Водород

Aenert news. Invention analysis
Ранее мы уже публиковали несколько статей о недавней патентной активности в области жидких органических носителей водорода (LOHC). Тогда мы рассмотрели несколько отдельных аспектов технологии, а именно ароматические ( 29.09.2023 ) и гетероциклические ( 08.09.2023 ) соединения LOHC, гидрирование и дегидрирование ( 30.10.2023 и 17.10.2023 ), катализаторы ( 20.11.2023 ).

Сегодня мы предлагаем вашему вниманию более подробный обзор катализаторов LOHC, а именно обзор недавних патентов на катализаторы LOHC, в которых в качестве активного материала используются благородные металлы. Как правило, благородные металлы играют решающую роль в катализе благодаря своим уникальным свойствам, которые делают их эффективными катализаторами в различных химических реакциях. Термин «благородные металлы» обычно относится к таким металлам, как платина, палладий, рутений, золото и другие. Благородные металлы проявляют высокую каталитическую активность благодаря своим полезным структурным характеристикам, высокой реакционной способности и селективности. Они способны ускорять химическую реакцию при относительно низких температурах, устойчивы к коррозии, обладают высокой прочностью и универсальностью. Однако благородные металлы имеют и недостатки, такие как высокая стоимость и ограниченная доступность.

Ниже мы приводим краткий обзор недавних изобретений, раскрывающих использование катализаторов из благородных металлов в технологиях жидкого органического водорода-носителя. Патенты, выбранные для данного обзора, включают такие патенты, в которых благородные металлы являются основным активным каталитическим материалом, предлагаются в качестве одного из вариантов или используются в сочетании с другими материалами. Изобретения могут также раскрывать другие аспекты технологии хранения и транспортировки LOHC, такие как процессы гидрирования и дегидрирования и т.п.

Ниже приводится список крупнейших заявителей по доле патентов в области LOHC-катализа.

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



Стоимость: Коэффициент вовлеченности рынка*; Ось Y: доля владения; Размер пузырьков: соотношение объемов.
*(Коэффициент участия на рынке = коэффициент объема, умноженный на долю владения, где коэффициент объема - доля документов заявителя в общем количестве документов, коэффициент владения - доля участия заявителя в общем количестве документов)

В пересмотренном наборе документов Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN) и ее дочерние организации Energystoredge Ltd (IL) и Yissum Research Development Company of the Jewish University of Иерусалим Ltd (IL) лидируют по количеству патентов, полученных за последние пять лет.

В рассматриваемом сборнике документов наиболее крупные семейства патентов включают 31, 14 и 12 патентных документов и представлены базовыми документами AU2020269473A1, WO2020224584A1 и US10944119B2 соответственно (Базовый документ является базовым документом, для которого полное описание изобретения доступно в общедоступных патентных базах данных ):

Катализатор дегидрирования сырья для хранения органического водорода, носитель катализатора, сплав для хранения водорода и способ получения водорода высокой чистоты / А: AU2020269473A1/МПК: C22C19/03, C01B3/56, C22C14/00, C22C23/06, C22C30/00/Лин Вэй; Ян Сюэ; Сун Хайтао; и другие. / Sinopec RIPP Научно-исследовательский институт нефтепереработки (CN); Sinopec Китайская нефтяная и химическая корпорация (CN) / Appl. дата: 06.05.2020; Опубл. дата: 12.11.2020 / IP Australia / Базовый документ: AU2020269473A1 / Категории технологий: OAC, OHC / Технологические элементы: Hdh, Hct / Проблемы: EC, HCHD, LEHD / Типы технических решений: M, C / Претензий: 16 / Рейтинг: 13; самые последние документы этого семейства были опубликованы 15 ноября 2022 г. (CN111892016B) и 21 октября 2022 г. (CN111893360B);

