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氢在有机液态储氢载体中的溶解度研究进展
1
作者 石秦川 王施媛 +7 位作者 李培雅 路书涵 王波 王家慧 杨福胜 王斌 杨生春 方涛 《化工进展》 北大核心 2025年第7期3816-3827,共12页
氢能是实现“双碳”目标的重要支撑,而有机液态储氢载体(liquid organic hydrogen carriers,LOHCs)技术是发展氢能的重要研究内容,芳杂环储氢载体是目前研究的热点。迄今为止,国内外对加氢过程效率低的问题尚缺乏深入的研究,为了完成加... 氢能是实现“双碳”目标的重要支撑,而有机液态储氢载体(liquid organic hydrogen carriers,LOHCs)技术是发展氢能的重要研究内容,芳杂环储氢载体是目前研究的热点。迄今为止,国内外对加氢过程效率低的问题尚缺乏深入的研究,为了完成加氢过程的科学设计与优化,储氢体系相关的溶解行为与相平衡研究不可或缺。LOHCs加氢反应涉及气液固三相体系的物理溶解-化学反应串联过程,加氢所需氢气来自液体中溶解的氢,而由于氢气在液相中的溶解度与相平衡数据的缺失,现有的LOHCs加氢反应动力学计算并不准确,这需要氢气在不同LOHCs中的溶解度数据修正。本文对氢气在有机液体中溶解度的研究现状进行了阐述,涉及单一氢气的溶解度和混合气体在有机液体中的溶解度。本文详细描述了研究氢气溶解度时所采用的实验方法的种类及优缺点,依据实验方法的不同搭建了实验装置,对数据的关联模型及预测模型进行了讨论。 展开更多
关键词 溶解度 相平衡 有机液态储氢载体 氢气 加氢反应
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有机液体储氢载体催化脱氢技术研究进展 被引量：1
2
作者 潘伦 韩泽昊 +3 位作者 闫晓 高睿杰 张香文 邹吉军 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期557-574,共18页
绿氢(可再生能源制氢)的开发及利用是推动能源绿色转型和实现“双碳”目标的重点发展方向之一.然而,大规模绿氢的安全储运技术仍需进一步完善.以环烷烃/芳烃为主的有机液体储氢载体(LOHCs)体系因其高储氢密度、安全高效、运输方便等优... 绿氢(可再生能源制氢)的开发及利用是推动能源绿色转型和实现“双碳”目标的重点发展方向之一.然而,大规模绿氢的安全储运技术仍需进一步完善.以环烷烃/芳烃为主的有机液体储氢载体(LOHCs)体系因其高储氢密度、安全高效、运输方便等优势成为绿氢长距离大规模输送的关键技术.相比于工艺成熟的芳烃加氢技术,富氢LOHCs(环烷烃)脱氢技术开发的难度较大,是近年来研究的热点.本文系统综述了环己烷(CH)、甲基环己烷(MCH)、十氢萘(DHN)和全氢二苄基甲苯(H18-DBT)4类典型富氢LOHCs脱氢技术的研究进展.基于目前的研究结果,阐述了单环烷烃(CH、MCH)和多环烷烃(DHN、H18-DBT)的脱氢反应路径和机理,重点从活性组分和载体两方面总结了脱氢催化剂的设计思路、构效关系和研究进展,详细分析了基于不同模型的富氢LOHCs脱氢动力学,探讨了4类典型脱氢反应装置的优缺点.总体来讲,环烷烃作为LOHCs距离工业化应用还有一段距离,继续完善环烷烃脱氢动力学和脱氢机理、提高Pt系催化剂的催化活性和稳定性、开发具有实际应用意义的非贵金属催化剂以及优化反应器结构成为未来环烷烃脱氢技术研究需要聚焦的难点. 展开更多
关键词 有机液体储氢载体 环烷烃 催化脱氢 脱氢催化剂 反应动力学
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基于反应器设计的有机液态储氢载体脱氢反应强化研究进展
3
作者 王波 王斌 +2 位作者 龚翔 杨福胜 方涛 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期189-208,共20页
