氢能载体十氢萘制氢表观动力学

十氢萘是一种储氢密度很高的氢能载体,通过催化脱氢反应可将储存在十氢萘中的氢气释放出来。本文考察了用于制氢的十氢萘液相脱氢反应,在Pt负载的活性炭颗粒催化剂(Pt/AC)上可获得约47%的脱氢转化率;浓度分布显示十氢萘脱氢为分别生成萘及四氢萘的平行反应。在温度290~335℃、压力0.7~1.3MPa、搅拌转速1000r/min的条件下,在间歇高压釜中考察了十氢液相催化脱氢动力学,建立了脱氢反应表观动力学模型,对十氢萘脱氢实验数据进行非线性拟合,得到十氢萘脱氢表观动力学模型参数,生成萘及四氢萘的表观活化能分别为116.27kJ/mol、114.38kJ/mol。经统计检验,结果表明所建立的十氢萘催化脱氢表观动力学模型和参数估值是可靠的。     

含氮有机液体储放氢催化体系研究进展

氢能源作为重要的二次能源，能量密度大、环境友好且用途广泛，是人类战略能源发展的重要方向。然而，氢气储运仍面临较大的成本和安全难题，有机液体储氢化合物(LOHCs)储放氢技术以其储氢密度较高、储存条件温和、运输方便等优势成为氢气储运可供选择的技术之一。相比稠环芳烃类化合物，含氮有机储氢化合物具有更温和的催化加氢和脱氢条件，可有效提高储放氢鲁棒性和反应能效。基于此，本文系统综述了含氮有机储氢化合物加氢及脱氢反应研究进展，阐述了两类反应的路径和催化作用机制，从催化剂活性中心和载体、双金属协同效应、反应条件、催化剂稳定性等方面系统分析了加氢/脱氢催化剂，并详细总结了基于连串反应、反应网络等模型的反应动力学。介绍了含氮有机储氢化合物储氢技术目前面临的挑战并提出未来的研究思路及展望。但是该技术仍存在较多问题，应在有机储氢化合物配方体系、储放氢连续反应系统、催化剂设计与制备、催化剂构效关系、精准反应动力学和全面理化性质数据库等方面进行深入研究。     

有机液体储氢材料的研究进展

氢气是一种清洁、高效的能量,被视为最具发展潜力的清洁能源,其存储和运输是影响氢能大规模应用的关键问题。常用的储氢方法有高压气态储氢、液化储氢、金属合金储氢和有机液体氢化物储氢等,本文综述了其中受到广泛关注的有机液体储氢材料,分析了多种有机液体储氢材料的储氢原理与特点,认为有机液体储氢容量大,可循环使用,更加高效安全。主要介绍了环己烷、甲基环己烷、十氢萘、咔唑和乙基咔唑等,重点对目前的国内外研究现状进行了阐述。根据分析结果,对其发展前景进行了展望,指出如果利用工业上能够大规模获取的化学原料,如萘系多环芳烃,开发高效低成本加氢脱氢催化剂,研究最适宜的加氢与脱氢条件,可大幅降低储氢成本,有利于氢能的大规模应用与发展。     

氢气液化及输送经济性分析

结合液氢技术发展,比较在不同场景下、不同氢气运输方式与液氢运输方式的经济性,认为高昂的液化成本是目前制约液氢发展的主要因素。通过对装置规模、外购电价等进行分析,得出电价是影响成本的关键因素。因此,在电、氢资源丰富、廉价的地区对氢气进行液化可以降低成本。同时,长距离输送比气态输氢辐射面更广、更具经济性。探索液氢装置的经济规律,分析液氢在交通领域的经济性,为推动液氢技术广泛应用、助力氢能产业高质量发展提供参考和借鉴。     

氢能储运技术经济性分析及建立绿氨储运基地设想

氢储运环节是目前最制约氢能产业发展的一个环节，高效、低成本的氢气储运技术是实现大规模用氢的必要保障，选用合适方式应对不同应用场景是决定氢能最终成本的一大关键因素。重点就高压气态、液态、管道和液氨等4种运输方式进行经济性分析，研究结果表明，运量和运距决定储运的方式，不同运氢方式适宜不同应用场景，应根据运输距离和运输规模，选择最经济的且与之应用相匹配的储运氢技术。氨作为储氢介质，按照国铁运输液氨折算成运氢价格，其运价远远低于其他运输方式。由此提出建立青海绿氨储运基地的设想，既可激活西北风光资源丰富地区的新能源消纳渠道，又可实现氢能/氨能的远距离、低成本、低能耗、高效率的跨区域运输。     

