[发明专利]一种储氢材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种储氢材料及其制备方法，该储氢材料包含R‑咔唑类储氢载体和所述的R‑咔唑类储氢载体的中间体，所述的R‑咔唑类储氢载体为x‑甲基咔唑、y‑乙基咔唑、z‑异丙基咔唑、m‑叔丁基咔唑、(m,n)‑二叔丁基咔唑和a‑氨基咔唑中的至少一种，所述的R‑咔唑类储氢载体的中间体为所述R‑咔唑类储氢载体的低H或高H含量中间体中的一种或两种以上。本发明提出的液体储氢载体，在加氢和脱氢反应前后皆为液体，其熔点低于‑15℃，具有高沸点、低熔点的特点，且储氢密度高、存储与运输安全高效，并对环境友好，制备方法成熟，可规模化应用。

技术领域

本申请涉及储氢技术领域，特别是涉及一种储氢材料及其制备方法。

背景技术

氢能储量丰富，具有绿色无污染、可再生制备、能量密度高的优点，因此，成为理想能源的候选者。氢的安全高效存储与运输是氢能规模化应用的关键。现有的氢存储技术有高压气态储氢技术、低温液态储氢技术及金属氢化物储氢等。其中，高压气态储氢效率很低，为了获得超过4.5wt.％的储氢量，必须要加压超过70MPa，而且运输和使用的过程中存在容器爆破和氢气易泄露等不安全因素；低温液态储氢技术由于必须装备相应的冷却装置，把氢气液化需要降低温度至-252.8℃，这需要消耗大量的能量，为了维持低温环境，相当于液氢质量能量30％的能量会被消耗，导致这种储氢方式成本很高；对于金属氢化物储氢，大多数的金属氢化物要么是脱氢温度很高，要么储氢密度很低，无法规模化应用；而以咔唑为代表的液体储氢载体则存在熔点较高的问题，这使得其在未加氢时处于固态，从而导致无法大规模应用。

以上问题的有效解决办法之一就是降低此类材料的熔点，使其处于液态。一般可以通过添加低熔点溶剂来降低混合物熔点，然而由于低熔点的溶剂大多沸点也较低，且多属于有机小分子化合物，如苯、甲苯等，在储氢载体加氢或者脱氢反应过程中容易发生副反应，从而产生有机副产物和杂质气体，例如，开环和断环现象和CO、CH₄、C₂H₆等，严重影响了储氢载体及氢气纯度，导致燃料电池毒化无法正常运行。并且低沸点溶剂在反应过程中也会形成蒸汽带走部分储氢载体，从而造成储氢载体不断损耗。这些都严重影响了液体储氢载体在氢能领域中的应用。

因此，有必要发明一种高沸点、低熔点的储氢载体，以解决当前所面临的问题。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种高沸点、低熔点的储氢材料。

一种储氢材料，包含R-咔唑类储氢载体和所述的R-咔唑类储氢载体的中间体，所述的R-咔唑类储氢载体为x-甲基咔唑、y-乙基咔唑、z-异丙基咔唑、m-叔丁基咔唑、(m,n)-二叔丁基咔唑和a-氨基咔唑中的至少一种，所述的R-咔唑类储氢载体的中间体为所述R-咔唑类储氢载体的低H或高H含量中间体中的一种或两种以上。

进一步地，按照体积百分比计算，所述的R-咔唑类储氢载体的体积百分含量是1～99％，其余含量为所述的R-咔唑类储氢载体的中间体。

优选地，所述R-咔唑类储氢载体的体积百分含量为1-65％；其余含量为所述的R-咔唑类储氢载体的中间体。最终所得储氢材料具有最高的沸点与最低的熔点。

所述的R-咔唑类储氢载体为x-甲基咔唑时，其对应的中间体为4H-x-甲基咔唑、8H-x-甲基咔唑和12H-x-甲基咔唑中的一种或两种以上，其中：x＝1,2,3,4或9。

所述的R-咔唑类储氢载体为y-乙基咔唑时，其对应的中间体为4H-y-乙基咔唑、8H-y-乙基咔唑和12H-y-乙基咔唑中的至少一种，其中：y＝1,2,3,4或9。

所述的R-咔唑类储氢载体为z-异丙基咔唑时，其对应的中间体为4H-z-异丙基咔唑、8H-z-异丙基咔唑和12H-z-异丙基咔唑中的至少一种，其中：z＝1,2,3,4或9。