一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法技术

本发明专利技术公开了一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法，所述有机液体材料由储氢原料A和储氢原料B组成，其中储氢原料A为苄基甲苯、二苄基甲苯中的一种或两种，且二苄基甲苯的质量含量不超过80％，储氢原料B为萘、1

【技术实现步骤摘要】
一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法


[0001]本专利技术涉及氢能
，具体涉及一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法。

技术介绍

[0002]氢气是一种清洁的能源载体，可以被广泛应用于氢燃料电池、氢气冶炼、化工生产等过程。氢气不是一次能源，必须通过一次能源直接或者间接生产。大部分情况下，能源生产地点与消费地点是分离的。如何将生产出来的氢气资源储存并安全运送到消费地点是氢能产业链的一个难点。目前氢气储存的方法中相对而言较有前景的大致有以下几种：(1)使用高压气瓶储存高压氢气；(2)使用低温容器储存液体氢气；(3)使用金属或金属合金将氢气转化为金属氢化物的形式储存；(4)使用有机液体载氢体将氢气通过加氢反应储存。其中通过有机液体载氢体的方式来实现氢气储存的技术路线具有体积与质量储氢量较高、原料体系与现有的油品运输系统兼容性好的有点，受到了科研人员与产业人员的广泛重视。
[0003]CN 112194098 A公开了一种有机液体储氢组分，由高熔点组分和低熔点溶剂组分组成，其中高熔点组分为萘、吲哚中的至少一种，低熔点组分为十氢萘、全氢吲哚、喹啉中的一种。该液体物料体系的主要优点是低温性较好，储氢量较大。然而，该专利技术者吲哚、喹啉都是恶臭性、含氮类物质，生物毒性不明，很难大规模推广使用。同时，低熔点组分中如果使用十氢萘或者全氢吲哚，由于这些都是饱和化合物，必然损失储氢量；如果使用喹啉，系统将具有较好低温性，但是整个物料系统的环境友好性将大大降低。
[0004]CN 113501490 A公开了一种甲基吲哚类有机液体储氢材料，相关材料具有常温下为液体，储氢量较高的优点；然而取代基吲哚类化合物价格较高，难以大规模应用，同时其生物毒性不明；尽管原料体系常温下为液态，但是总体粘度还是较大，不方便液体储运以及反应；另一方面，该专利技术所公开的催化剂中，必须使用贵金属催化剂，因此催化剂成本必然较高。
[0005]CN 109704274 A公开了一种含芳香基石油或煤基石油馏分的有机液体储氢原料体系，并通过两类馏分体系混合得到。该储氢原料体系存在成本不高，来源方便，常温为液体的优点。然而相关材料储氢过程所需条件较苛刻，如温度在于200～500℃，压力最高可达20MPa。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法，原料成本较低，可以规模化，同时具有低温液态性质，储氢过程催化剂成本也较低，储氢量较大，储氢条件相对温和的优点。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种储氢用有机液体材料，由储氢原料A和储氢原料B组成，其中储氢原料A为苄基甲苯、二苄基甲苯中的一种或两种，且二苄基甲苯的质量含量不超过80％，储氢原料B为萘、
1
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甲基萘、2
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甲基萘中的一种或多种，所述储氢原料A与储氢原料B的质量配比为0.5～10。
[0009]一种催化储氢体系，包括储氢用有机液体材料和储氢反应催化剂，所述储氢反应催化剂为负载型金属催化剂，包含催化剂载体和催化剂活性金属组分。
[0010]所述储氢反应催化剂为多孔性颗粒，其颗粒度为10～300目。
[0011]所述催化剂载体为多孔性氧化铝、多孔性二氧化硅、多孔性二氧化钛、分子筛、活性炭、拟薄水铝石中的一种或几种任意比例的混合物，所述催化剂活性金属组分包含镍、铜金属组分中的一种或两种，以及钌、钯、铂三种金属组分中的一种或多种。
[0012]以活性金属元素总质量计算，所述催化剂活性金属组分负载量占整个所述储氢反应催化剂质量的5.0％～30.0％，其中钌、钯与铂三种金属的总负载量占整个所述储氢反应催化剂质量的0.3～2.5％。
[0013]所述储氢反应催化剂采用如下方法制备：
[0014]将活性金属组分的金属前驱体配制成水溶液，并用该水溶液浸渍多孔性的催化剂载体，而后将浸渍后的催化剂载体进行烘干，并先后于200～600℃温度下在空气中焙烧，于200～650℃温度下在氢气中还原，将活性金属组分以还原态形式固定在催化剂载体表面，制得储氢反应催化剂。
[0015]金属钌前驱体为醋酸钌、草酸钌、乙酰丙酮钌中的一种或者多种混合物；
[0016]金属钯前驱体为醋酸钯、草酸钯、乙酰丙酮钯中的一种或者多种混合物；
