[发明专利]一种基于有机液体的催化供氢体系及其供氢方法

说明书

本发明公开了一种基于有机液体的催化供氢体系及其供氢方法，所述催化供氢体系包括有机液体供氢材料和供氢反应催化剂，有机液体供氢材料由供氢原料A和供氢原料B组成，其中供氢原料A为十二氢苄基甲苯、十八氢二苄基甲苯中的一种或两种，且十八氢二苄基甲苯的质量含量不超过80％，供氢原料B为十氢萘、1‑甲基十氢萘、2‑甲基十氢萘中的一种或多种；供氢反应催化剂为负载型金属催化剂，包含催化剂载体和催化剂活性金属组分。本发明解决了目前本技术领域缺少基于有机液体材料的供氢技术，且能同时具备原料成本较低，可以规模化，储供两个状态同时具有低温液态性质，催化剂成本不高，供氢量较大，反应工艺条件相对温和、供氢纯度高等多项优点。

技术领域

本发明涉及氢能技术领域，具体涉及一种基于有机液体的催化供氢体系及其供氢方法。

背景技术

随着碳中和战略逐渐落地，氢气作为一种清洁能源载体得到了越来越广泛的重视。虽然氢气的质量燃烧热是所有常见燃料中最高的，但是氢气在常温常压下的密度却是所有气体中最低的，因此，以常规的方法直接运送氢气效率非常低。同时氢气也是一种危险化学品，具有易燃易爆的特点，尤其是爆炸性需要行业人员高度谨慎。因此如何安全的储存、供应氢气是氢能产业中一个重要的技术问题。有机液体载氢技术是一种以含氢有机物为氢载体，在不需要氢气时可以安全存放、输运，需要氢气时可以通过催化放氢来供应氢气的技术。它具有体积与质量供氢量较高、原料体系与现有的油品运输系统兼容性好的优点，受到了科研人员与产业人员的广泛重视。然而目前针对使用有机液体化合物体系来实现供氢的技术中，在物料系统选择上、催化剂选择上还存在一些亟待克服的科学或技术问题。

CN 111056531 A公开了一种基于杂环环烷烃储供氢材料的液相脱氢方法，该方法使用了全氢氮乙基咔唑、全氢三嗪、全氢吡咯、全氢咔唑中的一种或多种作为供氢原料。该发明提供了非贵金属碳化物作为催化剂，有望相对于贵金属催化剂而言降低催化剂成本。然而上述供氢原料都是含氮化合物，原料较贵，生物毒性不明。再次，上述供氢原料在供氢之后往往在常温下处于固态，不利于全过程的储运。另外，根据其脱氢评价显示，其反应10小时后的反应转化率普遍不高，大部分情况低于80％。

CN 113501490 A公开了一种氢化后甲基吲哚类有机液体供氢材料，采用两种氢化甲基吲哚的混合物，相关材料具有常温下为液体，放氢量较高的优点；然而取代基的氢化吲哚类化合物价格较高，难以获得，难以大规模应用，并且其生物毒性不明。

CN 109701520 A公开了一种使用以石墨烯为载体制备的催化剂的有机液体供氢方法。有机液体原料采用甲基环己烷、十氢萘、全氢氮乙基咔唑、全氢咔唑等研究中较常见的原料。相关催化剂体系比较复杂，需要贵金属结合另一种不常见的金属如In、Cs、Ga等金属，并且以石墨烯为催化剂载体。相关催化剂原材料选择必然使得催化剂成本较高。同时，石墨烯载体机械性能较差，难以满足长时间工业应用的要求，其存放安全性问题也需要关注。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于有机液体的催化供氢体系及其供氢方法，物料廉价、来源广泛，催化剂成本较低，反应工艺条件较温和，操作成本和设备成本低，供应氢气量大，生成氢气纯度高。

本发明采用如下技术方案：

一种基于有机液体的催化供氢体系，包括有机液体供氢材料和供氢反应催化剂，所述有机液体供氢材料由供氢原料A和供氢原料B组成，其中供氢原料A为十二氢苄基甲苯、十八氢二苄基甲苯中的一种或两种，且十八氢二苄基甲苯的质量含量不超过80％，供氢原料B为十氢萘、1-甲基十氢萘、2-甲基十氢萘中的一种或多种，所述供氢原料A与供氢原料B的质量配比为0.5～10；

所述供氢反应催化剂为负载型金属催化剂，包含催化剂载体和催化剂活性金属组分。

所述供氢反应催化剂为多孔性颗粒，其颗粒度为10～300目。