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作者：Jack，分析師

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導(dǎo)讀

液體有機(jī)物儲(chǔ)氫技術(shù)在儲(chǔ)氫密度和儲(chǔ)運(yùn)便利性上兼具優(yōu)勢(shì)，但存在加、脫氫溫度較高、催化劑成本和效率難以兼容、裝置復(fù)雜等問(wèn)題，未來(lái)能否成為主流氫氣儲(chǔ)運(yùn)方式，取決于其技術(shù)完善程度和市場(chǎng)推廣速度。當(dāng)前國(guó)內(nèi)70MPa高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫均發(fā)展滯后，液態(tài)有機(jī)物儲(chǔ)氫有望借此異軍突起，在未來(lái)國(guó)內(nèi)氫氣儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)占據(jù)一席之地。以氫陽(yáng)能源為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)正在積極推動(dòng)液體有機(jī)物儲(chǔ)氫的規(guī)?；褪袌?chǎng)化，相關(guān)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)值得業(yè)內(nèi)關(guān)注。

煤炭、石油、天然氣等能源的普及離不開(kāi)相關(guān)儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施的完善，極具未來(lái)能源潛力的氫氣自然也不例外。目前，我國(guó)氫氣儲(chǔ)運(yùn)以高壓氣態(tài)（35MPa）為主，國(guó)外則多用70MPa高壓瓶和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫。在追趕與國(guó)外的儲(chǔ)氫技術(shù)差距中，除了發(fā)展70MPa高壓儲(chǔ)氫罐和低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)，還應(yīng)該關(guān)注液體有機(jī)物儲(chǔ)氫。主要儲(chǔ)氫手段各有利弊（見(jiàn)表1），從技術(shù)儲(chǔ)備多元化的角度來(lái)看，有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)值得投入。從表1可以看出，有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)的儲(chǔ)氫量介于高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫之間，鑒于目前我國(guó)70MPA高壓氫氣儲(chǔ)運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)滯后，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫成本高，技術(shù)難度、成本、運(yùn)輸便利性適中的有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)或許能扛起氫氣儲(chǔ)運(yùn)的大旗。

表1 主要儲(chǔ)氫技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

來(lái)源：根據(jù)公開(kāi)資料整理

有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)借助某些烯烴、炔烴或芳香烴等儲(chǔ)氫劑和氫氣產(chǎn)生可逆反應(yīng)實(shí)現(xiàn)加氫和脫氫（見(jiàn)圖1）。與常見(jiàn)的高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固體儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫相比，有機(jī)液體儲(chǔ)氫具有以下特點(diǎn)：（1）反應(yīng)過(guò)程可逆，儲(chǔ)氫密度高；（2）氫載體儲(chǔ)運(yùn)安全方便，適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸；（3）可利用先有汽油輸送管道、加油站等基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，有機(jī)液體儲(chǔ)氫也有一些問(wèn)題有待解決：（1）技術(shù)上操作條件相對(duì)苛刻，加氫和脫氫裝置較復(fù)雜；（2）脫氫反應(yīng)需在低壓高溫下進(jìn)行，反應(yīng)效率較低，容易發(fā)生副反應(yīng)；（3）高溫條件容易使脫氫催化劑失活。

圖1 液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫的加氫、脫氫反應(yīng)路徑（以乙基咔唑?yàn)槔?/span>

來(lái)源：公開(kāi)資料

有機(jī)液體儲(chǔ)氫的關(guān)鍵在于選擇合適的儲(chǔ)氫介質(zhì)。目前研究中主要采用的儲(chǔ)氫介質(zhì)見(jiàn)表2。環(huán)己烷利用苯-氫-環(huán)己烷的可逆化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫，具有較高的儲(chǔ)氫能力，在常溫下為液態(tài)，脫氫產(chǎn)物苯在常溫常壓下也是液態(tài)，方便運(yùn)輸。甲基環(huán)己烷脫氫產(chǎn)生氫氣和甲苯，且甲基環(huán)己烷和甲苯在常溫常壓下都是液體，因此甲基環(huán)己烷也是比較理想的儲(chǔ)氫載體。十氫化萘儲(chǔ)氫能力強(qiáng)，常溫下是液體，但在加氫、脫氫及運(yùn)輸過(guò)程中可能出現(xiàn)原料的不斷損耗。上述三種介質(zhì)屬于傳統(tǒng)有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料，它們有一個(gè)共同缺點(diǎn)就是脫氫溫度高，比如環(huán)己烷的脫氫溫度在270℃以上；甲基環(huán)己烷根據(jù)條件不同脫氫溫度至少有230℃，最高可達(dá)400℃；十氫化萘的脫氫溫度也在240℃以上。傳統(tǒng)有機(jī)液體氫化物難以實(shí)現(xiàn)低溫脫氫，導(dǎo)致難以大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展。因此有人提出用不飽和芳香雜環(huán)有機(jī)物作為新型儲(chǔ)氫介質(zhì)，其中咔唑和乙基咔唑是典型代表。咔唑主要存在煤焦油中，可通過(guò)精餾或萃取等方法得到，常溫下為片狀結(jié)晶。研究表明咔唑可在250℃下加氫、在220℃下脫氫。乙基咔唑常溫常壓下也是無(wú)色片狀晶體，可以在130℃~150℃下快速加氫，在150℃~170℃下脫氫，是較為理想的儲(chǔ)氫介質(zhì)。從媒體報(bào)道來(lái)看，國(guó)內(nèi)氫陽(yáng)能源的液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)很可能采用了乙基咔唑作為儲(chǔ)氫介質(zhì)。

