[发明专利]一种氢浆材料及其动态脱氢反应系统

说明书

本发明提出一种氢浆材料及其动态脱氢反应系统，采用螺旋管式反应器改善和提高氢浆材料与催化剂的接触界面形态及接触时间，通过氢浆材料循环流动动态脱氢的方式实现提升脱氢效率的目的；通过流动性的传热介质和螺旋管式反应装置解决了动态脱氢反应过程稳定性不足的问题。

技术领域

本发明涉及氢能与储氢材料领域，具体涉及一种氢浆材料及其动态脱氢反应系统。

背景技术

氢浆储氢技术是将有机液体储氢技术和固态储氢技术相结合，制备具有流动性的储氢浆液，通过储氢材料和氢气发生可逆的加/脱氢反应，来实现氢气的储存和释放。储氢浆液能够实现常温常压高密度的氢储运，可广泛应用于长距离的氢能储运和大规模的氢储能系统，在氢能和化工等领域应用场景十分广阔。

氢浆较低的脱氢效率是阻碍其发展的难点，其脱氢通常需要在低压高温下进行，反应效率较低，较易产生副反应，从而产生积碳效应导致催化剂失活，提升氢浆中有机储氢液体脱氢反应效率是亟待解决的关键问题。

目前，提升有机液体脱氢效率常用贵金属催化剂，专利CN111054382A公开一种用于有机液体储氢材料脱氢反应的催化剂及其制备方法，该发明采用催化剂为包含铂系元素或其氧化物的催化剂，以解决现有技术中存在的脱氢反应过程中抗积碳能力不佳、积碳量较大的问题。专利CN112237936A公开一种有机液体储氢材料脱氢反应催化剂，该发明将贵金属和石墨烯相结合，着力于解决传统气相脱氢技术中存在的反应温度高、催化剂失活快、使用膜反应导致的操作成本高、设备投资大、不易维护等问题，提供一种高稳定性液相脱氢催化剂及其制备方法，该方法用于有机液体储氢材料脱氢反应时，可以在液相条件下活化碳氢键，并且能阻止贵金属的迁移聚集，可大幅提高催化剂的稳定性。虽然上述两种方法均实现了有机液体储氢材料的脱氢反应，但贵金属催化剂的使用极大增加了有机液体在氢能领域应用的成本。

氢浆材料无论是应用于氢储运还是氢储能，最终都需要在用氢场所将氢以氢气形式释放出来，因此，开发高效的氢浆材料动态脱氢反应系统也是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种动态氢浆脱氢反应系统，采用螺旋管式反应器改善和提高氢浆材料与催化剂的接触界面形态及接触时间，通过氢浆材料循环流动动态脱氢的方式实现提升脱氢效率的目的；通过流动性的传热介质和螺旋管式反应装置解决了动态脱氢反应过程稳定性不足的问题。

本发明提供一种加氢态氢浆材料制备方法，包括，

第一步，将氢浆材料加入到高压反应釜中，然后对高压反应釜进行抽真空和通氢气往复操作，去除高压反应釜内的气体杂质和痕量水分，最后保持反应釜真空状态，优选往复操作为3～5次；

第二步，将抽真空后的高压反应釜加热至150～300℃，通入1～10MPa的氢气，控制反应釜搅拌速度，进行加氢反应，直至氢浆材料加氢饱和，优选，加热温度220～290℃，氢气压力4～8MPa，搅拌速度600～1200rpm。

其中，所述氢浆材料包含固体储氢材料，其包括的金属组分为镁、镍、镧三种元素中的一种或几种。

其中，以质量份数计，镁粉为50～95份，镧镍合金粉～50份，优选，镁粉为65～85份，镧镍合金粉15～35份。

其中，所述固体储氢材料制备方法为：

将镁粉和镧镍合金粉机械混合后，进行氢化球磨反应，得到固体金属氢化物储氢材料；所述氢化球磨反应的条件为：氢气压力为1～5MPa、球料比为10:1～120：1、球磨转速为200～1000rpm、球磨时间为1～24h，优选，氢气压力为3～4.5MPa、球料比为90:1～110：1、球磨转速为400～800rpm、球磨时间为7～10h。