[0017]金属铂前驱体为乙酰丙酮铂、草酸铂钾中的一种或者两种混合物；
[0018]金属铜前驱体为硝酸铜、硫酸铜中的一种或者两种混合物；
[0019]金属镍前驱体为硝酸镍、硫酸镍、乙酰丙酮镍中的一种或者多种混合物。
[0020]金属铜前驱体和金属镍前驱体的浸渍操作应在金属钌前驱体、金属钯前驱体和金属铂前驱体浸渍操作之前。
[0021]所述储氢反应催化剂的比表面积在10～900m2/g。
[0022]一种基于催化储氢体系的储氢方法，包括以下步骤：以储氢用有机液体材料为原料，在反应温度100～300℃，反应系统压力0.5～10.0MPa条件下，通过反应器将原料和氢气与储氢反应催化剂接触，实现加氢反应。
[0023]所述反应器选用固定床反应器时，将储氢反应催化剂固定在固定床反应器床层中，储氢用有机液体材料和氢气从反应器的反应管入口同时流过催化剂床层，进行加氢反应。
[0024]以质量空速表示，储氢用有机液体材料的流速为0.3～30h
‑1，氢气的质量流速是储氢用有机液体材料质量流速的0.02～0.7倍。
[0025]所述反应器选用釜式反应器时，将有机液体储氢材料与储氢反应催化剂按质量配比(2～30)：1在釜式反应器中混合，通过搅拌器搅拌进行加氢反应。
[0026]所述搅拌器搅拌速率为50～1200转/分钟，反应时间为0.5～20h。
[0027]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0028]A、本专利技术中储氢用有机液体材料采用储氢原料A和储氢原料B混合而成，其中储氢原料A的主要作用为：提储氢气给体，并作为储氢物料体系主要组分，保证整个储氢物料体系在添加规定量的储氢原料B后，仍可以使得整个储氢物料体系在反应前，以及任意反应进度上都处于常温(25℃)液态，物料具有较好的流动性，常温下物料粘度不超过50mPa*s。储
氢原料B的主要作用为：提储氢气给体，且其理论储氢量大于储氢原料A，使得整个储氢物料体系的理论储氢量相对于储氢原料A而言进一步提高。如果未添加储氢原料B，仅靠储氢原料A，最多可储氢的量，即原料A的理论储氢上限为6.19％。储氢量的提升对于增加系统能量密度，进而增加潜在产品的单位质量价值具有重要意义。
[0029]B、本专利技术中储氢反应催化剂是针对选择的储氢用有机液体材料而匹配设计的，本专利技术中所选择催化剂的主要作用为，实现储氢原料A和储氢原料B在同一个反应条件区间内，可以同时实现高转化率的加氢反应，从而实现总体上的高储氢量。由于储氢原料B相对于储氢原料A具有更强芳香性，更容易吸附在催化金属活性组分表面，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储氢用有机液体材料，其特征在于，由储氢原料A和储氢原料B组成，其中储氢原料A为苄基甲苯、二苄基甲苯中的一种或两种，且二苄基甲苯的质量含量不超过80％，储氢原料B为萘、1
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甲基萘、2
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甲基萘中的一种或多种；所述储氢原料A与储氢原料B的质量配比为0.5～10。2.一种催化储氢体系，其特征在于，包括储氢用有机液体材料和储氢反应催化剂，所述储氢反应催化剂为负载型金属催化剂，包含催化剂载体和催化剂活性金属组分。3.根据权利要求2所述的催化储氢体系，其特征在于，所述储氢反应催化剂为多孔性颗粒，其颗粒度为10～300目。4.根据权利要求3所述的催化储氢体系，其特征在于，所述催化剂载体为多孔性氧化铝、多孔性二氧化硅、多孔性二氧化钛、分子筛、活性炭、拟薄水铝石中的一种或几种任意比例的混合物，所述催化剂活性金属组分包含镍、铜金属组分中的一种或两种，以及钌、钯、铂三种金属组分中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的催化储氢体系，其特征在于，以活性金属元素总质量计算，所述催化剂活性金属组分负载量占整个所述储氢反应催化剂质量的5.0％～30.0％，其中钌、钯与铂三种金属的总负载量占整个所述储氢反应催化剂质量的0.3～2.5％。6.根据权利要求5所述的催化储氢体系，其特征在于，所述储氢反应催化剂采用如下方法制备：将活性金属组分的金属前驱体配制成水溶液，并用该水溶液浸渍多孔性的催化剂载体，而后将浸渍后的催化剂载体进行烘干，并先后于200～600℃温度下在空气中焙烧，于200～650℃温度下在氢气中还原，将活性金属组分以还原态形式固定在催化剂载体表面，制得储氢反应催化剂。7.根据权利要求6所述的催化储氢体系，其特征在于，金属钌...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪正鹏，商红岩，林旭锋，赵世栋，
申请(专利权)人：北京东方红升新能源应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：