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    領(lǐng)跑世界!國內(nèi)有機(jī)液態(tài)儲氫發(fā)展情況

    2023-06-21 來源:氫能觀察作者:李航 瀏覽數(shù):1163

    雖然我國已經(jīng)是世界上最大的氫氣生產(chǎn)國,但在氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)上仍然落后于歐洲。但有一項儲氫技術(shù)彎道超車,領(lǐng)跑世界,這就是有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)。

      雖然我國已經(jīng)是世界上最大的氫氣生產(chǎn)國,但在氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)上仍然落后于歐洲。但有一項儲氫技術(shù)彎道超車,領(lǐng)跑世界,這就是有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)。
     
    有機(jī)液態(tài)儲氫簡介
     
    原則上,每個不飽和化合物都可以進(jìn)行氫化從而吸收氫,有機(jī)液態(tài)儲氫(LOHC),是以某些烯烴、炔烴或芳香烴等含有不飽和碳健的液態(tài)有機(jī)物作為儲氫載體,通過發(fā)生一對一可逆反應(yīng)實現(xiàn)氫的儲存和釋放的技術(shù)。
     
     
    有機(jī)液態(tài)儲氫的重點在于有機(jī)物儲氫介質(zhì)的選擇,儲氫介質(zhì)的性能指標(biāo)包括儲氫性能、常溫下穩(wěn)定為液態(tài)、穩(wěn)定不易揮發(fā)、脫氫環(huán)節(jié)中不污染氫氣、低毒或無毒、循環(huán)次數(shù)多、成本較低等。
     
    常見的有機(jī)儲氫介質(zhì)有甲基環(huán)乙烷(MCH)、二芐基甲苯(DBT)等,從能耗、儲氫量、儲氫劑以及物性等方面考慮,芳烴特別是單環(huán)芳烴效果最佳。
     
     
    技術(shù)優(yōu)勢
     
    有機(jī)液態(tài)儲氫分為三個環(huán)節(jié):儲氫、運氫和脫氫,在每一環(huán)節(jié)都有一定的優(yōu)勢。
     
    儲氫方面,有機(jī)液態(tài)儲氫的儲氫量大,儲氫密度高。高壓儲氫和固態(tài)合金儲氫,儲氫密度高達(dá)60g/L,可逆儲氫量可達(dá)5.6wt%。
     
    運氫方面,有機(jī)液態(tài)儲氫運輸更加安全,適合長距離運輸。儲氫有機(jī)液體在常溫下呈液態(tài),可使用普通的管道或槽罐車運輸,到用戶端后采用類似汽油加注的泵送形式,整個過程成本較低,也不會產(chǎn)生氫氣損失。
     
    脫氫方面,脫氫相應(yīng)速度快,可做到氫氣即制即用,脫氫后所得氫氣純度較高。儲氫載體可重復(fù)使用,有機(jī)液態(tài)儲氫的具有高度可逆性,脫氫反應(yīng)裝置中,在一定溫度條件下發(fā)生催化脫氫反應(yīng),氫氣輸送至用氫端,脫氫后的液態(tài)載體回收再利用。
     
     
    技術(shù)難點
     
    機(jī)液態(tài)儲氫需要配備相應(yīng)的加氫、脫氫裝置,加氫和脫氫的條件都很苛刻,成本較高。
     
    脫氫時所需溫度偏高,如果沒有其他熱源,會導(dǎo)致整體效率降低,且容易發(fā)生副反應(yīng),導(dǎo)致氫氣純度不高。
     
    脫氫反應(yīng)所使用的的催化劑在高溫下容易失焦,且催化劑本身不夠穩(wěn)定,容易被中間產(chǎn)物毒化。
     
    在未來的研究中,提高低溫中脫氫效率,開發(fā)高活性、長壽命的催化劑,同時開發(fā)低成本、高儲氫密度的載體材料是主要發(fā)展方向。另外,還要充分利用廢熱這類廉價熱源, 降低脫氫成本。
     
    國內(nèi)外發(fā)展情況
     
    有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)最早可追溯到1975年,當(dāng)時首次提出利用甲苯等芳香化合物作為儲氫載體,實現(xiàn)氫氣的可逆存儲,開辟了儲氫技術(shù)研究的新方向。
     
