[发明专利]储氢材料、储氢组合物及应用、氢气存储及脱附方法

说明书

本发明提供一种储氢材料、氢气存储及脱附方法。本发明所提供的储氢材料包括式I所示化合物：其中，R包括氢或甲基，其储氢容量可达7.2wt％，满足氢能存储领域对储氢材料的储氢容量需求，同时其热稳定性良好，在‑40～250℃范围内均为液态，可以在加氢和脱氢过程中保持液体状态，以维持良好的加氢、脱氢反应效率，具有实用性及良好应用前景。本发明提供的氢气存储及脱附方法可在较低温度下实现氢气的存储和脱附，解决加氢、脱氢温度过高而导致的材料分解、耗能高、催化剂失活等问题。

技术领域

本发明属于液态有机储氢技术领域，设计一种储氢材料、储氢组合物及应用、氢气存储及脱附方法；具体涉及一种储氢材料及其应用、一种储氢组合物及其应用、一种氢气存储及脱附方法。

背景技术

氢的燃烧热值高，燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源之一，因此发展氢能是实现双碳目标的重要选择。氢气的储存是链接制氢与用氢两端的桥梁，是实现氢能规模利用的瓶颈技术之一。目前，氢的主要存储方式包括：高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和液态有机储氢。不同的储氢方式各有优缺点，可以相互补充以适应不同的应用场景。其中，液态有机储氢具有储氢稳定性好的优点，也是唯一一种常温、常压的储氢技术，且可以利用现有油气输送系统进行运输，在长途运输上独具优势。

液态有机储氢技术一般以有机物作为储氢材料，利用金属催化剂的作用实现氢气的储存和释放。目前已发展的有机储氢体系有基于环状烷烃、芳烃的体系，例如苯/环己烷体系(质量储氢容量为7.1wt％)、甲苯/甲基环己烷体系(质量储氢容量为6.1wt％)或则二苄基甲苯以及其对应的环己烷体系(质量储氢容量为6.2wt％)。基于氮杂环的储氢体系例如有N-乙基咔唑/十二氢-N-乙基咔唑(质量储氢容量为5.8wt％)，2,6-二甲基吡啶/2,6-二甲基哌啶(质量储氢容量为5.3wt％)等。催化剂则以钌、钯、铂等为主。

然而，基于环状烷烃类的储氢体系一般需要在230℃以上的温度才能脱氢，其脱氢温度往往高于储氢材料的沸点，氮杂环类储氢材料一般需要在170℃以上才能脱氢，较高的脱氢温度不仅耗能大，而且对设备的耐压和冷却要求很高，同时也会导致材料分解、催化剂失活等不利影响。此外，美国能源部曾计算得出满足未来发展要求的储氢材料其质量储氢容量需要达到6.5wt％，但目前大部分基于液体有机材料的储氢体系的质量储氢容量较低，实用性较差。因此，发展储氢容量高，脱氢条件温和的有机储氢方法是目前液态有机储氢技术领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述全部或部分问题，本发明的目的之一在于提供一种储氢材料，所述储氢材料包括式I所示化合物：

其中，R包括氢或甲基。

在部分实施例中，所述储氢材料的质量储氢容量为6.53wt％～7.2wt％。

本发明的目的之二在于提供一种储氢用组合物，所述储氢用组合物包括上述技术方案中的储氢材料和储氢催化剂。

在部分优选实施例中，所述储氢催化剂包括Ru、Pt、Pd和Co-NPs中的一种或多种。

在部分优选实施例中，所述储氢催化剂负载于第一载体上，所述第一载体包括Al₂O₃、AC、TiO₂、SiO₂、CeO₂和ZnO中的一种或多种。

在部分优选实施例中，所述储氢催化剂和储氢材料的摩尔比值为1∶5000～1∶20。

本发明的目的之三在于提供上述技术方案中的储氢材料或上述技术方案中的储氢催化剂在氢气存储中的应用。

本发明的目的之四在于提供一种氢气存储方法，包括：在有储氢催化剂存在的条件下，使上述技术方案中所述的储氢材料与含氢气体接触并进行加氢反应。

在部分优选实施例中，所述加氢反应的反应温度为80～180℃。