[發(fā)明專利]一種液態(tài)有機材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113184804A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫予罕;王慧;陸海濤;胡振
• 申請（專利權(quán)）人: 上海簇睿低碳能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發(fā)明公開了一種液態(tài)有機材料及其制備方法。所述液態(tài)有機材料包括至少兩種儲氫組分，其中兩種儲氫組分分別為非稠環(huán)芳香烴化合物、不飽和雜環(huán)化合物，且至少一種儲氫組分為室溫液態(tài)的有機化合物。將非稠環(huán)芳香烴類化合物、不飽和雜環(huán)化合物和根據(jù)需要添加的儲氫增溶劑加入到攪拌釜內(nèi)，使用氮氣或氬氣作為保護氣，開啟攪拌釜加熱并攪拌，混合完成后冷卻至室溫，卸壓后收集產(chǎn)物即為液態(tài)有機材料。本發(fā)明可適用于低溫環(huán)境下輸油管道或者油罐車運輸，加氫后材料在脫氫過程中優(yōu)先恢復的儲氫材料仍然呈現(xiàn)液態(tài)，可防止因儲氫材料凝固覆蓋催化劑表面導致的脫氫反應(yīng)速率降低或停止反應(yīng)，提升脫氫過程效率，降低了加/脫氫系統(tǒng)整體能耗和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液態(tài)有機材料及其制備方法，屬于儲氫材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，是常見燃料中熱值最高的，約是同質(zhì)量焦炭、汽油等化石燃料熱值的3～4倍。氫能可以成為連接不同能源形式的橋梁，并與電力系統(tǒng)互補協(xié)同，是跨能源協(xié)同優(yōu)化的理想媒介。氫能的應(yīng)用場景豐富，可廣泛應(yīng)用于能源、交通運輸、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域，可有效減少碳排放以及對石油和天然氣的依賴。在實際使用中，提高氫能儲運效率，降低氫能儲運成本，確保氫能儲運過程安全可靠，是氫能規(guī)模化利用和發(fā)展的關(guān)鍵。

目前的儲氫方法主要分為物理儲氫和化學儲氫兩大種類。物理儲氫包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液氫儲氫、金屬有機骨架儲氫以及吸附儲氫等方法。其中高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)存在能耗高，質(zhì)量儲氫密度小，存在儲罐易泄露和爆炸等安全隱患。低溫液氫儲氫雖具有較高的儲氫密度，但也存在氫液化過程能耗高，儲存過程存在蒸發(fā)損失以及成本過高等問題。

另一類化學儲氫技術(shù)主要包括金屬氫化物儲氫、金屬合金儲氫、配位氫化物儲氫、有機液態(tài)氫化物儲氫以及無機物儲氫等。其中，有機液態(tài)氫化物儲氫相對于其他的儲氫方法具有儲氫量大、儲氫密度高、循環(huán)系統(tǒng)熱效率高、加氫和脫氫反應(yīng)高度可逆、有機液態(tài)氫化物成本廉價等的優(yōu)勢。目前正在開發(fā)的咔唑類等雜環(huán)類化合物主要優(yōu)點在于其較甲苯等儲氫材料具有更低的加脫氫溫度，具有作為車載燃料電池用移動式氫源的應(yīng)用前景，但咔唑類有機物熔點過高在室溫下呈固態(tài)，這導致其氫化物脫氫過程中經(jīng)脫氫恢復的原料易凝結(jié)在催化劑，反應(yīng)器以及收集罐表面，從而造成管路堵塞，脫氫反應(yīng)速率減低，導致整體脫氫系統(tǒng)停止，同時此類儲氫材料還存在無法在低溫環(huán)境中使用以及運輸成本高的問題。為防止這一情況發(fā)生，部分技術(shù)方案采用系統(tǒng)輔熱，不完全脫氫以及加入不具備儲氫能力的低熔點助溶劑等手段，但這會導致儲氫材料整體儲氫能力降低以及能耗增加，降低了系統(tǒng)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有物理儲氫方法能耗高，儲存過程存在蒸發(fā)損失以及成本過高等問題；現(xiàn)有化學儲氫方法運輸條件高、成本高、儲氫效率不佳等技術(shù)問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種液態(tài)有機材料，其包括至少兩種儲氫組分，其中兩種儲氫組分分別為非稠環(huán)芳香烴化合物、不飽和雜環(huán)化合物，且至少一種儲氫組分為室溫液態(tài)的有機化合物。

優(yōu)選地，所述的不飽和雜環(huán)化合物中的雜原子為N、S、O和P中的任意一種或幾種。

優(yōu)選地，所述的不飽和雜環(huán)化合物中雜環(huán)和芳環(huán)的總數(shù)為1～40，雜原子的總數(shù)為1～40。

優(yōu)選地，所述的非稠環(huán)芳香烴類化合物為芐基甲苯，二芐基甲苯和三芐基甲苯的不同異構(gòu)體中的任意一種或幾種；所述的不飽和雜環(huán)化合物為咔唑、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、N-正丙基咔唑、N-異丙基咔唑、N-正丁基咔唑、吲哚、異吲哚、N-甲基吲哚、2-甲基吲哚、N-乙基吲哚、N-丙基吲哚、吖啶、呋喃、苯并呋喃、喹啉、異喹啉、8-甲基喹啉、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶和噠嗪及蝶叮中的任意一種或幾種。

優(yōu)選地，所述非稠環(huán)芳香烴類化合物的質(zhì)量分數(shù)為液態(tài)有機材料總質(zhì)量的40～98％，所述不飽和雜環(huán)化合物的質(zhì)量分數(shù)為液態(tài)有機材料總質(zhì)量的2～50％。