Aenert news. Invention analysis
В наших предыдущих статьях мы уже знакомились с последними тенденциями патентования в таких аспектах технологии жидких органических носителей водорода (ЖОСВ), как ароматические соединения СЖО ( 29.09.2023 ), гетероциклические соединения СЖО ( 08.09.2023 ), гидрирование ( 17.10.2023) . ), и дегидрирование ( 30.10.2023 ). В этой статье мы рассмотрим использование катализаторов на основных этапах технологии LOHC. Катализаторы играют решающую роль как на стадиях гидрирования, так и на стадиях дегидрирования. В процессах катализаторы используются для увеличения скорости и эффективности реакции, улучшения емкости хранения или качества продукта, а также регулирования других параметров. Однако катализаторы также могут усложнить процесс хранения и транспортировки водорода. Например, обычно наиболее эффективными катализаторами являются благородные металлы, такие как платина, палладий, иридий и другие, которые являются очень дорогими материалами. Менее дорогие каталитические материалы могут требовать определенных параметров процесса или иметь более низкие значения активности. На решение этих и других подобных задач направлены недавно запатентованные технические решения в области катализаторов гидрирования и дегидрирования жидких органических носителей водорода.

Ниже мы приводим краткий обзор последних изобретений, раскрывающих использование катализаторов в технологиях жидких органических носителей водорода. Патенты, выбранные для этого обзора, считаются применимыми к области катализаторов LOHC на основании наличия описания каталитических материалов (активных материалов или носителя катализатора) в формуле изобретения. Однако в отдельных случаях изобретения могут дополнительно раскрывать другие аспекты системы LOHC, такие как параметры или оборудование процесса гидрирования или дегидрирования и т. д.

Ниже приведен список крупнейших заявителей по их доле патентования в области LOHC-катализа.

Доля заявителей на рынке интеллектуальной собственности, %. Патенты, 2019–2023 гг.



Value: Market involvement ratio*; Y axis: Ownership ratio; Bubble size: Volume ratio.
*(Market involvement ratio = volume ratio multiplied by ownership ratio, where Volume ratio - share of applicant documents in total number of documents, Ownership ratio - applicant's participation share in total number of documents)

В пересмотренном пакете документов по количеству патентов, полученных в обновленном пакете документов, лидируют Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN) и ее дочерние организации Chiyoda Corporation (JP) и Национальный институт передовых промышленных наук и технологий AIST (JP). последние пять лет.
Самое большое семейство патентов в пуле документов, собранных для настоящего анализа, среди тех, у которых был хотя бы один документ, опубликованный за последние пять лет, включает 31 патентный документ и представлено базовым документом AU2020269473A1 (Базовый документ — базовый документ, для которого полное описание изобретения доступно в общедоступных патентных базах данных ). За ним следуют семейства патентов с основными документами WO2020224584A1 (14 патентных документов) и US10745628B2 (13 документов):

Organic hydrogen storage raw material dehydrogenation catalyst, carrier of the catalyst, hydrogen storage alloy, and method for providing high-purity hydrogen / A: AU2020269473A1 / IPC: C22C19/03, C01B3/56, C22C14/00, C22C23/06, C22C30/00 / Lin Wei; Yang Xue; Song Haitao; et al. / Sinopec RIPP Research Institute of Petroleum Processing (CN); Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN) / Appl. date: 06.05.2020; Publ. date: 12.11.2020 / IP Australia / Core document: AU2020269473A1 / Technology categories: OAC, OHC / Technology elements: Hdh, Hct / Problems: EC, HCHD, LEHD / Technical solution types: M, C / Claims: 16 / Rating: 13; the most recent documents in this family were published on 15.11.2022 (CN111892016B) and 21.10.2022 (CN111893360B);

