[发明专利]一种提高氢气水合物稳定性的方法

说明书

本发明公开一种提高氢气水合物稳定性的方法。该方法包括以下步骤：(1)将冰粉置于反应釜中，密封反应釜，通过冷浴控制反应釜温度，通入氢气，当反应釜压力达到指定压力时，停止通氢气，待反应釜内压力下降并稳定后，氢气水合物生成；(2)通过压缩装置将合成的氢气水合物压缩成特定形状，向反应釜中注入水，并加入客体物质，待氢气水合物外表面覆盖一层水合物壳后，降低反应釜压力，在低压下进行保存。本发明所述方法的优点包括操作简单；保存条件温和，保存温度可以在冰点以上；水合物内部以氢气水合物为主，储气量高。

技术领域

本发明属于水合物储运氢气领域，具体涉及一种提高氢气水合物稳定性的方法。本发明可以实现水合物高压储氢，低压保存的技术路线，此方法提高氢气水合物的稳定性，为水合物储氢后续的保存运输提供了思路。

背景技术

氢能作为清洁高效的二次再生能源，目前被许多人认为是未来的一种可替代煤、石油、天然气等化石燃料的“绿色能源”。氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视，“氢能经济(hydrogen economy)”时代成为必然趋势。氢能的开发利用包括氢的生产、应用、储存及运输四个方面，氢的生产与应用技术已较为成熟，而氢的储存与运输是制约氢能发展的重要环节。目前缺乏实用的氢储存方法与技术，这极大地阻碍了氢燃料的使用。因此，安全高效的储存氢气成为重点研究课题。

目前常用的储氢技术主要包括物理储氢、化学储氢、吸附储氢以及水合物储氢。物理储氢指不用储氢介质，仅通过改变条件来提高储氢密度的技术，主要包括高压气态储氢和低温液态储氢。高压气态储氢利用氢气密度小的特点，在高压条件将氢气压缩至高密度气态进行储运，存在一定危险因素。低温液态储氢利用氢气在高压、低温下液化体积密度显著增大的特点进行储存。不过维持低温条件需要较高的能量，成本较高。化学储氢指储氢介质和氢气反应生成化合物来保存氢气，包括有机液体储氢、液氮储氢、无机物储氢等。由于化学物质与氢气反应后的高稳定状态，使得氢气的释放异常困难，需配备相应的脱氢装置，成本较高；此外，化学物质的使用也会带来环境污染问题。吸附储氢主要包括金属合金吸附、碳质材料吸附以及金属框架物吸附等，吸附材料成本较高。

水合储氢技术是一种新型的储氢技术，其是储存和运输最环保的方式，该方法分解动力学非常快，分解水合物晶格所需的能量非常小。通过提高水合物系统的温度或降低其压力，氢很容易被释放出来。其次，它是一种非常廉价的技术，安全性高，没有负面环境影响。此外，它的储氢量也比较可观，处理成本和能耗低，这使得它更具成本效益。水合储氢可能存在一个优于其他方式储氢的特点，即在高压合成水合物之后，其保存不一定需要一直保持合成时的压力。因此，可以采取高压储氢，低压保存的技术路线，此路线可以使储存系统简单化，无需增加额外压缩设备，减少储罐成本，提高运输氢气的安全性，另外使用时放氢速率可控，这不管是对于地下存储氢气、运输氢气、车载使用都是非常有益，极具发展前景。

本发明提出了一种提高氢气水合物稳定性的方法，此方法首先在高压条件下合成氢气水合物，然后在氢气水合物外表面形成一层稳定性更高的水合物壳。一方面，水合物壳的稳定性优于氢气水合物的稳定性，包覆在氢气水合物表面能够阻碍氢气水合物分解，提高氢气水合物的结构稳定性，此方法可以实现氢气水合物在冰点以上的保存；另一方面，水合物内部以氢气水合物为主，储气量高。

发明内容

本发明的目的在于克服氢气水合物在温和条件下结构难以稳定的缺点，提供一种提高氢气水合物稳定性的方法。本发明可以提高氢气水合物的稳定性，使氢气水合物在相对温和的条件下长时间保存。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提出一种提高氢气水合物稳定性的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将冰粉置于反应釜中，密封反应釜，通过冷浴控制反应釜温度，通入氢气，当反应釜压力达到指定压力时，停止通氢气，待反应釜内压力下降并稳定后，氢气水合物生成。