有机液态储氢载体(liquid organic hydrogen carriers,LOHC)技术是一种应用前景广阔的液态储氢技术,但LOHC脱氢过程中动力学缓慢等问题制约了该技术发展,基于动力学和传热传质强化的反应器设计是必然选择。本文分析了有机液态储氢载体... 有机液态储氢载体(liquid organic hydrogen carriers,LOHC)技术是一种应用前景广阔的液态储氢技术,但LOHC脱氢过程中动力学缓慢等问题制约了该技术发展,基于动力学和传热传质强化的反应器设计是必然选择。本文分析了有机液态储氢载体脱氢反应动力学性能强化机制,指出催化剂表面高反应物浓度和高温是高反应速率的关键,且需减少副产物和催化剂失活。提出了传热强化、传质强化策略,以固定床反应器为例介绍了强化传热的目标和措施,指出了强化传质应提高外扩散速率并避免内扩散的影响。简述了多种类型LOHC“气液固”三相反应器的研究进展及其强化策略,最后总结了这些反应器的特点并提出了可能的新型反应器设计方向。可为针对有机液态储氢材料脱氢过程的新型反应器开发提供理论思路和参考依据。 展开更多
关键词 氢能 有机液态储氢载体 反应器 脱氢 强化
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有机液态储氢技术研究进展
4
作者 路书涵 龚翔 +2 位作者 王斌 杨福胜 方涛 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期118-133,共16页
在当前全球能源结构转型和实现碳中和目标的背景下,有效的能源储存技术成为关键。特别是对于太阳能、风能等清洁能源,储能技术的应用是实现其高效利用和稳定供应的核心。氢气作为一种具有高能量密度和清洁可再生特性的能源载体,受到了... 在当前全球能源结构转型和实现碳中和目标的背景下,有效的能源储存技术成为关键。特别是对于太阳能、风能等清洁能源,储能技术的应用是实现其高效利用和稳定供应的核心。氢气作为一种具有高能量密度和清洁可再生特性的能源载体,受到了广泛关注。然而,氢气的稳定性差、易泄漏和燃爆风险等问题,限制了其在能源储存和运输领域的广泛应用。目前常用的储氢技术包括高压气态储氢、液态储氢和固态储氢等。其中,有机液态储氢(Liquid Organic Hydrogen Carriers,LOHC)技术因其能够长期、大规模且稳定地储存氢气,同时有效避免氢气扩散损失,受到了特别的关注。此外,LOHC技术还具有储存条件温和、可以利用现有基础设施进行运输等优点,使其在氢能储存和运输领域具有巨大的应用潜力。基于此,从有机液态储氢载体开发、加脱氢催化剂设计及产业化研究3个维度,对LOHC技术进行了系统综述,阐述了该技术的最新研究动态。首先,针对有机液态储氢载体的研究进展,详细介绍了常见储氢载体的物理化学性质、加脱氢反应需求及其优势与局限性,并对近年来新提出的储氢体系进行了探讨,包括酰胺类和酯类储氢系统。其次,关于加脱氢催化剂的研究进展,探讨了这一领域新的研究方向。针对加脱氢反应催化剂的设计与开发,研究提出了更加多样化的新思路,例如利用粗氢、湿氢等作为氢源的加氢反应催化剂的设计;提出优化使用的储氢载体和实施反应级联等方法,以解决脱氢反应条件严苛及放氢速率缓慢的问题。再次,对产业化方面的研究进行了综述,包括经济性分析、反应器设计和工艺优化等。经济性分析表明:对于高氢需求和长距离运输,LOHC技术相较于目前最常用的高压气态储氢具有显著的经济优势。在工艺优化方面,研究提出了微波辐射、混合储氢载体等方法,以增强LOHC加脱氢反应中的传热传质效果。最后,对各研究方向的进展进行了总结,并对LOHC技术未来的发展与应用进行展望,以期通过全面讨论推动有机液体储氢技术的发展。 展开更多
关键词 有机液态储氢 储氢载体 加氢催化剂 脱氢催化剂 经济性分析
