Водород

Aenert news. Invention analysis
Ранее в цикле статей, посвященных технологии жидких органических водородных носителей (ЖОНВ), мы подробно рассмотрели такие аспекты технологии, как гетероциклические соединения ЖОНВ (29.09.2023, 08.09.2023), гидрирование и дегидрирование (17.10.2023, 30.10.2023). ), катализаторы LOHC вообще и катализаторы из благородных металлов в частности (20.11.2023, 22.12.2023), а также решение экологических проблем в LOHC (13.01.2024).
На этот раз мы рассмотрим, как изобретатели решают проблему низкого качества водорода, получаемого в процессе дегидрирования в рамках технологии LOHC. Это актуальная проблема, когда речь идет об использовании водорода в качестве топлива в топливных элементах или в отношении других случаев использования водорода, когда загрязняющие вещества могут привести к таким негативным последствиям, как коррозия или разрушение последующего оборудования, загрязнение катализатора и другие.

Ниже мы приводим краткий обзор последних патентов, посвященных проблеме низкого качества водорода. Документы считаются применимыми к этой группе в тех случаях, когда авторы заявляют, что их изобретение позволяет получать водород более высокого качества, избегая образования примесей или перерабатывая полученный водород. Такого эффекта можно достичь за счет специального состава носителя, улучшения процесса дегидрирования (например, путем использования нового катализатора или нового метода) или путем реализации отдельного процесса обработки, включающего механические или химические средства очистки водорода.

Ниже приводится диаграмма, показывающая ведущих заявителей по их доле в пуле недавних патентов, направленных на решение проблемы улучшения качества получаемого водорода в технологии LOHC.

Applicants’ share in the intellectual property market, %. Patents, 2019-2023

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 рассматриваемом пакете документов указаны дочерние организации Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN) (а именно: SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry (CN) совместно с Sinopec Petrochemical Research Institute (CN)), а также Qingdao Chuangqixinneng Catalysis Technology Co. , Ltd (CN) лидирует по количеству патентов, полученных за последние пять лет.

Самое большое семейство патентов в этом наборе документов включает 31 патентный документ и представлено базовым документом AU2020269473A1 (Базовый документ — это базовый документ, для которого полное описание изобретения доступно в общедоступных патентных базах данных). Далее следует семейство патентов, содержащее 14 патентных документов (WO2020224584A1):

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).

The following abbreviations are used in the documents above: C - Composition; M - Method; OAC - Arene/Aromatic compound; OHC - Heterocyclic; OAN - Amine; Hct - Catalyst; Hdh - Dehydrogenation; EC - Ecological problems; LEHD - Low efficiency of hydrogenation or dehydrogenation; HCHD - High cost of hydrogenation or dehydrogenation.

Помимо проблемы низкого качества водорода, наиболее популярными проблемами в этом наборе патентов являются низкая эффективность гидрирования или дегидрирования, экологические проблемы и высокая стоимость гидрирования или дегидрирования.

В большинстве случаев изобретения были представлены в виде способов и композиций, тогда как устройства здесь предлагались в гораздо меньшем количестве документов.

Чтобы провести более глубокий анализ, мы дополнительно рассмотрели патенты, которые обеспечивают улучшенное качество водорода для технологий LOHC с использованием толуола (или его гидрированной версии, метилциклогексана) в качестве материала-носителя. В таких изобретениях толуол может быть предложен как материал LOHC отдельно, в сочетании с другими материалами или как один из вариантов, предложенных авторами.

Below are top IPC indices that were assigned to these inventions:

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; C22C30/00 - Сплавы, содержащие менее 50 мас.% каждого компонента; B01J23/42 – Платина; C01B3/56 - при контакте с твердыми веществами; Регенерация использованных твердых веществ; C22C1/02 - плавлением; C22F1/02 - в инертной или контролируемой атмосфере или вакууме; C22F1/18 - Тугоплавкие или тугоплавкие металлы или сплавы на их основе; B01J23/46 - Рутений, родий, осмий или иридий; C01B3/50 - Отделение водорода или водородсодержащих газов от газовых смесей, например очищение; C22C19/03 - на основе никеля.

Патенты в этом сборнике выданы только двумя патентными ведомствами. Почти все из них были выпущены CNIPA (CN) (около 89%) и небольшая доля – JPO (JP) (около 11%).

Кроме того, мы провели углубленный анализ патентов из этого сборника, чтобы определить, какие еще конкретные проблемы они призваны решить. Помимо качества водорода, наиболее заметными проблемами здесь являются стоимость (11 патентов), угроза безопасности (10 патентов) и эффективность дегидрирования (8 патентов).

Редакционный совет