一种储氢有机液体载体及其制备方法

技术领域

本发明涉及储氢技术领域，具体涉及一种储氢有机液体载体，以及其制备方法。

背景技术

氢能作为一种清洁、环保、高效、可持续的新能源，具有来源丰富、可以方便高效地与电互相转变、存储运输方式多样，环境相容性好等特点，在动力能源领域、交通领域、化工领域、电子工业、冶金业、轻工业等具有广泛的应用，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，世界主要国家如美国、德国、法国、日本和中国都在大力发展氢能开发利用技术，并积极建设氢能基础设施。

目前，全球氢气储运主要由以下四种方式：高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和有机液体储氢。其中有机液体以含有不饱和碳键的液态稠杂环有机分子材料作为储氢载体，与氢气发生可逆化学反应，实现循环的加氢—脱氢过程，具有高质量和高体积储氢密度，脱氢响应速度快且氢气纯度高，脱氢产物为氢气和液体，易于分离与储存，可用现有管道设备进行长期储存和远距离运输，符合未来常水下潜航器的氢源技术发展需求。

目前日本开发出基于甲苯等传统有机液体载体的储氢技术，并建成了文莱-日本间的国际氢气储运链，但脱氢温度较高，脱氢过程中容易产生其他杂质气体。德国开发出基于二苄基甲苯的有机液体载体储氢技术，但其脱氢速率较小，难以满足移动供氢的要求。美国开发出新型氮杂环储氢有机液体，其典型代表为N-乙基咔唑，具有脱氢温度低，脱氢速率大的优点，适用于移动供氢的场合。但N-乙基咔唑的熔点为68℃，在常温时为固体，在低温时容易堵塞脱氢装置的管路，无法满足低温使用的需求。

发明内容

本发明旨在提供一种储氢有机液体载体及其制备方法，以解决40℃以下低温时萘、喹啉等储氢载体为固体的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种储氢有机液体载体，由质量分70%～90%的高熔点储氢组分和30%～10%的低熔点溶剂组分组成；所述的高熔点储氢组分为萘或吲哚或二者的混合物；所述的低熔点溶剂组分为十氢化萘、喹啉、全氢化吲哚中的至少一种。

所述的一种储氢有机液体载体，由90%的萘和10%的十氢化萘组成，熔点为0℃。

所述的一种储氢有机液体载体，由80%的萘、10%的吲哚和10%的十氢化萘组成，熔点为-5℃。

所述的一种储氢有机液体载体，由90%的吲哚和10%的全氢化吲哚组成，熔点为-10℃。

所述的一种储氢有机液体载体，由70%的萘和30%的喹啉组成，熔点为-15℃。

所述的一种储氢有机液体载体，由40%的萘、40%的吲哚、10%的十氢化萘和10%的全氢化吲哚组成，熔点为-20℃。

所述的一种储氢有机液体载体，由20%的萘、60%的吲哚和20%的全氢化吲哚组成，熔点为-20℃。

所述的一种储氢有机液体载体，由50%的萘、20%的吲哚、20%的十氢化萘、5%的喹啉和5%的全氢化吲哚组成，熔点为-20℃。

所述的一种储氢有机液体载体，由35%的萘、35%的吲哚、20%的十氢化萘和10%的全氢化吲哚组成，熔点为-30℃。

一种储氢有机液体载体的制备方法，包括以下步骤：

A，将萘或吲哚或二者的混合物放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至140～150℃；

B，往反应器内通入氢气，保压至7.0～8.0MPa；

C，压力稳定保持60min后，反应结束，得到低熔点溶剂组分十氢化萘或全氢化吲哚或二者的混合物；

D，在低熔点溶剂组分中加入高熔点的萘、吲哚以及低熔点的喹啉中的至少一种，边加入边搅拌，转速控制在200～300r/min，温度控制在30～40℃，得到包含低熔点溶剂组分和高熔点储氢组分的液态储氢材料。

一种储氢有机液体载体的制备方法，包括以下步骤：

将萘加入至喹啉中，搅拌转速控制在200r/min，温度控制在30℃，搅拌至萘充分溶解，得到液态储氢材料

本发明的有益效果是：本发明通过混配萘、喹啉、吲哚等高熔点物质，然后加入十氢化萘、全氢化吲哚等低熔点物质，通过调节组分及其配比，降低萘、吲哚储氢有机液体载体的熔点，形成适用于低温环境的储氢有机液体载体。