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有序介孔炭负载Pt-MoO_(x)催化剂的制备及其催化甲基环己烷脱氢性能
5
作者 王森 孟繁春 +6 位作者 李卓 杨慧敏 代晓敏 白靖 许云华 覃勇 张斌 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期33-41,共9页
以有序介孔炭(CMK-3)作为载体,采用原子层沉积技术制备出催化剂y Pt CMK-3及MoO_(x)助剂调控催化剂y Pt-z MoO_(x)CMK-3(y、z分别为Pt和MoO_(x)的沉积循环次数),研究了沉积循环次数对Pt金属分散度和催化剂甲基环己烷脱氢性能的影响。结... 以有序介孔炭(CMK-3)作为载体,采用原子层沉积技术制备出催化剂y Pt CMK-3及MoO_(x)助剂调控催化剂y Pt-z MoO_(x)CMK-3(y、z分别为Pt和MoO_(x)的沉积循环次数),研究了沉积循环次数对Pt金属分散度和催化剂甲基环己烷脱氢性能的影响。结果表明,适中的Pt分散度和适量原子级分散的MoO_(x)助剂能显著提升Pt基催化剂的性能。与10Pt CMK-3相比,10Pt-1MoO_(x)CMK-3催化剂上的脱氢速率(单位时间内单位质量Pt产生H_(2)的物质的量)从79.02 mol(g·h)提高至97.88 mol(g·h),甲基环己烷转化率由71%提高到91%。MoO_(x)助剂加入对Pt颗粒分散度影响较小,主要提高了Pt表面电子密度,降低了催化剂的起活温度。此外,MoO_(x)助剂还通过氢溢流促进H_(2)在催化剂表面的脱附,从而提高H_(2)产率。 展开更多
关键词 甲基环己烷 有机液态储氢载体 脱氢催化剂 助剂 有序介孔炭
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绿氨产业现状及发展展望 被引量：12
6
作者 陈科宇 徐金鑫 +3 位作者 吴桂波 杨哲 陈嘉鸿 陈永利 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2544-2553,共10页
氨工业为人类粮食安全和经济社会发展做出了突出贡献,同时生产过程中也造成了大量二氧化碳排放。利用可再生能源生产的绿氨具有“零碳”特点,全生命周期减碳效果明显,在全球范围内已成为低碳产业发展热点之一。本文通过对绿氨产业政策... 氨工业为人类粮食安全和经济社会发展做出了突出贡献,同时生产过程中也造成了大量二氧化碳排放。利用可再生能源生产的绿氨具有“零碳”特点,全生命周期减碳效果明显,在全球范围内已成为低碳产业发展热点之一。本文通过对绿氨产业政策、绿氨产业发展现状及进展的介绍,以及对绿氨在车船燃料、储氢载体、燃料发电、化工原料等四个下游应用市场竞争力分析,表明全球主要船舶发动机技术商与船舶制造商都在开发氨燃料发动机与氨动力船舶并陆续开展运行测试,国内车用氨燃料发动机已实现相关技术的突破,绿氨在远洋航运领域最先取得突破,当绿电价格随新能源技术进步降至0.20CNY/kWh左右时,全球绿氨车船燃料将迎来大发展,绿氨在重型卡车和远洋船舶行业将越来越具有成本竞争力。同时,氨作为储氢载体发展潜力大,液氨合成与脱氢环节成本占比85%以上,对运距不敏感,未来将成为全球大宗氢气远洋运输的主要形式之一。最后指出绿氨行业可持续发展需要技术创新、产业政策和标准制定的支持。 展开更多
关键词 再生能源 绿色燃料 绿氨 储氢载体 发展建议
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等离子体催化铁系金属催化剂氨分解制氢研究进展 被引量：1
7
作者 高一博 胡二江 +1 位作者 殷阁媛 黄佐华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2750-2767,共18页
