[发明专利]一种有机液体高转化率的高纯氢气的制备方法

说明书

本发明涉及氢能领域，公开了一种有机液体高转化率的高纯氢气的制备方法，包括：使有机液体储氢原料与脱氢催化剂接触反应，得到含有氢气的脱氢反应产物；所述脱氢催化剂的载体组合物包括氧化铝和改性金属氧化物；有机液体储氢原料与脱氢催化剂接触反应的反应温度为250～400℃；(2)将脱氢反应产物冷却，得到液体产物和富氢气体产物，收集液体产物；(3)使富氢气体与储氢合金接触，得到含氢合金，收集未吸附的气体，所述储氢合金为镁系A₂B型储氢合金；(4)加热含氢合金，释放氢气，得到纯度≥99.999的高纯氢气。本发明提供的方法不仅能够生产高纯氢气，获得纯度在99.999％以上的氢气。

技术领域

本发明涉及氢能领域，具体涉及一种有机液体高转化率的高纯氢气的制备方法。

背景技术

随着社会的进步、工业的发展和人们物质生活水平的提高，能源的需求也与日俱增。由于目前使用的能源主要来自化石燃料，如煤、石油和天然气等，而其不可避免地污染环境，再加上其储量有限，所以寻找可再生的绿色能源追在眉睫。氢气作为可再生能源，不仅能效高，而且几乎不产生废弃物，发展氢气有望成为提高能效，降低石油消费、改善生态环境、保障能源安全的重要途径，那么可持续、高效率的规模制氢技术的开发，已成为氢能时代的迫切需求。

利用氢气为燃料电池充电，可以将氢气存储起来，直接通过燃料电池转换为电能。与传统燃用汽油或柴油的汽车相比，采用氢燃料电池装置的汽车能量转化效率高达60-80％，为普通汽油或柴油内燃机的2-3倍；该电池装置污染少，噪音小，电池组装可大可小，使用灵活方便。但是，氢能利用需要解决以下三个问题：氢的获取、储运和应用，而氢的储运则是氢能应用的关键。氢在通常条件下以气态形式存在，且易燃、易爆、易扩散，使得人们在实际应用中要优先考虑氢储存和运输中的安全、高效和无泄漏损失问题，这就给储存和运输带来很大的困难。氢作为一种燃料，必然具有分散性和间歇性使用的特点，因此必须解决储存和运输问题。实际应用要求储氢技术具有储氢密度高(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、使用方便、能耗少、安全可靠等特性。

现有的燃料电池加氢站一般为外供氢加氢站。外供氢加氢站采用工业副产氢气进行提纯，并将提纯后的氢气采用高压气态进行存储。然而，工业副产氢气一般需要从生产场地通过高压气态运输到加氢站，氢气运输成本较高，且长距离运输也存在一定的交通安全隐患；对工业副产氢气进行提纯的成本较高；采用高压气态存储氢气，储氢罐成本高，占地面积大，也存在较大的安全隐患。综上所述，现有的燃料电池加氢站占地面积大，建设成本高，且具有较大的安全隐患。另外，正在开发的电解水来制造氢，储存于储氢罐中，供给在燃料电池汽车上的储氢容器。根据这样的系统，需要大量的电力，制氢效率低。有研究分析得出，电解水制氢的生产消耗构成中，原材料(主要为电费投入)占比高达81.9％，致使水电解制氢在整体制氢市场所占份额很小。

如果能够将氢分子吸附在某种载体上，实现常温常压下的安全储存，待使用时，能将氢在温和条件下，可控地释放，则可有效地、安全使用氢能。因此，全球主要的工业国家都在研发基于常温常压的液态有机储氢技术。以德国为例，开发的液态有机储氢技术能够实现较温和条件下的吸、放氢循环，但释放的氢气时含有毒害燃料电池的副产物气体产生，同时存在容量低及使用不方便等重要缺陷。

目前，工业上对于氢气的纯度要求越来越高，在化工行业中，石油精制需要通过加入氢除去硫，在精制过程中为防止催化剂中毒而要求氢气纯度达到99.99％以上。在电子工业中，多晶硅的制备与外延工艺需要用到氢，对氢的纯度要求极高，即使掺入微量杂质，也会引起半导体的表面特性发生变化；离子管、激光管和氢闸管等各种电子管对填充气体的纯度有更高要求，例如制造显像管时使用的氢气纯度超过99.99％。在玻璃行业中，为了防止浮法玻璃成型设备中熔融的锡液被氧化，需要将锡槽密封，连续不断地送入纯净的氢氮混合气，其中，需要的氢气纯度为99.999％；在能源工业中，质子交换膜燃料电池使用的原料氢中的CO和SO₂的含量都低于ppm级。