氢储存运输及加注技术教学课件：4.2有机液体储氢

有机液体储氢富氢液态化合物储氢有机液体储氢储氢材料材料基固态储氢液氨储氢甲醇储氢有机液体储氢材料从原理上讲液态有机储氢载体（简称是LOHC）一类能够在催化剂作用下通过发生化学反应来实现吸、放氢的有机物。液态有机储氢载体储氢基本原理每一个含不饱和键的有机物都能通过氢化反应实现储氢，通过脱氢反应实现放氢。常见有机液体储氢原理不饱和芳香烃以及其相应氢化物烯烃炔烃环烃苯-环己烷甲基苯-甲基环己烷不破坏碳环主体结构下进行可逆加氢和脱氢反应脱氢反应加氢反应均需要控制合适的温度与压力常见有机液体储氢原理常见LOHC储氢密度和脱氢化反应焓变及脱氢化反应温度和压力具备高的储氢密度、储氢稳定性、脱氢速率或效率、成本、储运安全性，与现存储氢技术和运输设施相匹配。理想的有机液体储氢载体特点：常用LOHC物质包括：常见有机液体储氢原理苯甲苯萘咔唑N-乙基咔唑二苄基甲苯常见有机液体氢化和脱氢工艺。镍金属催化剂镍氧化铝常见有机液体储氢原理铂金属催化剂铂氧化铝氢化和脱氢反应的催化剂常见有机液体合成与裂解工艺示意图苯/环己烷储氢体系环己烷是苯氢化后的储氢载体在常温下为液体，反应放热约68.8千焦每摩尔。主要问题1加氢和脱氢温度较高，导致装置费用较高、使用寿命短；2贵金属催化剂成本较高，且易中毒失活；3非贵金属催化剂成本低，但在使用过程中加氢和脱氢效率较低；4若用于燃料电池，加氢时压力较高的问题仍需解决。主要研究方向1提高低温下有机液体储氢介质的脱氢速率和效率；2研究更高效的催化剂和反应条件，降低脱氢成本；3在现有研究基础上，采用低温煤焦油中含量较高的多环芳烃作为原料；4采用非贵金属制备双金属或多金属催化剂，减少贵金属的使用量，从而降低催化剂成本。既可解决低温煤焦油高附加值利用问题又可得到大量的储氢介质，节约原料成本主要研究方向1提高低温下有机液体储氢介质的脱氢速率和效率；2研究更高效的催化剂和反应条件，降低脱氢成本；3在现有研究基础上，采用低温煤焦油中含量较高的多环芳烃作为原料；4采用非贵金属制备双金属或多金属催化剂，减少贵金属的使用量，从而降低催化剂成本。提高催化剂的活性和稳定性优化反应条件可实现储氢介质低成本化LOHC储氢技术有哪些优势呢？LOHC储氢技术是基于不饱和有机物与氢气进行可逆加氢和脱氢反应来实现氢的储存和释放。LOHC储氢工艺特点：性能稳定加氢后形成的液体有机氢化物安全性高储存方式与石油产品相似可以利用现有的设备进行储存和运输适合于长距离氢能的输送储氢含量储氢过程能量消耗储氢成本高低可综合考虑苯、甲苯→储氢密度高、储氢过程可逆、效果好，接近美国能源部对储氢系统的要求。LOHC储氢工艺特点：加氢过程放热反应脱氢过程吸热反应循环系统热效率较高LOHC储氢工艺特点：有效地减少热量损失加氢反应过程中释放出的热量可以回收作为脱氢反应中所需的热量整个循环系统的热效率提高

加氢脱氢设备较为复杂，操作费用较高LOHC载体反应温度较高脱氢效率较低催化剂易被中间产物毒化LOHC储氢工艺特点：日本千代田公司开发的基于TOL/MCH储氢体系的SPERA储氢技术工艺[6]千代田三菱商事三井物产日本邮船2020年3月，德国提出GETH2计划风能德国Hydrogenious公司开发的基于DBT/H18-DBT储氢技术工艺太阳能实现绿氢工业化生产并与下游应用领域连接，进而逐步打造覆盖全德的高效氢储运基础设施。该计划包括：可再生能源发电设施利用电解废热进行区域供热的高温热泵燃氢轮机LOHC存储和运输系统设施和加氢站LOHC技术的优势特殊压力安全要求很高温度下的储存、运输、加注不少领域大规模应用尚有制度、规范的空白，阻力较大。安全性可采用与石油、汽油相似的成熟管理办法并共享设施。《氢能未来》报告LOHCNH3国际氢气贸易和远程

氢气运输的最佳方式。2019年，国际能源署LOHC的主要问题LOHC储氢和脱氢过程成本较高，所需能量相当于氢能本身的35-40%；氢阳能源宜都一期1000吨项目年产值5000万计