примерно, чем 430°C; или (2) в ромбической форме, и способ осуществляют при температуре от большей примерно чем 113°C до меньшей, примерно, чем 430°C.
16. Способ получения газообразного водорода из электрохимической реакции в электрохимической ячейке, указанная реакция отличается общим балансом термодинамической энергии и реакциями полуэлементов, осуществляющимися на каждом электроде из анода и катода, присутствующих в указанной ячейке, включающий в себя стадии:
(A) создания электрохимической ячейки, содержащей, по меньшей мере, по одному электроду из анода и катода; источник тепла для доставки тепловой энергии к одному электроду из указанного анода и катода (упоминаемого как "анодный источник тепла", когда тепловая энергия доставляется от указанного анода к указанному катоду, "катодный источник тепла", когда тепловая энергия доставляется от указанного катода к указанному аноду, или, в общем случае, со ссылкой либо на указанный анод, либо на катод, либо на их обоих, как "электродный источник тепла"), и проводник тепла для доставки тепловой энергии, генерируемого указанным анодом или указанным катодом к другому электроду из указанных анода и катода;
(B) снабжения указанной электрохимической ячейки, по меньшей мере, одним щелочным электролитом, водой и, по меньшей мере, одним окисляемым реагентом, с образованием смеси, имеющей заданный pH;
(C) подвода дополнительной тепловой энергии или удаления тепловой энергии от одного или обоих электродов из указанного анода и катода для удовлетворения требований к тепловой энергии указанной электрохимической реакции полуэлемента, осуществляемой на указанном аноде и указанном катоде; и
(D) создания напряжения между указанным анодом и указанным катодом, указанное напряжение вызывает указанную электрохимическую реакцию в указанной электрохимической ячейке; и где:
(1) указанные механизмы переноса тепловой энергии на стадии (A) и стадии (C) и указанное напряжение на стадии (D) создаются или устраняются при значениях, достаточных для осуществления указанного общего термодинамического баланса энергии; и
(2) указанный электрохимический способ производит газообразный водород энергетически эффективным образом.
17. Способ по п.16, в котором (a) указанный катодный источник тепла представляет собой тепловую энергию, генерируемую электрохимической реакцией на катоде, и указанная тепловая энергия доставляется к аноду; или в котором (b) указанный анодный источник тепла представляет собой тепловую энергию, генерируемую электрохимической реакцией на аноде, и указанная тепловая энергия доставляется к катоду, или как (a), так и (b).
18. Способ по п.17, в котором дополнительная тепловая энергия, негенерируемая посредством указанной реакции, доставляется (a) к указанному аноду или (b) к указанному катоду, или как (a), так и (b).
19. Способ по п.16, в котором pH представляет собой любое отдельное значение pH или диапазон значений pH, определяемый уравнением pH ≥ 7 + n(0,1); где n - целое число от 0 примерно до 90 для отдельного значения pH, или два различных целых числа от 0 примерно до 90 для диапазона значений pH, и где каждое из вычисленных значений, как понимается, включает в себя слово "примерно", предшествующее ему.
20. Способ по п.16, в котором pH имеет значения в диапазоне, выбранном из группы, состоящей из: от больше, примерно, чем 7 примерно до 16; примерно от 8 примерно до 16; примерно от 9 примерно до 16; примерно от 10 примерно до 16; примерно от 11 примерно до 16; примерно от 12 примерно до 16; примерно от 13 примерно до 16; примерно от 14 примерно до 16 и любое примерно от 7,5, примерно 8,5, примерно 9,5, примерно 10,5, примерно 11,5 и примерно 12,5 примерно до 16.
21. Способ по п.16, осуществляемый при температуре, выбранной из группы, состоящей из примерно от 25°C примерно до 350°C, примерно от 50°C примерно 300°C, примерно от 135°C примерно до 275°C, примерно от 140°C примерно до 250°C, примерно от 145°C примерно до 225°C и примерно от 150°C примерно до 220°C; при давлении, достаточном для того, чтобы, по меньшей мере, часть воды находилась в жидкой фазе.
22. Способ по п.16, в котором величина указанного напряжения представляет собой значение, выбранное из группы значений, состоящей из: меньше, примерно, чем 10 В; меньше, примерно, чем 1,0 В; меньше, примерно, чем 0,5 В; и меньше, примерно, чем 0,1 В.
23. Способ по п.16, в котором указанный щелочной электролит выбирается из группы, состоящей из гидроксида аммония; гидроксидов, карбонатов, бикарбонатов щелочных металлов или щелочно-земельных металлов и их смесей.
1
4
24. Способ по п.16, в котором окисляемый реагент выбирается из группы, состоящей из сахаридов, целлюлоз, крахмалов, сахаров, спиртов, простых эфиров, карбоновых кислот, C-C алканов, альдегидов, кетонов, аммиака, серы, сероводорода, углеводородов, окисленных углеводородов, биомассы, азота и их смесей.
1
6
25. Способ по п.24, в котором указанный спирт выбирается из группы, состоящей из C-C спиртов и их смесей; и в котором указанный простой эфир выбирается из простого диметилового эфира, простого метилэтилового эфира, простого диэтилового эфира и их смесей.
26. Способ по п.24, в котором окисляемый реагент представляет собой смесь метанола и простого диметилового эфира.
27. Способ по п.16, дополнительно включающий в себя стадию генерирования окисляемого реагента in situ.
28. Способ по п.27, дополнительно включающий в себя стадию введения аммониевой соли в реактор и контролирования pH на уровне, достаточном для осуществления разложения аммониевой соли, генерируя при этом аммиак.
29. Способ по п.24, в котором окисляемый реагент представляет собой жидкую серу либо (1) в моноклинной форме, и способ осуществляют при температуре от большей, примерно, чем 95°C до меньшей, примерно, чем 430°C; либо (2) в ромбической форме, и способ осуществляют при температуре от большей, примерно, чем 113°C до меньшей, примерно, чем 430°C.