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1、液态有机氢化物储氢技术名称：液态有机氢化物储氢技术 1 研究背景 随着经济的快速发展，人类正面临着如何满足能源快速需要的同时，而不 进一步耗竭、破环我们生存环境的重大问题。氢能源是一种来源丰富、清洁、 高效、用途广泛的“绿色能源” ，将氢作为能量载体储存起来，被认为是解决能 源问题的最佳方案。近年来，氢能的开辟和利用受到美、日、欧等发达国家的 高度重视，大量资金已投入到氢能开辟和利用的探索中；日前，我国国务院常 务会议讨论通过了“十二五”国家战略性新兴产业发展规划 ，明确了七大新 兴产业的发展方向，其中，新能源汽车产业作为七大产业之一被单列出来，而 氢能源动力汽车因其节能环保的明显优势成为新亮
2、点。 氢能体系主要包括氢的生产、储存和运输、应用三个环节，而氢能的储存 是关键，也是目前氢能应用的主要技术障碍。所有元素中氢的重量最轻，在标 准状态下，它的密度为 0.0899g/L，为水的密度的万分之一。在-252.7时，可 以为液体，密度 70g/L，仅为水的十五分之一。所以氢气可以储存，但是很难高 密度的储存。国际能源署规定, 实用的储氢系统其质量储氢密度必须达到 5wt%, 而且体积储氢密度也要求大于 40kg/m3。美国能源部（DOE）提出的车载氢源的 质量储氢密度和体积储氢密度分别为 6.5wt%和 62kg/m3。目前,报道较多的储氢 方法主要有低温液态储氢、 高压气态储氢、金属
3、合金储氢、碳材料吸附储氢、 化学氢化物储氢和金属有机骨架材料（MOFs）储氢等方法。这些方法都取得了 一定进展, 但还需要从质量储氢密度、体积储氢密度、能量效率、安全、成本 等方面进一步考虑。因此，寻找高效低成本且又能规模化利用的储氢方法就成 为关键。近年来，基于化学反应法的液体有机氢化物储氢技术以其储氢量大、 能量密度高、液态储运安全方便等优点引起了很多国家的关注，该技术被认为 是液化或者高压储氢的替代方法，有望在未来氢能储运中发挥重要作用。 2 研究内容 不饱和芳烃与对应氢化物（环烷烃） ，如苯环己烷、甲基苯甲基环己烷等有 机物可以在不破坏碳环的主体结构下加氢和脱氢，这是结构非敏感的反应，
4、在C H 键断裂的同时不影响 CC 骨架的结构,而且反应是可逆的。通过进一步提高脱氢转化率和选择性以达到循环利用储氢介质的目的，实现可逆储氢的 目的。这里，通过化学键的加氢反应实现氢的储存，通过 CH 键断裂的脱氢 反应实现氢的释放。图 1 为以环己烷为代表的液体有机氢化物储氢反应框架图。图 1 以环己烷为代表的反应框图 该技术的瓶颈是如何开发高转化率、高选择性和稳定性的脱氢催化剂。脱 氢反应是强吸热的非均相反应, 需要在低压高温非均相条件下反应，脱氢催化 剂在高温条件下容易发生孔结构破坏、结焦失活等现象，不仅其活性随着反应 的进行而降低，而且有可能因为结焦而造成反应器堵塞。还有，脱氢过程也可
5、 能发生副反应如氢解反应，使环状结构的氢化物转化为 C1C5 的低分子有机物。 因此，实现可逆循环利用环烷烃用于储氢的关键在于脱氢过程。如何减少贵金 属催化剂的使用，降低脱氢催化剂的成本，同时使催化剂具有高转化率、高稳 定性、抗结焦失活、可循环利用等特性，就成为这一技术的关键所在。同时， 由于该反应是强吸热的非均相反应，受平衡限制，因而还需选择合适的反应模 式，优化反应条件，以解决传热和传质问题。 3 研究目标 以环己烷、甲基环己烷、苯、甲苯等作为液体有机储氢材料，开发性能优 良、经济适用的的脱氢催化剂，达到高效、低温、长寿命的效果；液体有机储 氢材料的储氢量高于 6wt%，储氢密度高于 50
6、kg/m3。 4 应用方向1）利用液体氢化物储氢为汽车提供燃料，此功能燃料具有来源广泛、燃烧 时无有害物质释放等优点。该应用设想在 1980 年由 Taube 提出，并通过了分析、 论证。 2）我国水电资源分布不均，用电高峰时间不同，可利用液体氢化物储氢材 料将用电低峰期的电能以氢能的形式储存起来，在用电高峰期时再加以释放。目前有机氢化物储氢技术吸、放氢工艺复杂，有机化合物循环利用率低， 释氢效率（特别是低温释氢效率）还有待提高，还有许多技术问题尚未解决， 但是，此类材料储氢量大、能量密度高、储运安全方便等优点，因此被认为在 未来规模化储运氢能方面有广阔的发展前景。国内多家高校，如中国石油大学、 浙江大学等，在该储氢材料方向上已有相关研究，所里可与高校进行合作，也 可利用自身科研优势进行独立研究，因为该科研主体主要集中在化学材料上的 制备上，整个脱氢加氢过程属于在化学催化剂影响下的化学反应。
