液态有机储氢技术应用与展望 被引量：2

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作者 刘若璐 汤海波 +3 位作者 罗凤盈 邓亮 冯芷晴 张锐明 《现代化工》 北大核心 2025年第2期47-51,56,共6页

综述了不同种类液态有机储氢材料的储氢性质,重点分析了液态有机储氢技术在固定式供电、分布式可再生能源储能、移动式供能以及大宗能源运输领域的应用现状及应用前景。基于供氢链各环节,对比分析了液态有机储氢技术与传统的高压气态储... 综述了不同种类液态有机储氢材料的储氢性质,重点分析了液态有机储氢技术在固定式供电、分布式可再生能源储能、移动式供能以及大宗能源运输领域的应用现状及应用前景。基于供氢链各环节,对比分析了液态有机储氢技术与传统的高压气态储氢、低温液态储氢、物理储氢等储氢方式的优缺点,研究发现,液态有机储氢技术在能源长期存储和长途运输中具有明显的优势,尤其是用氢地临近海岸的情况。液态有机储氢材料的成本是氢供应链成本的主要部分,后期应把研究重心放在提高储氢载体的储氢能力及循环能力、开发高性能的低成本催化剂上。 展开更多

关键词 液态有机储氢 有机化合物 储氢 氢运输 氢 加氢

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液态有机储氢技术研究现状与展望 被引量：3

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作者 刘若璐 汤海波 +5 位作者 何翡翡 罗凤盈 王金鸽 杨娜 李洪伟 张锐明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1731-1741,共11页

随着构建绿色氢能社会愿景的提出,氢能的需求量将会大规模增长,氢能的储运就成为了制约产业规模化发展的瓶颈。液态有机储氢技术在氢能大规模储存和长距离运输上具有成本低、安全性高等传统高压储氢无法比拟的优势,由于这项技术目前仍... 随着构建绿色氢能社会愿景的提出,氢能的需求量将会大规模增长,氢能的储运就成为了制约产业规模化发展的瓶颈。液态有机储氢技术在氢能大规模储存和长距离运输上具有成本低、安全性高等传统高压储氢无法比拟的优势,由于这项技术目前仍处于发展初期,国内相关的报道较少。本文综述了芳香烃类和氮杂环芳香烃类等主要的液态有机储氢材料,并对其储氢性能、优势、存在问题及发展现状展开了分析;阐述了液态有机储氢技术中加氢和脱氢过程所涉及的各种金属催化剂的性能。基于目前的研究,对液态有机储氢技术在未来氢能规模化应用方面的发展前景进行了展望,同时指出液态有机储氢技术在诸多氢能应用领域的可行性及其极高的经济价值。但是若要实现大规模应用,则需选择更优的有机储氢材料,开发高选择性、高催化活性及低成本的新型催化剂,进一步优化加氢和脱氢技术。 展开更多

关键词 液态有机储氢 储氢材料 芳香烃类 氮杂环芳香烃类 催化剂 加氢 脱氢 氢

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氢在有机液态储氢载体中的溶解度研究进展

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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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有机液态储氢载体甲基环己烷脱氢研究进展

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作者 王家慧 李培雅 +2 位作者 杨福胜 王斌 方涛 《化工进展》 北大核心 2025年第6期3208-3223,共16页

氢能作为一种清洁、无污染的替代能源而受到广泛关注,而储氢技术是制约其发展的关键。甲基环己烷(MCH)-甲苯-氢气系统(MTH)作为一种有机液态储氢体系,由于其安全性高和成本低而具有大规模利用的潜力。甲基环己烷脱氢过程作为MTH体系发... 氢能作为一种清洁、无污染的替代能源而受到广泛关注,而储氢技术是制约其发展的关键。甲基环己烷(MCH)-甲苯-氢气系统(MTH)作为一种有机液态储氢体系,由于其安全性高和成本低而具有大规模利用的潜力。甲基环己烷脱氢过程作为MTH体系发展的瓶颈,反应条件苛刻、能耗高,理解其反应机理、寻找高性能的催化剂并对反应进行优化是其研究的重点。本文从机理出发,对甲基环己烷脱氢动力学、催化剂设计以及反应过程强化的研究现状进行总结,重点阐述目前贵金属Pt基催化剂和非贵金属Ni基催化剂的研究进展,探讨了通过载体调控、处理方法改进、助剂添加等策略提升催化剂性能的方法。同时,对反应器设计和操作条件调整实现过程强化的相关研究进行了总结。本文旨在为MTH体系的进一步发展提供理论指导和技术支持,并在此基础上对未来发展方向进行展望。 展开更多