与现有技术相比，本发明储氢有机液体载体，能够使储氢载体的熔点降至-30℃以下。

附图说明

图1所示为本发明不同配方的储氢有机液体载体的熔点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

A，将萘放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至150℃。

B，往反应器内通入氢气，保压至7.0MPa。

C，压力稳定保持30min后，反应结束，得到低熔点储氢组分十氢化萘。

D，再将萘加入至十氢化萘中，搅拌转速控制在200r/min，温度控制在30℃，搅拌至萘充分溶解，控制质量比例萘：十氢化萘为90%：10%。配好的储氢有机液体载体熔点为0℃。

实施例2

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

A，将萘放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至150℃。

B，往反应器内通入氢气，保压至7.0MPa。

C，压力稳定保持30min后，反应结束，得到低熔点储氢组分。

D，将质量组成为8：1的萘、吲哚加入至十氢化萘中，搅拌转速控制在300r/min，温度控制在40℃，搅拌至储氢组分充分溶解，控制质量比例为萘：吲哚：十氢化萘为90%：10%：10%。配好的储氢有机液体载体熔点为-5℃。

实施例3

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

全氢化吲哚的制备。

A，将吲哚放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至150℃。

B，往反应器内通入氢气，保压至7.0MPa。

C，压力稳定保持30min后，反应结束，得到低熔点的全氢化吲哚。

储氢有机液体载体的制备。

D，将吲哚加入至全氢化吲哚中，搅拌转速控制在200r/min，温度控制在30℃，搅拌至吲哚充分溶解，控制质量比例为吲哚：全氢化吲哚为90%：10%。配好的储氢有机液体载体熔点为-10℃。

实施例4

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

将萘加入至喹啉中，搅拌转速控制在200r/min，温度控制在30℃，搅拌至萘充分溶解，控制质量比例为萘：喹啉为70%：30%。配好的储氢有机液体载体熔点为-15℃。

实施例5

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

低熔点溶剂组分的制备。

A，将质量比为1：1的萘和吲哚放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至140℃。

B，往反应器内通入氢气，保压至8.0MPa。

C，压力稳定保持30min后，反应结束，得到低熔点溶剂组分十氢化萘和全氢化吲哚。

储氢有机液体载体的制备。

D，将质量组成为1：1的萘、吲哚储氢组分加入至低熔点溶剂组分中，搅拌转速控制在200r/min，温度控制在30℃，搅拌至储氢组分充分溶解，控制质量比例为储氢组分：低熔点溶剂组分为80%：20%。配好的储氢有机液体载体熔点为-20℃。

实施例6

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

A，将吲哚放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至140℃。

B，往反应器内通入氢气，保压至8.0MPa。

C，压力稳定保持30min后，反应结束，得到低熔点的全氢化吲哚。

D，将质量组成为1：3的萘、吲哚加入至全氢化吲哚中，搅拌转速控制在200r/min，温度控制在30℃，搅拌至储氢组分充分溶解，控制质量比例为储氢组分：全氢化吲哚为80%：20%。配好的储氢有机液体载体熔点为-20℃。

实施例7

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

A，将质量比为4：1的萘和吲哚放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至140℃。

B，往反应器内通入氢气，保压至8.0MPa。

C，压力稳定保持30min后，反应结束，然后加入质量比为1/6的喹啉，得到低熔点溶剂组分十氢化萘、全氢化吲哚和喹啉。

D，将质量组成为5：2的萘、吲哚加入至低熔点溶剂组分中，搅拌转速控制在200r/min，温度控制在30℃，搅拌至储氢组分充分溶解，控制质量比例为储氢组分：低熔点溶剂组分为70%：30%。配好的储氢有机液体载体熔点为-20℃。

实施例8

本实施例的储氢有机液体载体制备方法如下。

A，将质量比为2：1的萘和吲哚放入不锈钢反应器内，加热至充分熔化，向其中放入磁子，并强烈搅拌，并加热至140℃。

B，往反应器内通入氢气，保压至8.0MPa。

C，压力稳定保持30min后，反应结束，得到低熔点溶剂组分十氢化萘和全氢化吲哚。

D，将质量组成为1：1的萘、吲哚储氢组分加入至低熔点溶剂组分中，搅拌转速控制在300r/min，温度控制在30℃，搅拌至储氢组分充分溶解，控制质量比例为储氢组分：低熔点溶剂组分为70%：30%。配好的储氢有机液体载体熔点为-30℃。

上表为上述8个实施例的具体配比，其熔点如图1所示。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。