多环芳烃类液体有机氢载体储放氢技术研究进展

基于“绿电+绿氢”的可再生能源规模化利用模式是实现碳中和目标的重要措施，然而目前现有的氢储运技术无法满足该利用模式的大规模与跨时空需求。多环芳烃类有机液体氢载体储氢被认为是最有可能实现大规模且安全高效的异地氢储运技术。本文介绍了多环芳烃类不饱和有机液体储氢技术的基本原理与常用有机氢载体的物化性质，分析了作为有机氢载体的关键参数，在此基础上，从空间位阻效应的角度解释了多环芳烃类有机液体氢载体的环内与环间加脱氢反应机理，并进一步从活性组分分散度、表面电荷效应、氢溢流以及低配位数等方面对多环芳烃加脱氢催化剂的研究进展进行了总结。提出了目前多环芳烃类有机液体氢载体储氢的技术难点在于脱氢温度高、循环率低以及催化剂成本高，并对优化能量匹配、催化剂改性等未来的应用场景和发展方向进行了展望。     

化学储氢研究进展

氢气作为一种高效、清洁的能量载体,被视为21世纪最具发展潜力的能源。氢的储存是氢能规模化应用的关键,相比于物理储氢,化学储氢更加高效安全。常用的化学储氢方式主要有金属氢化物、配位氢化物、有机液体氢化物等。本文综述了上述3种主要储氢方式的研究进展并指出存在的问题。金属氢化物中,如新近发现的多相R-Mg-Ni系储氢合金储氢量较高,价格低廉,但其仍存在过于稳定、加/脱氢动力学性能差等问题;配位氢化物含有丰富的轻金属元素,储氢密度较高,但存在可逆循环性能差的问题,限制了其应用;液体有机物储氢量高,还可以同汽油一样在常温常压下运输,且环己烷、苯等液体有机储氢介质均为工业上可以大规模生产的化学品,如果能开发出高稳定性、高转化率和高选择性的脱氢催化剂,将大幅度推动氢能规模化应用。     

Ni对Pt/γ-Al2O3催化甲基环己烷脱氢性能的影响

采用饱和浸渍法制备了γ-Al₂O₃负载的Pt单金属和Pt-Ni双金属催化剂,用固定床反应器评价了催化剂的甲基环己烷脱氢反应性能,以考察Ni对Pt/γ-Al₂O₃催化甲基环己烷脱氢性能的影响。结果表明,与单金属催化剂相比,Pt-Ni双金属催化剂具有更好的脱氢活性和稳定性。氢氧滴定分析结果表明加入Ni后Pt的分散性能变好,TEM分析表明加入Ni后金属颗粒尺寸变大,结合氢氧滴定与TEM数据,认为掺入Ni之后形成了Pt-Ni新的体系,此体系提高了催化剂表面上氢的结合能,最终提高了Pt-Ni双金属催化剂的脱氢活性和稳定性。此结果为开发适用于有机液体储氢材料脱氢的高效催化剂提供了思路。     

反应条件对萘饱和加氢的影响

在固定床反应器中,采用Ni/γ-Al2O3加氢催化剂,考察了反应温度、压力和空速对萘转化率、四氢萘和十氢萘选择性、十氢萘反顺质量比的影响规律,并进一步考察了两种不同构型(反式和顺式)十氢萘产物的选择性生成。结果表明,反式和顺式十氢萘的总选择性可达95%以上,萘的转化率可达100%;较佳工艺条件为:空速0.6～6.0 h-1,反应温度210～250℃,压力不低于5.4 MPa。根据反顺质量比随空速、温度和压力的变化趋势,做了进一步的考察,结果显示,在保持十氢萘总选择性高于97%的前提下,可实现反式与顺式十氢萘各自的高选择性生成,反顺质量比可取得高值8.70和低值0.86。     

我国LNG产业发展国际氢供应链的思考和建议

国际氢供应链和氢贸易是近年来新出现的一种新型国际能源贸易品类，目前仍处于产业萌芽期，非常类似于当年全球LNG产业的发展初期。国际氢供应链和LNG产业链具有很多相似性，相关经验可以借鉴，我国LNG产业具有开展国际氢供应和氢贸易的先天优势。站在国际氢供应全产业链角度分析了氢气成本构成，结论显示目前除了以有机物储氢的方式氢气成本较低外，采用液氢和氨方式的国际氢供应链的成本与国内市场氢气售价基本持平，并无明显的竞争优势，仍需要进一步降低成本，而降低成本的关键主要在制氢和氢气液化、转化加氢环节。如果全产业链到岸释氢后的氢气价格能够控制在30元/kg以内，将大幅提升市场竞争力。     