表2 主要有機(jī)液體儲(chǔ)氫介質(zhì)

來(lái)源：根據(jù)公開(kāi)資料整理

創(chuàng)建于2014年的湖北氫陽(yáng)能源專注于常溫常壓液體有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)，目標(biāo)在三到五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)基于常溫常壓液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫的配套裝備。其推出的新型有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫材料安全指標(biāo)遠(yuǎn)高于汽油、柴油等傳統(tǒng)能源，見(jiàn)表3。氫陽(yáng)新型液體儲(chǔ)氫材料在常溫常壓下能夠?qū)崿F(xiàn)58g/L的儲(chǔ)氫密度，雖然不及液氫（-253°C）的70g/L，但已高于70MPa高壓氫的39g/L，一旦技術(shù)成熟實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，前景將非常廣闊。據(jù)媒體今年11月13日?qǐng)?bào)道，氫陽(yáng)能源全國(guó)首個(gè)常溫常壓液體儲(chǔ)氫材料生產(chǎn)基地在湖北省宜都市啟動(dòng)建設(shè)，計(jì)劃今年12月20日投產(chǎn)，預(yù)計(jì)年產(chǎn)1000噸乙基咔唑。值得注意的是該項(xiàng)目屬于中試項(xiàng)目，中試是產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的過(guò)度環(huán)節(jié)，說(shuō)明氫陽(yáng)的液體有機(jī)儲(chǔ)氫材料基本完成實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，正在為大規(guī)模量產(chǎn)做準(zhǔn)備。早在2016年，氫陽(yáng)能源就與揚(yáng)子江汽車合作推出第一代基于液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫材料的氫燃料電池客車“泰歌號(hào)”，2017年兩家再次聯(lián)手研發(fā)第二代氫燃料電池客車“氫陽(yáng)號(hào)”（見(jiàn)圖3），相比第一代優(yōu)化了有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫與燃料電池的耦合，提高續(xù)航里程到400公里。今年2月份，氫陽(yáng)能源與三環(huán)集團(tuán)簽訂戰(zhàn)略協(xié)議，共同研發(fā)基于有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)燃料電池的新能源汽車、火車機(jī)車氫燃料電池動(dòng)力裝置；兩家公司在今年6月推出了世界首臺(tái)常溫常壓氫能物流車（見(jiàn)圖2）。

表3 氫陽(yáng)能源“氫油”與汽油、柴油主要安全數(shù)據(jù)對(duì)比

來(lái)源：氫陽(yáng)能源官網(wǎng)

圖2 三環(huán)“氫卡”

圖3 泰歌號(hào)（左）和氫揚(yáng)號(hào)（右）

德國(guó)Hydrogenious Technologies（HT）成立于2013年，同樣致力于液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)的研發(fā)推廣。其產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入歐洲和美國(guó)，目前正在開(kāi)拓中國(guó)市場(chǎng)。2018年1月，大洋電機(jī)發(fā)布公告稱公司將持有HT公司10.2%的股權(quán)，成為HT第三大股東。大洋電機(jī)計(jì)劃向HT采購(gòu)一定數(shù)量的液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，預(yù)計(jì)2019年開(kāi)始在國(guó)內(nèi)建立并運(yùn)營(yíng)第一座基于液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)的加氫站。同時(shí)，HT不斷通過(guò)合作優(yōu)化自家產(chǎn)品的性能。例如，今年6月，HT宣布與特種化學(xué)制造商科萊恩合作，通過(guò)借助科萊恩的高活性催化劑優(yōu)化液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫材料的生命周期和效率；同時(shí)采用HyGear的氫氣凈化系統(tǒng)，凈化儲(chǔ)存的氫氣。

圖4 HT液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫項(xiàng)目

總體來(lái)看，液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)目前處于從實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)度階段。作者認(rèn)為，液態(tài)有機(jī)物儲(chǔ)氫未來(lái)能否成為氫氣運(yùn)輸主流方式，取決于（1）技術(shù)迭代速度能否快于其他儲(chǔ)氫手段；（2）工業(yè)化和市場(chǎng)化速度能否快于低溫液態(tài)儲(chǔ)氫成本降低速度。當(dāng)前高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是主流，但是因?yàn)榘踩云浒l(fā)展一直受到限制，且儲(chǔ)氫密度較低，不適合大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)輸；低溫液態(tài)儲(chǔ)氫由于高成本、儲(chǔ)運(yùn)難度大，在國(guó)內(nèi)的發(fā)展面臨重重困難；液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)在安全性、儲(chǔ)氫密度、儲(chǔ)運(yùn)效率上極具優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)70MPa高壓儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫均發(fā)展滯后的前提下，有望成為未來(lái)我國(guó)氫氣儲(chǔ)運(yùn)的主要方式之一。

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