氢能作为一种零碳二次能源被广泛应用于各种工业领域.氨作为一种储氢载体,具有储氢量高(17.6 wt%)、能量密度高和易液化等特点,其分解产物只有氢气和氮气,符合国家“碳达峰,碳中和”的战略发展方向.但是氨分解的活化能高,反应条件较为苛... 氢能作为一种零碳二次能源被广泛应用于各种工业领域.氨作为一种储氢载体,具有储氢量高(17.6 wt%)、能量密度高和易液化等特点,其分解产物只有氢气和氮气,符合国家“碳达峰,碳中和”的战略发展方向.但是氨分解的活化能高,反应条件较为苛刻.因此,开发安全、高效、低成本的氨分解制氢技术对于氢能发展具有重要意义.文章首先阐明了氨分解反应的基本原理,介绍了铁系金属催化剂催化NH3分解制氢的研究进展,Fe,Co和Ni基催化剂的NH3分解活性较高,因为其金属−氮的结合能适中,之后从调控活性金属中心出发,通过加入第二金属、调控形貌、缺陷/掺杂、构建金属−载体相互作用等方面设计提高氨分解的活性,并采用多种表征方法揭示催化剂的构效关系.除铁系催化剂外,还重点介绍了提高氨分解效率的等离子体技术,回顾了等离子体的原理、种类、作用机制以及在辅助催化氨制氢方面的协同效应.文章综述了催化NH3分解的反应机理,介绍了目前氨分解制氢催化剂设计的最新进展,总结了提高NH3分解制氢的策略,强调了等离子体在辅助催化NH3分解的优势.对于今后氨分解制氢催化剂的开发和应用具有一定的参考价值,期望为未来氨制氢的技术发展和工业化应用提供新思路. 展开更多
关键词 氨 氢 储氢载体 等离子体 催化
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氨能源技术的开发及前景展望 被引量：7
8
作者 赵晓东 文婕 +1 位作者 于明伟 谭瑞杰 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期50-53,59,共5页
介绍了当前氨在储氢、直接燃烧与燃料电池等领域的应用,详细总结了氨裂解制氢催化剂的研发、相关反应器设计、氨-氢/甲烷共混燃烧技术以及几种重要的燃料电池等方面的研究进展,并分析了其在经济、环境、技术等方面的先进性,指出了氨能... 介绍了当前氨在储氢、直接燃烧与燃料电池等领域的应用,详细总结了氨裂解制氢催化剂的研发、相关反应器设计、氨-氢/甲烷共混燃烧技术以及几种重要的燃料电池等方面的研究进展,并分析了其在经济、环境、技术等方面的先进性,指出了氨能在未来新能源领域的挑战和机遇。 展开更多
关键词 氨能源 储氢载体 氨燃烧 零碳排放 燃料电池
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我国LNG产业发展国际氢供应链的思考和建议
9
作者 张超 宋鹏飞 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1-4,9,共5页
国际氢供应链和氢贸易是近年来新出现的一种新型国际能源贸易品类,目前仍处于产业萌芽期,非常类似于当年全球LNG产业的发展初期。国际氢供应链和LNG产业链具有很多相似性,相关经验可以借鉴,我国LNG产业具有开展国际氢供应和氢贸易的先... 国际氢供应链和氢贸易是近年来新出现的一种新型国际能源贸易品类,目前仍处于产业萌芽期,非常类似于当年全球LNG产业的发展初期。国际氢供应链和LNG产业链具有很多相似性,相关经验可以借鉴,我国LNG产业具有开展国际氢供应和氢贸易的先天优势。站在国际氢供应全产业链角度分析了氢气成本构成,结论显示目前除了以有机物储氢的方式氢气成本较低外,采用液氢和氨方式的国际氢供应链的成本与国内市场氢气售价基本持平,并无明显的竞争优势,仍需要进一步降低成本,而降低成本的关键主要在制氢和氢气液化、转化加氢环节。如果全产业链到岸释氢后的氢气价格能够控制在30元/kg以内,将大幅提升市场竞争力。 展开更多
关键词 氢能 国际氢供应链 国际氢贸易 液氢 有机物储氢载体 氨
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