储氢合金、和提供高纯度氢气的方法 / en : Катализатор для дегидрирования органического сырья для хранения водорода, носитель для катализатора, сплав для хранения водорода и способ получения водорода высокой чистоты / A: WO2020224584A1 / IPC: B01J23/26 / Lin Wei; Ян Сюэ; Сун Хайтао; Сунь Мин / Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN); Sinopec НИИПП НИИ нефтепереработки (CN) / Прикл. дата: 06.05.2020; Опубл. дата: 12.11.2020 / Всемирная организация интеллектуальной собственности / Базовый документ: WO2020224584A1 / Категории технологий: OAC, OHC, OAN / Элементы технологии: Hdh, Hct / Проблемы: LEHD / Типы технических решений: M, C / Претензий: 14 / Рейтинг: 10; самые последние документы этого семейства были опубликованы 21 октября 2022 г. (CN111892018B) и 15 июля 2022 г. (CN111895266B);

Способы и устройства для хранения и выделения водорода / Р: US10944119B2 / МПК: H01M8/06, H01M8/04082, B01J7/02, H01M8/04089, H01M8/0612, C01B3/22, C01B3/00 / Sasson Yoel; Тубиана Юдит; Гивант Ариэль; Ротшильд Сорель/Yissum Research Development Company Еврейского университета в Иерусалиме Ltd (Иллинойс); Energystoredge Ltd (Иллинойс) / Прил. дата: 13.05.2016; Опубл. дата: 09.03.2021 / Ведомство США по патентам и товарным знакам / Базовый документ: US10944119B2 / Категории технологий: OAC / Элементы технологии: Hdh, Hct / Проблемы: EC/ Типы технических решений: M, C / Претензий: 22 / Рейтинг: 4; самые последние документы этого семейства были опубликованы 01 февраля 2022 г. (IL255535B) и 24 августа 2021 г. (CN107848794B).

В документах выше и ниже используются следующие сокращения: С - Состав; М – Метод; ОАЦ – Арен/Ароматическое соединение; ОАН – Амин; ОНЦ – Гетероциклический; ЭК - Экологические проблемы; HCHD – Высокая стоимость гидрирования или дегидрирования; LEHD – Низкая эффективность гидрирования или дегидрирования; Hct – катализатор; Хдх – Дегидрирование.

Авторы патентов на каталитические материалы с участием благородных металлов в своих патентных изобретениях обычно ссылаются на следующие проблемы: Высокая стоимость или низкая эффективность катализатора, Низкая эффективность гидрирования или дегидрирования, Высокая стоимость гидрирования или дегидрирования.

В большинстве случаев технические решения, раскрытые в сборнике рецензируемых изобретений, представлены в виде композиций. Способы предлагаются несколько реже, а устройства вообще не приводятся.

В списке благородных металлов, используемых в качестве активных каталитических материалов в изобретениях, палладий занимает второе место по популярности после платины. Ниже приводится краткий статистический обзор таких изобретений, описывающих катализаторы LOHC, содержащие палладий в качестве активного материала. В этих документах палладий может быть единственным активным материалом, предложенным изобретателями, быть одним из предложенных вариантов или находиться в сочетании с другими элементами.

Изобретениям, описывающим LOHC-катализаторы на основе палладия, в большинстве случаев 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; B01J23/44 - Палладий; B01J23/46 - Рутений, родий, осмий или иридий; B01J23/42 – Платина; C22C30/00 - Сплавы, содержащие менее 50 мас.% каждого компонента; C01B3/56 - при контакте с твердыми веществами; Регенерация использованных твердых веществ; C07C11/09 - изобутен; C07C5/333 - Каталитические процессы; C07D209/86 - содержащие только атомы водорода, углеводородные или замещенные углеводородные радикалы, непосредственно присоединенные к атомам углерода кольцевой системы.

По количеству выданных патентов в этой категории изобретений патентное ведомство CNIPA (CN) занимает первое место в таблице, имея около 74% всех патентов. За ним следуют JPO (JP), KIPO (KR) и USPTO (США).

Далее мы рассмотрели, какие проблемы решают в своих патентах авторы изобретений на палладиевых катализаторах. Наиболее популярными проблемами здесь были низкая эффективность процесса в целом (12 патентов), чистота продукта H₂ (9 патентов), стабильность катализатора с точки зрения долговечности (8 патентов), низкое давление продукта H₂ (8 патентов), низкий уровень катализатора. эффективность с точки зрения активности каталитических материалов (7 патентов) и широкое использование драгоценных материалов (6 патентов).

Редакционный совет