雖然我國已經(jīng)是世界上最大的氫氣生產(chǎn)國，但在氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)上仍然落后于歐洲。但有一項(xiàng)儲(chǔ)氫技術(shù)彎道超車，領(lǐng)跑世界，這就是有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)。

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫簡介

原則上，每個(gè)不飽和化合物都可以進(jìn)行氫化從而吸收氫，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫（LOHC），是以某些烯烴、炔烴或芳香烴等含有不飽和碳健的液態(tài)有機(jī)物作為儲(chǔ)氫載體，通過發(fā)生一對(duì)一可逆反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氫的儲(chǔ)存和釋放的技術(shù)。

 

 

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫的重點(diǎn)在于有機(jī)物儲(chǔ)氫介質(zhì)的選擇，儲(chǔ)氫介質(zhì)的性能指標(biāo)包括儲(chǔ)氫性能、常溫下穩(wěn)定為液態(tài)、穩(wěn)定不易揮發(fā)、脫氫環(huán)節(jié)中不污染氫氣、低毒或無毒、循環(huán)次數(shù)多、成本較低等。

常見的有機(jī)儲(chǔ)氫介質(zhì)有甲基環(huán)乙烷（MCH）、二芐基甲苯（DBT）等，從能耗、儲(chǔ)氫量、儲(chǔ)氫劑以及物性等方面考慮，芳烴特別是單環(huán)芳烴效果最佳。

 

 

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫分為三個(gè)環(huán)節(jié)：儲(chǔ)氫、運(yùn)氫和脫氫，在每一環(huán)節(jié)都有一定的優(yōu)勢(shì)。

儲(chǔ)氫方面，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫的儲(chǔ)氫量大，儲(chǔ)氫密度高。高壓儲(chǔ)氫和固態(tài)合金儲(chǔ)氫，儲(chǔ)氫密度高達(dá)60g/L，可逆儲(chǔ)氫量可達(dá)5.6wt%。

運(yùn)氫方面，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫運(yùn)輸更加安全，適合長距離運(yùn)輸。儲(chǔ)氫有機(jī)液體在常溫下呈液態(tài)，可使用普通的管道或槽罐車運(yùn)輸，到用戶端后采用類似汽油加注的泵送形式，整個(gè)過程成本較低，也不會(huì)產(chǎn)生氫氣損失。

脫氫方面，脫氫相應(yīng)速度快，可做到氫氣即制即用，脫氫后所得氫氣純度較高。儲(chǔ)氫載體可重復(fù)使用，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫的具有高度可逆性，脫氫反應(yīng)裝置中，在一定溫度條件下發(fā)生催化脫氫反應(yīng)，氫氣輸送至用氫端，脫氫后的液態(tài)載體回收再利用。

 

 

技術(shù)難點(diǎn)

機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫需要配備相應(yīng)的加氫、脫氫裝置，加氫和脫氫的條件都很苛刻，成本較高。

脫氫時(shí)所需溫度偏高，如果沒有其他熱源，會(huì)導(dǎo)致整體效率降低，且容易發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致氫氣純度不高。

脫氫反應(yīng)所使用的的催化劑在高溫下容易失焦，且催化劑本身不夠穩(wěn)定，容易被中間產(chǎn)物毒化。

在未來的研究中，提高低溫中脫氫效率，開發(fā)高活性、長壽命的催化劑，同時(shí)開發(fā)低成本、高儲(chǔ)氫密度的載體材料是主要發(fā)展方向。另外，還要充分利用廢熱這類廉價(jià)熱源， 降低脫氫成本。

國內(nèi)外發(fā)展情況

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)最早可追溯到1975年，當(dāng)時(shí)首次提出利用甲苯等芳香化合物作為儲(chǔ)氫載體，實(shí)現(xiàn)氫氣的可逆存儲(chǔ)，開辟了儲(chǔ)氫技術(shù)研究的新方向。