氢能供应链成本分析及建议

氢能具有能量密度高、环保清洁可再生的优势,已经成为未来能源发展的重要方向,被视为实现碳减排的必由之路。但目前氢能发展的核心问题是用氢成本过高,与电动车和传统燃油车相比没有经济优势。本文从制氢-运氢-加氢的产业链角度分析,发现电解水制氢成本远远高于化石能源制氢,且氢气的成本主要在运氢和加氢环节被抬升。文中指出：究其原因,主要由于氢气储存不易,在现有的长管拖车运输条件下,每次运输氢气量少,效率不高;同时由于燃料电池汽车数量少,每日加注量不足,叠合加氢站关键设备不能国产化,固定资产投资高导致折旧成本高,增加了氢气成本。针对这一问题,文中给出了具体降低成本建议,包括增加运氢压力以增加单次氢气运载量;加快科技攻关,关键设备国有化;突破政策限制,实现站内制氢;优化加氢站工艺,减少日常运营成本等。     

液氢储运技术发展现状及存在问题

液氢在储存、运输、应用等环节具有明显成本优势，是未来氢能储运的主要方式之一。分析了国内外液氢的生产、储存、运输技术现状以及我国液氢发展前景和存在问题；指明目前亟待解决的主要问题包括顶层设计、标准完善、多元化应用、关键技术设备自主研发等；需推进氢能在交通运输、能源供应、工业生产、商住生活等多个领域的产业应用，最终促进氢能在优化能源结构、保障能源安全、实现“双碳”目标过程中的关键作用。     

氢液化装置产业化与研究进展

液氢能量密度高，作为氢的储运形式在远距离运输上具有成本优势。在减碳政策引导下，全球范围内液氢市场将进一步扩大，但氢液化装置能耗过高制约了液氢市场的发展。本文聚焦于国内外氢液化装置产业化现状，调研了国内外液氢产能和氢液化装置供应商；回顾了国际上两个典型氢液化装置的建设情况、流程特点和关键性能指标；梳理了近几年文献公开的氢液化流程的预冷方式、液氢产量和能耗，并且详细介绍了日本WE-NET项目和欧洲IDEALHY项目的氢液化流程；总结了氢液化装置的技术难点和发展现状。分析表明，低能耗氢液化流程设计已相对成熟，提升核心设备的效率和可靠性、完善液化过程的动态控制策略是推动氢液化装置产业化的关键。大型氢液化装置实现规模效应、小型氢液化装置提升启停能力是两个重要的发展方向。     

高温下工业NiW/Al_2O_3催化剂上萘的加氢饱和反应

在中压固定床中,高温条件下研究了工业NiW/Al2O3催化剂上硫化氢气氛中反应温度、反应压力和空速对萘加氢饱和反应过程的影响。实验结果表明,在液时空速为10—30 h-1,氢油体积比为800,高反应温度区320—380℃的实验条件下,萘加氢主要生成四氢萘和十氢萘,而进一步加氢裂化产物较少;提高反应温度,萘转化率和四氢萘的收率下降,加氢裂化产物略有升高,表明高温不利于芳环的加氢饱和;提高加氢反应压力,萘的转化率和四氢萘的芳环加氢程度提高;综合反应结果,提出了高温条件下萘加氢的简化可逆连串反应途径。     

制储氢技术经济性分析与前景展望

氢气不仅是一种重要的工业资源，也是“零碳社会”下重要的清洁能源，氢能技术在交通、能源、冶金和化工等领域拥有广阔的应用前景。不过，生产成本、储运技术、安全问题等也长期制约着氢能，尤其是绿氢的应用发展。应明确的是，无论高压储运、氢液化等物理储运方式，或基于“Power to X”策略的化学储氢方式，均难以避免高额的全周期能耗。在理解过程能效，考虑不同储运方式下氢能全生命周期成本的基础上，对比各类技术经济性。其中，液氢和液氨的燃料利用途径在不同时期下均具有良好的经济性，更适宜用作氢能大规模供热供电场下的储运技术。基于此，对制、储氢技术及成本期望进行了归纳，并讨论了氢(氨)能源在大规模发电领域应用的技术经济问题，借鉴不同国家地区氢能发展思路，以期对我国氢能储运技术发展提供参考。     

