有机液态储氢(LOHC)属于化学储存,能够实现常温常压下氢气储运。有机液态储氢
是通过加氢反应将氢气与甲烷(TOL)等芳香族有机化合物固定,形成分子内结合有氢的
甲基环乙烷(MCH)等饱和环状化合物,从而可在常温和常压下,以液态形式进行储存和
运输,并在使用地点在催化剂作用下通过脱氢反应提取出所需量的氢气。有机液态储氢的
优点是可在常温常压下以液态输运,储运过程安全、高效,可使用储罐、槽车、管道等已
有的油品储运设施,且安全监管部门和公众对 LOHC 的忧虑相比低温液氢和高压气氢要小
得多。但 LOHC 还存在脱氢技术复杂、脱氢能耗大、脱氢催化剂技术亟待突破等技术瓶颈。
若能解决上述问题,液态有机物储氢将成为氢能储运领域最有希望取得大规模应用的技术
之一。
氢气有机液态储运过程示意图
有机液态储氢(
LOHC)的关键在于有机物储氢介质的选择。选择有机物储氢介质重点
考虑的性能指标包括:1)质量储氢和体积储氢性能高;2)熔点合适,能使其常温下为稳
定的液态;3)成分稳定,沸点高,不易挥发;4)脱氢过程中环链稳定度高,不污染氢气,
释氢纯度高,脱氢容易;5)储氢介质本身的成本;6)循环使用次数多;7)低毒或无毒,
环境友好等。各国对于有机物储氢介质的选取不同,国内主要研究方向为 N-乙基咔唑、二
甲基吲哚等,武汉氢阳能源控股有限公司已完成了千吨级 N-乙基咔唑装置的示范;德国
Hydrogenious 公司主要研究方向为二苄基甲苯,已进展到应用示范阶段;日本在此方面
处于领先地位,日本千代田化建公司主要研究方向为甲基环己烷,在 2020 年实现了全球首
次远洋氢运输。上述三类方法是目前最主要走向商业化的三大体系。
几种典型的有机物储氢介质的储氢性能
几种典型的有机物储氢介质的储氢性能
有机物储氢介质三大体系优缺点对比
有机液态储氢(LOHC)技术有望在未来新型能源体系中扮演重要角色,氢储能值得关
注。双碳背景下,未来可再生能源使用比例逐渐增加,亟需解决可再生能源的波动性和不
稳定性的问题,氢储能是一种良好的解决方案。通过可再生能源电力电解水制氢,通过氢
气实现能量的储存和运输,而 LOHC 储氢方式是诸多储氢方式中稳定性最高、日常维护量
最小、长周期储存成本最低的一种方式。此外,LOHC 储氢能够实现可再生能源、电网、
大型发电和分布式发电、氢气加注市场等不同领域的交互应用,更适合大规模、长时间的
储存。
有机物储氢在可再生能源储能中的角色