关键词 有机液态储氢 甲基环己烷 脱氢 催化剂 反应强化 机理

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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

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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

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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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新型储氢材料研究进展 被引量：22

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作者 高佳佳 米媛媛 +2 位作者 周洋 周红军 徐泉 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2962-2971,共10页

氢能作为一种环保可再生的新型能源,生产技术逐渐走向成熟,成本大幅度下降,将迎来快速发展的机遇期。氢能被广泛利用的关键在于是否能够实现高效储存。本文重点讨论了四类新型储氢材料,即金属络合氢化物储氢材料、碳纳米管储氢材料、沸... 氢能作为一种环保可再生的新型能源,生产技术逐渐走向成熟,成本大幅度下降,将迎来快速发展的机遇期。氢能被广泛利用的关键在于是否能够实现高效储存。本文重点讨论了四类新型储氢材料,即金属络合氢化物储氢材料、碳纳米管储氢材料、沸石以及新型沸石类材料、有机液态储氢材料。文章指出:金属络合氢化物储氢材料储存压力低但循环稳定性差;碳纳米管储氢材料已经有很长的发展历史,安全性高且易脱氢,然而目前对其储氢机理认识不够成熟;沸石以及新型沸石类材料价格低廉,但是对反应条件的要求高;有机液态储氢材料被认为是大规模储存和运输的可行选择,然而昂贵的成本和苛刻的反应条件限制了其发展。文章指出后续需要改进并开发具有较高存储容量和具有经济价值的储氢材料。 展开更多

关键词 氢能 金属络合氢化物 碳纳米管 沸石以及新型沸石类材料 有机液态储氢材料

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环烷烃催化制氢反应器的设计与性能优化:前沿进展与挑战

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作者 马梓轩 施瑞晨 +8 位作者 刘明杰 杨莹杰 宋子瑜 梅晓鹏 高晓峰 洪龙城 姚思宇 张治国 任其龙 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2919-2937,共19页

在全球能源转型与可持续发展的背景下,液态有机储氢(LOHCs)技术作为氢能安全高效储运的重要方案,已成为氢能产业的研究热点。环烷烃储氢载体,如甲基环己烷和环己烷,因其较高的储氢密度、低廉的价格和良好的化学稳定性,成为LOHCs的重要... 在全球能源转型与可持续发展的背景下,液态有机储氢(LOHCs)技术作为氢能安全高效储运的重要方案,已成为氢能产业的研究热点。环烷烃储氢载体,如甲基环己烷和环己烷,因其较高的储氢密度、低廉的价格和良好的化学稳定性,成为LOHCs的重要选项。然而,环烷烃的脱氢反应效率和选择性受到多种因素的制约,必须深入研究反应器的设计策略,优化催化剂与反应器之间的匹配。本文系统论述了各类反应器基于传质和传热特性提升的设计策略,详细阐述了其对催化环烷烃脱氢高效释放氢气性能优化的重要影响。深入分析了环烷烃脱氢反应器内传质、传热、传动与反应过程之间的协同作用并加以利用,不仅能够大幅提高环烷烃脱氢效率,还能显著提升能量与资源的利用率。结合前沿的反应器设计理念、多尺度建模与实验验证,有望为高性能脱氢反应器的开发与优化及其在工业中的应用提供重要的理论基础和技术路径,为化工过程的效率提升和可持续发展提供新的指引。 展开更多

