[發明專利]一種儲氫材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111406501.6
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN114105089A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張輝
• 申請（專利權）人: 株洲鉑陸新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00
• 代理公司: 北京萬思博知識產權代理有限公司 11694
• 代理人: 柴國偉

本申請公開了一種儲氫材料及其制備方法，該儲氫材料包含苯并吡啶類儲氫載體和所述的苯并吡啶類儲氫載體的氫化中間體，所述的苯并吡啶類儲氫載體為苯并吡啶、異苯并吡啶、x?甲基苯并吡啶、y?乙基苯并吡啶、m?丙基苯并吡啶、n?異丙基苯并吡啶、2異丁基苯并吡啶和仲丁基苯并吡啶中的至少一種，所述的苯并吡啶類儲氫載體的氫化中間體為所述苯并吡啶類儲氫載體的低氫和高氫含量氫化中間體中的一種或兩種以上。本發明提出的液體儲氫載體，在加氫和脫氫反應前后皆為液體，其熔點低于?30℃，具有高沸點、低熔點的特點，且儲氫密度高、存儲與運輸安全高效，并對環境友好，制備方法成熟，可規模化應用。

技術領域

本申請涉及儲氫技術領域，特別是涉及一種儲氫材料及其制備方法。

背景技術

氫能儲量豐富，具有綠色無污染、可再生制備及能量密度高的優點，因此，成為理想能源的候選者。氫的安全高效存儲與運輸是氫能規模化應用的關鍵。目前，主要儲氫技術有4種，包括：高壓氣體儲氫、低溫液態儲氫、金屬及金屬化合物儲氫、以及有機液態儲氫。這些氫存儲技術都存在某些不足，還不能完全滿足未來氫能經濟的需求。其中，高壓氣態儲氫效率很低，為了獲得超過4.5wt.％的儲氫量，必須要配備增壓設備將氫氣加壓超過70MPa，而且運輸和使用的過程中存在容器爆破和氫氣易泄露等不安全因素；低溫液態儲氫技術由于必須裝備相應的冷卻裝置，把氫氣液化需要降低溫度至-252,8℃，這需要消耗大量的能量，為了維持低溫環境，相當于液氫質量能量30％的能量會被消耗，導致儲氫成本很高；對于金屬氫化物儲氫，大多數的金屬氫化物要么是脫氫溫度很高，要么儲氫密度很低，無法規模化應用。

以上問題的有效解決辦法之一就是降低此類材料的熔點，使其處于液態。一般可以通過添加低熔點溶劑來降低混合物熔點，然而由于低熔點的溶劑大多沸點也較低，且多屬于有機小分子化合物，如苯、甲苯等，在儲氫載體加氫或者脫氫反應過程中容易發生副反應，從而產生有機副產物和雜質氣體，例如，開環和斷環現象和CO、CH₄、C₂H₆等，嚴重影響了儲氫載體及氫氣純度，導致燃料電池毒化無法正常運行。并且低沸點溶劑在反應過程中也會形成蒸汽帶走部分儲氫載體，從而造成儲氫載體不斷損耗。這些都嚴重影響了液體儲氫載體在氫能領域中的應用。

因此，有必要發明一種高沸點、低熔點的儲氫載體體系，以解決當前所面臨的問題。

發明內容

本申請的目的在于克服上述問題或者至少部分地解決或緩減解決上述問題。

根據本申請的一個方面，提供了一種高沸點、低熔點的儲氫材料。

一種儲氫材料，包含苯并吡啶類儲氫載體和所述的苯并吡啶類儲氫載體的氫化中間體，所述的苯并吡啶類儲氫載體為苯并吡啶、異苯并吡啶、x-甲基苯并吡啶、y-乙基苯并吡啶、m-丙基苯并吡啶、n-異丙基苯并吡啶、2異丁基苯并吡啶和仲丁基苯并吡啶中的至少一種，所述的苯并吡啶類儲氫載體的氫化中間體為所述苯并吡啶類儲氫載體的低氫和高氫含量氫化中間體中的一種或兩種以上。

進一步地，按照體積百分比計算，所述的苯并吡啶類儲氫載體的體積百分含量是1～99％，其余含量為所述的苯并吡啶類儲氫載體的氫化中間體。

優選地，所述苯并吡啶類儲氫載體的體積百分含量為1-80％；其余含量為所述的苯并吡啶類儲氫載體的氫化中間體。最終所得儲氫材料具有最高的沸點與最低的熔點。

所述的苯并吡啶類儲氫載體為苯并吡啶時，其對應的氫化中間體是2H-苯并吡啶、4H-苯并吡啶、6H-苯并吡啶、8H-苯并吡啶和10H-苯并吡啶中的至少一種；

所述的苯并吡啶類儲氫載體為異苯并吡啶時，其對應的氫化中間體是2H-異苯并吡啶、4H-異苯并吡啶、6H-異苯并吡啶、8H-異苯并吡啶和10H-異苯并吡啶中的至少一種。