[發明專利]一種提高氫氣水合物穩定性的方法

在審

• 申請號: 202210491938.2
• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN114955986A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王燕鴻;杜洋;樊栓獅;郎雪梅;李剛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林奕聰

本發明公開一種提高氫氣水合物穩定性的方法。該方法包括以下步驟：(1)將冰粉置于反應釜中，密封反應釜，通過冷浴控制反應釜溫度，通入氫氣，當反應釜壓力達到指定壓力時，停止通氫氣，待反應釜內壓力下降并穩定后，氫氣水合物生成；(2)通過壓縮裝置將合成的氫氣水合物壓縮成特定形狀，向反應釜中注入水，并加入客體物質，待氫氣水合物外表面覆蓋一層水合物殼后，降低反應釜壓力，在低壓下進行保存。本發明所述方法的優點包括操作簡單；保存條件溫和，保存溫度可以在冰點以上；水合物內部以氫氣水合物為主，儲氣量高。

技術領域

本發明屬于水合物儲運氫氣領域，具體涉及一種提高氫氣水合物穩定性的方法。本發明可以實現水合物高壓儲氫，低壓保存的技術路線，此方法提高氫氣水合物的穩定性，為水合物儲氫后續的保存運輸提供了思路。

背景技術

氫能作為清潔高效的二次再生能源，目前被許多人認為是未來的一種可替代煤、石油、天然氣等化石燃料的“綠色能源”。氫能的開發和利用受到美、日、德、中、加等國家的高度重視，“氫能經濟(hydrogen economy)”時代成為必然趨勢。氫能的開發利用包括氫的生產、應用、儲存及運輸四個方面，氫的生產與應用技術已較為成熟，而氫的儲存與運輸是制約氫能發展的重要環節。目前缺乏實用的氫儲存方法與技術，這極大地阻礙了氫燃料的使用。因此，安全高效的儲存氫氣成為重點研究課題。

目前常用的儲氫技術主要包括物理儲氫、化學儲氫、吸附儲氫以及水合物儲氫。物理儲氫指不用儲氫介質，僅通過改變條件來提高儲氫密度的技術，主要包括高壓氣態儲氫和低溫液態儲氫。高壓氣態儲氫利用氫氣密度小的特點，在高壓條件將氫氣壓縮至高密度氣態進行儲運，存在一定危險因素。低溫液態儲氫利用氫氣在高壓、低溫下液化體積密度顯著增大的特點進行儲存。不過維持低溫條件需要較高的能量，成本較高?；瘜W儲氫指儲氫介質和氫氣反應生成化合物來保存氫氣，包括有機液體儲氫、液氮儲氫、無機物儲氫等。由于化學物質與氫氣反應后的高穩定狀態，使得氫氣的釋放異常困難，需配備相應的脫氫裝置，成本較高；此外，化學物質的使用也會帶來環境污染問題。吸附儲氫主要包括金屬合金吸附、碳質材料吸附以及金屬框架物吸附等，吸附材料成本較高。

水合儲氫技術是一種新型的儲氫技術，其是儲存和運輸最環保的方式，該方法分解動力學非常快，分解水合物晶格所需的能量非常小。通過提高水合物系統的溫度或降低其壓力，氫很容易被釋放出來。其次，它是一種非常廉價的技術，安全性高，沒有負面環境影響。此外，它的儲氫量也比較可觀，處理成本和能耗低，這使得它更具成本效益。水合儲氫可能存在一個優于其他方式儲氫的特點，即在高壓合成水合物之后，其保存不一定需要一直保持合成時的壓力。因此，可以采取高壓儲氫，低壓保存的技術路線，此路線可以使儲存系統簡單化，無需增加額外壓縮設備，減少儲罐成本，提高運輸氫氣的安全性，另外使用時放氫速率可控，這不管是對于地下存儲氫氣、運輸氫氣、車載使用都是非常有益，極具發展前景。

本發明提出了一種提高氫氣水合物穩定性的方法，此方法首先在高壓條件下合成氫氣水合物，然后在氫氣水合物外表面形成一層穩定性更高的水合物殼。一方面，水合物殼的穩定性優于氫氣水合物的穩定性，包覆在氫氣水合物表面能夠阻礙氫氣水合物分解，提高氫氣水合物的結構穩定性，此方法可以實現氫氣水合物在冰點以上的保存；另一方面，水合物內部以氫氣水合物為主，儲氣量高。

發明內容

本發明的目的在于克服氫氣水合物在溫和條件下結構難以穩定的缺點，提供一種提高氫氣水合物穩定性的方法。本發明可以提高氫氣水合物的穩定性，使氫氣水合物在相對溫和的條件下長時間保存。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提出一種提高氫氣水合物穩定性的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將冰粉置于反應釜中，密封反應釜，通過冷浴控制反應釜溫度，通入氫氣，當反應釜壓力達到指定壓力時，停止通氫氣，待反應釜內壓力下降并穩定后，氫氣水合物生成。