    2017年12月26日,日本公布了《基本氫能戰(zhàn)略》,2020年,日本千代田公司利用甲基環(huán)乙烷作為儲氫載體,首次實現(xiàn)遠(yuǎn)洋氫運輸,年供給量將達(dá)到210噸。
     
    德國Hydrogenious Technologies,一直有獨特的有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù),主要研究方向為二芐基甲苯,該介質(zhì)具有不易燃易爆的特性。目前該公司正在德國多馬根建造世界上最大的有機(jī)液體儲氫技術(shù)工廠,計劃于2023年投產(chǎn)。
     
    目前國內(nèi)液態(tài)儲氫發(fā)展迅速,隨著有機(jī)液體儲氫技術(shù)的廣泛傳播,國內(nèi)多家企業(yè)也對有機(jī)液態(tài)儲氫進(jìn)行了布局與研究,近年來有多個項目開車。
     
    2016年9月,運用了有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)的“泰歌”號燃料電池客車驗證了有機(jī)液態(tài)儲氫與燃料電池汽車的適配性。
     
    2022年2月,中船712所自主研制的國內(nèi)首套120kW級氫氣催化燃燒供熱的有機(jī)液體供氧裝置完成調(diào)試,并實現(xiàn)與燃料電池系統(tǒng)匹配供氫。進(jìn)一步奠定在有機(jī)液體儲氫應(yīng)用研究方面的領(lǐng)先地位。
     
    2022年11月,中國化學(xué)科研院聯(lián)合天辰公司合作開發(fā)甲基環(huán)乙烷-甲苯有機(jī)液體儲氫技術(shù)取得重大突破,成功運行了國內(nèi)首套甲基環(huán)乙烷-甲苯有機(jī)液體儲氫中試示范裝置,攻克了液態(tài)有機(jī)物儲放氫的關(guān)鍵技術(shù)。
     
    2023年1月11日,由中化學(xué)建投、氫能效率等企業(yè)聯(lián)合打造的全球首套“常溫常壓有機(jī)液體儲氫加注一體化及氫能綜合利用項目”與上海市開車運行,標(biāo)志著我國有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)已具備工業(yè)化和商業(yè)化的條件,為我國能源體系綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供有生力量。
     
     
    國內(nèi)有機(jī)液態(tài)儲氫未來展望
     
    要發(fā)展有機(jī)液體儲氫技術(shù),政策支持與技術(shù)研發(fā)缺一不可。
     
    政策上,去年8月,遼寧省發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025年)》,其中提到要積極開展金屬儲氫、有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)新。12月,湖北省出臺了《支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干措施》,提到要重點推動有機(jī)液體儲氫技術(shù)創(chuàng)新。
     
    在儲氫技術(shù)方面,,常用有機(jī)液態(tài)儲氫載體有MCH、甲醇、甲酸等,如何選擇效率更高、能耗更低,儲氫量和成本合適的儲氫載體是當(dāng)前研究的重點,也是有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的前提。
     
    運氫方面,有機(jī)液態(tài)儲氫可在常溫常壓下液態(tài)輸運,可使用儲罐、槽車以及現(xiàn)有的成品油管道輸送系統(tǒng),但要對管道進(jìn)行適應(yīng)性改造,分析有機(jī)液體中氫氣的析出規(guī)律,避免管道損耗過快。
     
    脫氫是有機(jī)液態(tài)儲氫的核心技術(shù),解決脫氫能耗的難題、開發(fā)新的催化劑種類以填補(bǔ)國內(nèi)空白,是目前脫氫技術(shù)研究的主要方向。
     
    有專家表示,有機(jī)液態(tài)儲氫是否可以商業(yè)化應(yīng)用,要取決于技術(shù)迭代速度能否快于其他儲氫手段,以及降本速度能否快于低溫液態(tài)儲氫。
     
    綜合來看,有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)依然是最具發(fā)展前景的氫能儲運技術(shù)之一,常溫常壓下儲運以及低危險性是技術(shù)的重要優(yōu)勢,隨著技術(shù)的成熟,對氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也起到推動作用。
     
    閱讀上文 >> 一圖了解氫能應(yīng)用領(lǐng)域
    閱讀下文 >> 氫沄新能源自主研發(fā)120kW與150kW燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)正式發(fā)布

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