有机储氢原料脱氢催化剂以及该催化剂的载体、储氢合金、和提供高纯度氢气的方法 / en: Catalyst for dehydrogenating organic hydrogen storage raw material, carrier for catalyst, hydrogen storage alloy, and method for providing high purity hydrogen / A: WO2020224584A1 / IPC: B01J23/26 / Lin Wei; Yang Xue; Song Haitao; Sun Min / Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN); Sinopec RIPP Research Institute of Petroleum Processing (CN) / Appl. date: 06.05.2020; Publ. date: 12.11.2020 / World Intellectual Property Organization / Core document: WO2020224584A1 / Technology categories: OAC, OHC, OAN / Technology elements: Hdh, Hct / Problems: LEHD / Technical solution types: M, C / Claims: 14 / Rating: 10; the most recent documents in this family were published on 21.10.2022 (CN111892018B) and 15.07.2022 (CN111895266B);

Hydrogenation catalyst for aromatic hydrocarbon and hydrotreatment method using the catalyst / P: US10745628B2 / IPC: C10G45/48, B01J21/04, B01J21/06, B01J23/755, B01J35/10, B01J37/02, B01J37/18, C01F7/02, C01F7/34, C01G23/04, C01G23/08, C01G53/04, C07C5/10, C07C13/18, G01N23/20 / Imagawa Kenichi; Kobayashi Haruto; Muto Akihiro; Inoue Shinichi / Chiyoda Corporation (JP) / Appl. date: 09.09.2017; Publ. date: 18.08.2020 / United States Patent and Trademark Office / Core document: US10745628B2 / Technology categories: OAC / Technology elements: Hhg, Hct / Problems: HLEC / Technical solution types: M, C / Claims: 4 / Rating: 20; the most recent documents in this family were published on 06.06.2021 (SA517390005B1) and 06.04.2021 (CA2979801C).

В документах выше и ниже используются следующие сокращения: C - Composition; M - Method; OAC - Arene/Aromatic compound; OHC - Heterocyclic; OAN - Amine; Hct - Catalyst; Hdh - Dehydrogenation; Hhg - Hydrogenation; LEHD - Low efficiency of hydrogenation or dehydrogenation; EC - Ecological problems; HCHD - High cost of hydrogenation or dehydrogenation; HLEC - High cost or low efficiency of catalyst.

Наиболее часто встречающимися проблемами в коллекции недавних патентов, раскрывающих различные катализаторы, используемые в жидких органических носителях водорода (LOHC), являются высокая стоимость или низкая эффективность катализатора, низкая эффективность гидрирования или дегидрирования и высокая стоимость гидрирования или дегидрирования.

Большинство технических решений, заложенных в рецензируемых изобретениях, представлены в виде композиций, хотя количество документов, раскрывающих способы, лишь немногим меньше. Однако количество изобретений, раскрывающих устройства, можно считать незначительным.

В списке активных каталитических материалов, используемых в изобретениях, редкоземельные металлы занимают видное место. Ниже мы приводим краткий статистический обзор таких изобретений, описывающих катализаторы LOHC, которые содержат редкоземельные металлы в качестве активного материала отдельно, в качестве опции или в сочетании с другими элементами.

В большинстве случаев этим изобретениям были присвоены следующие индексы МПК:

Согласно Международной патентной классификации приведенные выше индексы МПК имеют следующие определения: C01B3/00 – Водород; Газообразные смеси, содержащие водород; Отделение водорода от содержащих его смесей; Очистка водорода; B01J23/89 – в сочетании с благородными металлами; B01J23/46 - Рутений, родий, осмий или иридий; C22C30/00 - Сплавы, содержащие менее 50 мас.% каждого компонента; B01J23/42 – Платина; B01J35/10 - характеризующиеся свойствами поверхности или пористостью; C01B3/26 - с использованием катализаторов; C01B3/56 - при контакте с твердыми веществами; Регенерация использованных твердых веществ; C22C1/02 - плавлением; B01J23/44 - Палладий.

CNIPA (CN) является сильным лидером по количеству выданных патентов на подобные изобретения (около 90%), за ним следуют патентные ведомства KIPO (КР) и USPTO (США).

Далее мы проанализировали коллекцию последних патентов, описывающих различные катализаторы LOHC-гидрирования и дегидрирования, содержащие редкоземельные металлы, с точки зрения конкретных задач, на решение которых они направлены. Наиболее популярными проблемами в этих документах были эффективность процесса в целом (13 патентов), чистота H2 (9 патентов) и низкое давление H2 (8 патентов).

Редакционный совет