Pt/Al_2O_3与Pt/MgO-Al_2O_3催化剂制备及其催化氢能载体甲基环己烷脱氢反应性能

以碱共沉淀法制备Mg-Al水滑石,然后采用浸渍法负载活性组分Pt,经焙烧、氢气还原得到Pt/Al_2O_3与Pt/Mg O-Al_2O_3催化剂,采用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、H2-TPR和Py-IR等分析Mg O的加入对Pt/Al_2O_3催化剂结构性能的影响,并在甲基环己烷连续脱氢反应中对比两种催化剂活性。结果表明,Pt/Mg O-Al_2O_3催化剂比表面积小于Pt/Al_2O_3催化剂,且表面基本无酸性活性中心,但表现出与Pt/Al_2O_3催化剂相同的脱氢活性。在Pt负载质量分数2%、催化剂用量0.5 g、甲基环己烷0.1 m L·min-1纯样进料和325℃反应10 h后,原料平均转化率79.9%,脱氢产物只有甲苯,对应的产氢速率192.8 mmol·(g-metal·min)-1,表现出优良的脱氢活性。     

基于液氢和氨的氢运输链能效和碳排放分析

近年来，氢能利用越来越受到重视。由于“碳中和”目标的提出，中国未来对氢能源的需求将会更大，而挪威拥有丰富的天然气资源和可再生能源，可通过天然气制氢结合碳捕集与封存技术大量供应蓝氢。然而，如何克服长途、大规模运输的困难是一个迫切的问题。本研究以从挪威到中国和欧洲两条路线为例，以能量效率和碳排放强度为研究参数，以液氢和氨两种氢能储运方式为研究对象，选取合理的数据进行理论计算并搭建运输链，绘制出各条运输链的能流图，对两种运输方式进行了比较。结果表明，氨（不裂解）运输链运输到欧洲和中国的能量效率分别是41.6%和33.6%，高于液氢运输链的37.65%和33.38%，而氨（裂解）运输链的能量效率最低，为30.39%和24.83%。在碳排放强度方面，与液氢运输链[241.27kg/(MW·h)和214.8kg/(MW·h)]和氨（裂解）运输链[216.94kg/(MW·h)和183.33kg/(MW·h)]相比，氨（不裂解）运输链[135.87kg/(MW·h)和110.76kg/(MW·h)]的碳排放强度最低。     

钯催化无氧化剂烷烃脱氢制备烯烃研究

二苯乙烯类化合物是一类具有多种生物活性以及优良荧光性能的有机化合物,它们广泛存在于天然药物和食物中。目前文献所报道的合成二苯乙烯类化合物方法存在反应路线较长、反应条件苛刻、副产物多、反应收率低、底物范围窄等缺点。发展了一种Pd/C催化烷烃脱氢制备烯烃并释放氢气的方法。该反应体系不需要加入任何的氧化剂和氢接受体,即可高转化率、高选择性地将烷烃转化为烯烃并释放出氢气,反应过后Pd/C催化剂可以回收并循环使用。该反应体系条件温和、环境友好,符合以原子经济性为核心的绿色化学的发展要求。     

氢气在烃类混合溶剂中高压溶解度的测定

为了研究氢气在煤液化油中的溶解规律和煤液化反应过程中的氢耗,选择煤液化油中几种代表性物质的混合组分十六烷-四氢萘、四氢萘-喹啉、十六烷-喹啉作为溶剂,利用平衡液相取样法气体溶解度测定装置,测定了氢气在上述溶剂中不同温度和压力下的溶解度数据(453.15 K～623.15 K,1 MPa～10 MPa),同时给出了氢气在这些混合溶剂体系中的溶解度规律.利用数学模型lnxH2=-a/T+6T+clnT+dlnPH2+e(式中参数可由氢气在相应溶剂中的溶解度数据关联得到)和P/N/A方法计算相关溶解度数据,发现该数学模型的计算预测值与实验值的平均绝对误差(η)在5.52%左右,而通过P/N/A方法的计算,预测值与实验值的平均绝对误差较大,这表明该数学模型在计算氢气在有机混合溶剂中的溶解度方面具有很好的应用价值.     

制氢加氢“子母站”建设规划浅析

通过简要介绍制氢加氢合建站规划设计的现实意义和国内外加氢站发展现状，提出制氢加氢“子母站”的概念。本文简要介绍了制氢加氢“子母站”的建设模式，即制氢加氢“子母站”采取分布式供氢模式，“母站”制氢加氢集成为一体，“子站”作为纯加氢站，“母站”与“子站”之间采用长管拖车运输，“母站”为制氢加氢一体站，“母站”总装置内的供氢单元主要考虑采用天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢3种模式。简要分析了天然气制氢、甲醇制氢、电解水制氢技术的优缺点，并从氢气的生产成本、氢气的储运成本、制氢加氢“子母站”中制氢站的建设成本、运营成本等几方面进行了较为详细的成本分析。通过供氢模式的特点和成本分析，提出以水电解制氢、甲醇制氢、天然气制氢装置作为氢源的制氢加氢“子母站”为适宜我国能源结构的新型氢能利用模式。