2017年12月26日，日本公布了《基本氫能戰(zhàn)略》，2020年，日本千代田公司利用甲基環(huán)乙烷作為儲(chǔ)氫載體，首次實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)洋氫運(yùn)輸，年供給量將達(dá)到210噸。

德國Hydrogenious Technologies，一直有獨(dú)特的有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)，主要研究方向?yàn)槎S基甲苯，該介質(zhì)具有不易燃易爆的特性。目前該公司正在德國多馬根建造世界上最大的有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)工廠，計(jì)劃于2023年投產(chǎn)。

目前國內(nèi)液態(tài)儲(chǔ)氫發(fā)展迅速，隨著有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)的廣泛傳播，國內(nèi)多家企業(yè)也對(duì)有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫進(jìn)行了布局與研究，近年來有多個(gè)項(xiàng)目開車。

2016年9月，運(yùn)用了有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的“泰歌”號(hào)燃料電池客車驗(yàn)證了有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫與燃料電池汽車的適配性。

2022年2月，中船712所自主研制的國內(nèi)首套120kW級(jí)氫氣催化燃燒供熱的有機(jī)液體供氧裝置完成調(diào)試，并實(shí)現(xiàn)與燃料電池系統(tǒng)匹配供氫。進(jìn)一步奠定在有機(jī)液體儲(chǔ)氫應(yīng)用研究方面的領(lǐng)先地位。

2022年11月，中國化學(xué)科研院聯(lián)合天辰公司合作開發(fā)甲基環(huán)乙烷-甲苯有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)取得重大突破，成功運(yùn)行了國內(nèi)首套甲基環(huán)乙烷-甲苯有機(jī)液體儲(chǔ)氫中試示范裝置，攻克了液態(tài)有機(jī)物儲(chǔ)放氫的關(guān)鍵技術(shù)。

2023年1月11日，由中化學(xué)建投、氫能效率等企業(yè)聯(lián)合打造的全球首套“常溫常壓有機(jī)液體儲(chǔ)氫加注一體化及氫能綜合利用項(xiàng)目”與上海市開車運(yùn)行，標(biāo)志著我國有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)已具備工業(yè)化和商業(yè)化的條件，為我國能源體系綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供有生力量。

 

 

國內(nèi)有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫未來展望

要發(fā)展有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)，政策支持與技術(shù)研發(fā)缺一不可。

政策上，去年8月，遼寧省發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2025年）》，其中提到要積極開展金屬儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)新。12月，湖北省出臺(tái)了《支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干措施》，提到要重點(diǎn)推動(dòng)有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)創(chuàng)新。

在儲(chǔ)氫技術(shù)方面，，常用有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫載體有MCH、甲醇、甲酸等，如何選擇效率更高、能耗更低，儲(chǔ)氫量和成本合適的儲(chǔ)氫載體是當(dāng)前研究的重點(diǎn)，也是有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的前提。

運(yùn)氫方面，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫可在常溫常壓下液態(tài)輸運(yùn)，可使用儲(chǔ)罐、槽車以及現(xiàn)有的成品油管道輸送系統(tǒng)，但要對(duì)管道進(jìn)行適應(yīng)性改造，分析有機(jī)液體中氫氣的析出規(guī)律，避免管道損耗過快。

脫氫是有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫的核心技術(shù)，解決脫氫能耗的難題、開發(fā)新的催化劑種類以填補(bǔ)國內(nèi)空白，是目前脫氫技術(shù)研究的主要方向。

有專家表示，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫是否可以商業(yè)化應(yīng)用，要取決于技術(shù)迭代速度能否快于其他儲(chǔ)氫手段，以及降本速度能否快于低溫液態(tài)儲(chǔ)氫。

綜合來看，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)依然是最具發(fā)展前景的氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)之一，常溫常壓下儲(chǔ)運(yùn)以及低危險(xiǎn)性是技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的成熟，對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也起到推動(dòng)作用。