液体有机氢化物储氢材料.doc

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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。氢能源是一种來源丰富、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屮；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，其屮，新能源汽车产业作为七大产业之一被单列出來，而氢能源动力汽车

2、因其节能环保的明显优势成为新亮点。氢能体系主要色括•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H前氢能应用的主要技术障碍。所有元索屮氢的重量最轻，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°C时，可以为液体，密度70g/L,仅为水的十五分Z—。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%z而且体积储氢密度也要求大于40kg/n?。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/m3oH前,报

3、道较多的储氢方法主要有低温液态储氢、高压气态储氢、金属合金储氢、碳材料吸附储氢、化学氢化物储氢和金展有机骨架材料（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，寻找高效低成本且乂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小发挥重要作用。2研究内容不饱和芳炷与对应氢化物（环烷性），如苯环己烷、甲基苯

4、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，在C-H键断裂的同时不影响C—C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H的，实现可逆储氢的H的。这里，通过化学键的加氢反应实现氢的储存，通过c—H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。cyclohexanebenzene■:hydrogenolysist:hydrocrakingi♦TtoformCrC5productsCn►C1toC亦+coke图1以环己烷为代表的反应框图

5、+3H2AHe=+205.9kJ/mol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，而且有可能因为结俵而造成反应器堵塞。还有，脱氢过程也可能发生副反应如氢解反应，使环状结构的氢化物转化为C1-C5的低分子有机物。因此，实现可逆循环利用环烷姪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

6、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研究冃标以环己烷、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50kg/m3o4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

7、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，在用电高峰期吋再加以释放。H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，如屮国石油大学、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屮在化学材料上的制备上，整个脱氢加氢过程屈于在化学催化剂影响下的化学反应。