关键词 有机液态储氢 传热 传质 环烷烃脱氢 化学反应器

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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

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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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苯和环己烯分步制联环己烷过程催化剂设计及性能提升研究

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作者 刘瑞林 王森 +5 位作者 孟繁春 李卓 杨慧敏 赵世超 覃勇 张斌 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1290-1298,共9页

联环己烷是一种高储氢密度、低沸点储氢试剂。与联苯加氢相比,苯和环己烯烷基化制环己基苯再加氢是一种有望实现大规模制备联环己烷的途径。在成熟的烷基化技术基础上,需进一步开展高效环己基苯加氢催化剂的研发。本研究首先使用酸化的... 联环己烷是一种高储氢密度、低沸点储氢试剂。与联苯加氢相比,苯和环己烯烷基化制环己基苯再加氢是一种有望实现大规模制备联环己烷的途径。在成熟的烷基化技术基础上,需进一步开展高效环己基苯加氢催化剂的研发。本研究首先使用酸化的USY分子筛催化苯和环己烯烷基化至环己基苯,获得100%转化率和产物选择性。进一步通过原子层沉积(ALD)在γ-Al_(2)O_(3)表面预先沉积不同厚度的TiO_(2)膜后再负载铂颗粒制得Pt/TiO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,研究TiO_(2)膜提升催化剂环己基苯加氢性能机制。TEM、CO脉冲吸附、CO-DRIFTs、准原位XPS、H-D交换和H2-TPR表征显示,与Pt/γ-Al_(2)O_(3)相比,Pt/TiO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)催化剂不改变Pt颗粒的分散度,但能够形成新的Pt-TiO_(2)相互作用,提高铂表面电子密度、平面活性位点比例和降低氢溢流能垒,提升环己烷基苯加氢性能。研究为进一步发展联环己烷有机液态储氢试剂提供理论支持。相关金属-载体相互作用调控策略可应用于其他芳香性分子高效加氢催化剂的研制。 展开更多

关键词 有机液态储氢 联环己烷 加氢 金属载体相互作用 原子层沉积

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吡咯锂的合成、表征及晶体结构 被引量：1

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作者 荆子君 Khai Chen Tan +5 位作者 何腾 于洋 裴启俊 王金涛 Hui Wu 陈萍 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第11期101-106,共6页

高效储氢材料的缺乏是制约氢能大规模应用的主要瓶颈之一。有机液态储氢材料是一类具有前景的体系,但是仍然面临吸放氢热力学性质差等难题。作者在前期提出了一种金属取代策略,即碱(土)金属取代有机物中的活泼氢,优化了有机储氢材料的... 高效储氢材料的缺乏是制约氢能大规模应用的主要瓶颈之一。有机液态储氢材料是一类具有前景的体系,但是仍然面临吸放氢热力学性质差等难题。作者在前期提出了一种金属取代策略,即碱(土)金属取代有机物中的活泼氢,优化了有机储氢材料的热力学性质。基于此,我们开发了一系列金属有机氢化物储氢材料。然而在这些材料中,金属吡咯盐的合成方法及性质并没有被详细地研究,同时吡咯锂这种新物质的晶体结构尚未解析。在本工作中,我们采用球磨法和湿化学法两种合成方法制备了吡咯锂和吡咯钠两种物质,并利用核磁共振、X射线衍射、紫外可见吸收光谱等技术对材料进行了详细的表征。晶体结构解析发现,吡咯锂为单斜晶系,P2_(1/c)(14)空间群,晶胞参数为a=4.4364(7)A、b=11.969(2)A、c=8.192(2)A、β=108.789(8)°和V=411.8(2)A^(3)。在晶体结构中,每个锂离子被三个吡咯离子包围,其中包括两个Li-N形成的σ键和一种阳离子–π相互作用,并由此形成了三维网络结构。这些特征不同于文献中对咔唑锂的理论预测。 展开更多

关键词 吡咯锂 晶体结构 金属取代 液态有机储氢材料 金属氮杂环化合物 储氢

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