[发明专利]一种有机液体制备高纯度高压氢气的方法

说明书

本发明涉及高纯度高压氢气制备技术领域，公开了一种有机液体制备高纯度高压氢气的方法，该方法包括：(1)使有机液体储氢原料与脱氢催化剂接触反应，得到含有氢气的脱氢反应产物；(2)将脱氢反应产物冷却得到富氢气体产物和液体产物，收集液体产物；(3)使储氢合金与富氢气体接触，得到含氢合金，收集未吸附的气体；(4)加热含氢合金，释放氢气；其中，所述的脱氢催化剂为金属负载型催化剂，所述的金属负载型催化剂包括载体和负载的活性金属组分；所述活性组分包括贵金属，含或者不含其它金属。采用本发明的方法能够有效的提高脱氢转化率、选择性和氢气生成速率，得到的氢气具有较高的纯度和压力以及储氢合金的储氢量。

技术领域

本发明属于有机液体转化制备氢气技术领域，具体涉及一种有机液体制备高纯度高压氢气的方法。

背景技术

随着社会的进步、工业的发展和人们物质生活水平的提高，能源的需求也与日俱增。由于目前使用的能源主要来自化石燃料，如煤、石油和天然气等，而其不可避免地污染环境，再加上其储量有限，所以寻找可再生的绿色能源追在眉睫。氢气作为可再生能源，不仅能效高，而且几乎不产生废弃物，发展氢气有望成为提高能效，降低石油消费、改善生态环境、保障能源安全的重要途径，那么可持续、高效率的规模制氢技术的开发，已成为氢能时代的迫切需求。利用氢气为燃料电池充电，可以将氢气存储起来，直接通过燃料电池转换为电能。与传统燃用汽油或柴油的汽车相比，采用氢燃料电池装置的汽车能量转化效率高达60～80％，为普通汽油或柴油内燃机的2～3倍；该电池装置污染少，噪音小，电池组装可大可小，使用灵活方便。但氢能利用需要解决以下三个问题：氢的获取、储运和应用，而氢的储运则是氢能应用的关键。氢在通常条件下以气态形式存在，且易燃、易爆、易扩散，使得人们在实际应用中要优先考虑氢储存和运输中的安全、高效和无泄漏损失问题，这就给储存和运输带来很大的困难。氢作为一种燃料，必然具有分散性和间歇性使用的特点，因此必须解决储存和运输问题。实际应用要求储氢技术具有储氢密度高(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、使用方便、能耗少、安全可靠等特性。

现有的燃料电池加氢站一般为外供氢加氢站。外供氢加氢站采用工业副产氢气进行提纯，并将提纯后的氢气采用高压气态进行存储。然而，工业副产氢气一般需要从生产场地通过高压气态运输到加氢站，氢气运输成本较高，且长距离运输也存在一定的交通安全隐患；对工业副产氢气进行提纯的成本较高；采用高压气态存储氢气，储氢罐成本高，占地面积大，也存在较大的安全隐患。综上所述，现有的燃料电池加氢站占地面积大，建设成本高，且具有较大的安全隐患。另一方面，正在开发的电解水来制造氢，储存于储氢罐中，供给在燃料电池汽车上的储氢容器。根据这样的系统，需要大量的电力，制氢效率低。有研究分析得出，电解水制氢的生产消耗构成中，原材料(主要为电费投入)占比高达81.9％，致使水电解制氢在整体制氢市场所占份额很小。

如果能够将氢分子吸附在某种载体上，实现常温常压下的安全储存，待使用时，能将氢在温和条件下，可控地释放，则可有效地、安全使用氢能。因此，全球主要的工业国家都在研发基于常温常压的液态有机储氢技术。以德国为例，开发的液态有机储氢技术能够实现较温和条件下的吸、放氢循环，但释放的氢气时含有毒害燃料电池的副产物气体产生，同时存在容量低及使用不方便等重要缺陷且同样存在副产物毒化燃料电池的问题。因而这两种储氢技术规模化应用受到制约。

氢气作为可再生能源，不仅能效高，而且几乎不产生废弃物。发展氢气能源有望成为提高能效，降低石油消费，改善生态环境，保障能源安全的重要途径，可持续，高效率的规模制氢技术的开发，已成为氢能时代的迫切需求。

氢气在通常条件下以气态形式存在，且易燃，易爆，易扩散，使得人们在实际应用中要优先考虑氢的储存和运输中的安全，高效和无泄漏损失问题，这就给储存和运输带来很大的困难。因此，氢能利用需要解决氢气的储运问题。

氢气直接从生产场地通过高压气态运输到加氢站，运输成本较高，且长距离运输也存在一定的交通安全隐患；采用高压气态存储氢气，储氢罐成本高，占地面积大，也存在较大的安全隐患。

发明内容