液體有機氫化物儲氫材料

1、液態(tài)有機氫化物儲氫技術(shù)名稱：液態(tài)有機氫化物儲氫技術(shù)1研究背景隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類正面臨著如何滿足能源快速需要的同時，而不進一步耗竭、破環(huán)我們生存環(huán)境的重大問題。氫能源是一種來源豐富、清潔、高效、用途廣泛的“綠色能源”，將氫作為能量載體儲存起來，被認為是解決能源問題的最佳方案。近年來，氫能的開辟和利用受到美、日、歐等發(fā)達國家的高度重視，大量資金已投入到氫能開辟和利用的探索中；日前，我國國務(wù)院常務(wù)會議討論通過了《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興

2、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確了七大新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，其中，新能源汽車產(chǎn)業(yè)作為七大產(chǎn)業(yè)之一被單列出來，而氫能源動力汽車因其節(jié)能環(huán)保的明顯優(yōu)勢成為新亮點。氫能體系主要包括氫的生產(chǎn)、儲存和運輸、應(yīng)用三個環(huán)節(jié)，而氫能的儲存是關(guān)鍵，也是目前氫能應(yīng)用的主要技術(shù)障礙。所有元素中氫的重量最輕，在標準狀態(tài)下，它的密度為0.0899gL，為水的密度的萬分之一。在252.7℃時，可以為液體，密度70gL，僅為水的十五分之一。所以氫氣可以儲存，但是很難高密度的儲存。

3、國際能源署規(guī)定實用的儲氫系統(tǒng)其質(zhì)量儲氫密度必須達到5wt%而且體積儲氫密度也要求大于40kgm3。美國能源部（DOE）提出的車載氫源的質(zhì)量儲氫密度和體積儲氫密度分別為6.5wt%和62kgm3。目前報道較多的儲氫方法主要有低溫液態(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫、金屬合金儲氫、碳材料吸附儲氫、化學(xué)氫化物儲氫和金屬有機骨架材料（MOFs）儲氫等方法。這些方法都取得了一定進展但還需要從質(zhì)量儲氫密度、體積儲氫密度、能量效率、安全、成本等方面進一步考慮。因此

4、，尋找高效低成本且又能規(guī)?；玫膬浞椒ň统蔀殛P(guān)鍵。近年來，基于化學(xué)反應(yīng)法的液體有機氫化物儲氫技術(shù)以其儲氫量大、能量密度高、液態(tài)儲運安全方便等優(yōu)點引起了很多國家的關(guān)注，該技術(shù)被認為是液化或者高壓儲氫的替代方法，有望在未來氫能儲運中發(fā)揮重要作用。2研究內(nèi)容不飽和芳烴與對應(yīng)氫化物（環(huán)烷烴），如苯環(huán)己烷、甲基苯甲基環(huán)己烷等有機物可以在不破壞碳環(huán)的主體結(jié)構(gòu)下加氫和脫氫，這是結(jié)構(gòu)非敏感的反應(yīng)，在C—H鍵斷裂的同時不影響C—C骨架的結(jié)構(gòu)而且反應(yīng)是

5、可逆的。通過進一步提高脫氫轉(zhuǎn)化率和選擇性以達到循環(huán)利用儲氫介質(zhì)的目的，實現(xiàn)可逆儲氫的目的。這里，通過化學(xué)鍵的加氫反應(yīng)實現(xiàn)氫的儲存，通過C—H鍵斷裂的脫氫反應(yīng)實現(xiàn)氫的釋放。圖1為以環(huán)己烷為代表的液體有機氫化物儲氫反應(yīng)框架圖。圖1以環(huán)己烷為代表的反應(yīng)框圖該技術(shù)的瓶頸是如何開發(fā)高轉(zhuǎn)化率、高選擇性和穩(wěn)定性的脫氫催化劑。脫氫反應(yīng)是強吸熱的非均相反應(yīng)需要在低壓高溫非均相條件下反應(yīng)，脫氫催化劑在高溫條件下容易發(fā)生孔結(jié)構(gòu)破壞、結(jié)焦失活等現(xiàn)象，不僅其活性

6、隨著反應(yīng)的進行而降低，而且有可能因為結(jié)焦而造成反應(yīng)器堵塞。還有，脫氫過程也可能發(fā)生副反應(yīng)如氫解反應(yīng)，使環(huán)狀結(jié)構(gòu)的氫化物轉(zhuǎn)化為C1—C5的低分子有機物。因此，實現(xiàn)可逆循環(huán)利用環(huán)烷烴用于儲氫的關(guān)鍵在于脫氫過程。如何減少貴金屬催化劑的使用，降低脫氫催化劑的成本，同時使催化劑具有高轉(zhuǎn)化率、高穩(wěn)定性、抗結(jié)焦失活、可循環(huán)利用等特性，就成為這一技術(shù)的關(guān)鍵所在。同時，由于該反應(yīng)是強吸熱的非均相反應(yīng)，受平衡限制，因而還需選擇合適的反應(yīng)模式，優(yōu)化反應(yīng)條件，

7、以解決傳熱和傳質(zhì)問題。3研究目標以環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、苯、甲苯等作為液體有機儲氫材料，開發(fā)性能優(yōu)良、經(jīng)濟適用的的脫氫催化劑，達到高效、低溫、長壽命的效果；液體有機儲氫材料的儲氫量高于6wt%，儲氫密度高于50kgm3。4應(yīng)用方向1）利用液體氫化物儲氫為汽車提供燃料，此功能燃料具有來源廣泛、燃燒時無有害物質(zhì)釋放等優(yōu)點。該應(yīng)用設(shè)想在1980年由Taube提出，并通過了分析、論證。2）我國水電資源分布不均，用電高峰時間不同，可利用液體氫化物儲

8、氫材料將用電低峰期的電能以氫能的形式儲存起來，在用電高峰期時再加以釋放。目前有機氫化物儲氫技術(shù)吸、放氫工藝復(fù)雜，有機化合物循環(huán)利用率低，釋氫效率（特別是低溫釋氫效率）還有待提高，還有許多技術(shù)問題尚未解決，但是，此類材料儲氫量大、能量密度高、儲運安全方便等優(yōu)點，因此被認為在未來規(guī)模化儲運氫能方面有廣闊的發(fā)展前景。國內(nèi)多家高校，如中國石油大學(xué)、浙江大學(xué)等，在該儲氫材料方向上已有相關(guān)研究，所里可與高校進行合作，也可利用自身科研優(yōu)勢進行獨立研究