Lehetőségek a hidrogén kémiai úton történő tárolására – a sokszínű hangyasav – Laurenczy Gábor külső tag székfoglaló előadása
Laurenczy Gábor külső tag 2023. szeptember 12-én megtartotta akadémiai székfoglalóját. Az előadásról szóló, képgalériával és videóval bővített összefoglaló.
Az emberiség növekvő energiaigénye, az üvegházhatást okozó szén-dioxid-kibocsátás létfontosságú csökkentése miatt új, megújuló energiaforrásokra és energiahordozókra van szükség. A nap- és szélenergia részesedése az energiatermelésben egyre növekszik, de e források időszakos jellege miatt a keletkező elektromos áram tárolása, illetve üzemanyaggá való átalakítása nélkülözhetetlen.
A fosszilis üzemanyagok (benzin, gázolaj, földgáz) helyettesítésére a „zöld” hidrogén az egyik legígéretesebb új energiahordozó: a tüzelőanyag-cellákban víz keletkezése mellett kiemelkedő hatásfokkal közvetlenül elektromos energiává alakítható. Mivel egyrészt a hidrogéngáz sűrűsége kicsi, másrészt a folyékony halmazállapotban vagy nagy nyomáson való tárolása, szállítása súly-, biztonsági és költségproblémákkal jár, a kémiai reakciókon alapuló hidrogéntárolás meghatározó jelentőségű.
Laurenczy Gábor (Az akadémiai székfoglaló elődásról készített képgaléria a fotóra kattintva nézhető meg) Fotó: mta.hu / Szigeti Tamás
Laurenczy Gábor kutatásai során vizsgálta és kidolgozta a szén-dioxid hidrogénezésével és a keletkező hangyasav dehidrogénezésével történő kémiai hidrogéntárolás lehetőségeit. Sikerült a hangyasavat vizes oldatban kiváló szelektivitással és hatékonysággal hidrogénre és szén-dioxidra bontania, valamint közvetlenül nagynyomású hidrogéngázt is előállítania, a kifejlesztett ruténiumalapú katalizátor rendkívül stabil. Mindezek alapján a rendszer ipari alkalmazásra került, a gyakorlatban használják. Továbbá megmutatta, hogy a hangyasav dehidrogénezése vas(II)-komplexek segítségével is hatékonyan kivitelezhető.
Az ellenkező irányú reakcióban a szén-dioxid-gázt használta hidrogénhordozóként, a hangyasavvá történő közvetlen hidrogénezését különböző oldószerekben, homogén katalitikus körülmények között, adalékanyagok nélkül valósította meg.
Tanulmányozta e reakciókat lúgos oldatokban is, mivel a hidrogénkarbonátok hidrogénezése és a formiátsók dehidrogénezése közvetlenül a hidrogén tárolására alkalmas egyensúlyi reakció.
Bizonyos alkalmazásoknál a hangyasav fajlagos energiasűrűsége nem elegendő, a megoldás az energiadúsabb metanol használata lehet. Ehhez sikerült a hangyasav metanollá való diszproporcionálódását vizes oldatban, homogén katalitikus körülmények között, alacsony hőmérsékleten, kiemelkedő hozammal és szelektivitással megvalósítania.
Laurenczy Gábor 1954-ben született Békéscsabán. A Kossuth Lajos Tudományegyetemen szerzett okleveles vegyészi diplomát 1978-ban. A kémiai tudományok kandidátusa fokozatot 1991-ben nyerte el. A svájci École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) professor emeritusa. Szűkebb szakterülete a homogén katalízis, a reakciókinetika, a nagy nyomás alatti spektroszkópiai mérések és a kémiai hidrogéntárolás. Nemzetközi hírnevet a nagy gáznyomás alatt lejátszódó reakciók vizsgálatával, köztük a CO2 redukcióján és a hangyasav bontásán alapuló hidrogéntárolás kiemelkedően sikeres kutatásával szerzett. Számos fémkomplex szerkezetét és katalitikus tulajdonságait határozta meg, és gyakorlati téren is élen jár a kémiai hidrogéntárolás megvalósításában, szabadalma már alkalmazásra került. Jelentős szerepe van a nagy nyomás alatti in situ spektroszkópiai vizsgálati módszerek fejlesztésében és elterjesztésében.
