科普|什么是有機液態儲氫？

此前介紹了低溫液態儲氫技術，對于儲氫來說，還有一種液態儲氫技術更有性價比，它就是有機液態儲氫技術。

有機液態儲氫技術的概念

有機液態儲氫技術（Liquid Organic Hydrogen Carriers Technology，縮寫“LOHC”），是指以某些烯烴、炔烴或芳香烴等含有不飽和碳健的液態有機物作為儲氫載體，通過發生一對一可逆反應實現氫儲存和釋放的技術。這種技術利用了特定有機化合物在加氫和脫氫過程中的化學反應特性，能夠在常溫常壓下安全地存儲和運輸氫氣。

簡言之，有機液態氫載體(LOHC)是一種可以加氫和脫氫可逆的液體。在脫氫階段，氫是唯一的產物，載體液體回到原來的狀態再次加氫。下圖再次展示了LOHC概念的基本原理。

有機液態儲氫反應原理

有機液態儲氫與現有的燃料基礎設施可以兼容，這是其優勢之一。此外，在正常條件下，氫氣在長期儲存或運輸中不會損失，而液態氫氣輸送鏈上則會有大量的蒸發損失。因此，有機液態儲氫可以在不同來源的能源的儲存、運輸和交易中發揮重要作用。

有機液態儲氫的特點

有機液態儲氫技術是一種新興的儲氫方式，它通過加氫反應將氫氣固定到芳香族有機化合物中，形成穩定的氫有機化合物液體。這種技術在常溫常壓下進行，有機液體儲氫始終以液態方式存在，使得氫能的規模利用成本大幅降低，且方便運輸和儲存。以下是其主要特點：

不同有機液由于各自屬性存在差異，在儲氫和釋放氫的過程中有著不同的特點和條件。

有機液態儲氫作為一種新興的儲氫技術，雖然具有許多優點，但也存在一些問題。

1. 技術操作條件苛刻

有機液態儲氫的技術操作條件相對苛刻，加氫和脫氫裝置比較復雜。這意味著在實際應用中，需要更高的技術要求和更復雜的設備支持，從而增加了技術和資金門檻。

2. 脫氫反應條件較為嚴苛

脫氫反應通常需要在低壓高溫下進行，這可能導致反應效率較低，并且容易發生副反應。此外，高溫條件還容易使脫氫催化劑失活，從而影響儲氫的穩定性和效率。

3. 存在一定的安全隱患

盡管有機液態儲氫在常溫常壓下呈液態，與汽油類似，可用現有管道設備進行儲存和運輸，安全方便，但是任何涉及易燃物質的儲存和運輸過程都存在一定的安全隱患。

4. 能耗相對較高

雖然有機液態儲氫避免了低溫液態儲氫需要多段壓縮的問題，但在加氫和脫氫過程中可能會消耗較多的能量，這在一定程度上影響了其能源轉換效率。

5. 成本相對較高

有機液態儲氫技術在實施過程中，涉及到的設備和工藝都比較復雜，因此整體的制造和運營成本相對較高。

有機液態儲氫的市場前景

根據研究報告顯示，2023年全球有機液態載體儲氫市場的規模大約可以實現上億元人民幣，預計到2030年將達到更大的規模。

有機液態儲氫技術在日本和歐洲發展迅速，在我國開始邁向工業化應用。隨著國內相關企業的積極推進，有機液態儲氫已開始走向商業化。2023年6月25日，瀚銳氫能集團“液態有機儲氫加氫站供氫示范項目”開工儀式在佛山市南海區丹灶舉行，該項目是國內首個通過液態有機儲氫技術為加氫站供氫。

歐洲已經開始了使用有機液態儲氫的氫能示范工程，包括使用有機液態儲氫作為氫源的加氫站，裝載有機液態儲氫作為氫源的氫能船舶和鐵路機車。

在移動設備上裝載氫有機液而不是氫氣罐，大大提高了移動設備的安全性。瑞士在隨車脫氫方面進行了深入的研究，并已經開發出兩代試驗原型汽車MTH-1和MTH-2；意大利正在研究用有機液體氫化物儲氫技術開發化學熱泵。

2020年德國提出GET H2計劃，致力于在風能和太陽能資源豐富的區域實現綠氫工業化生產并與下游應用領域連接，進而逐步打造覆蓋全德的氫基礎設施。這一價值鏈涵蓋：可再生能源發電，兩個功率高達100 兆瓦的制氫裝置、現有的電力和天然氣基礎設施，包括第一個管道輸氫設施；利用電解廢熱進行區域供熱的高溫熱泵；一臺60MW的燃氫輪機，用于純氫發電；有機液態儲氫存儲和運輸系統設施以及Lingen加氫站。

2017年12月26日，日本公布了《基本氫能戰略》，2020年，日本千代田公司利用甲基環乙烷作為儲氫載體，首次實現遠洋氫運輸，年供給量將達到210噸。

有哪些企業布局有機液態儲氫

國內也有相當多的企業布局有機液態儲氫領域，它們成為有機液態儲氫領域技術研發和產業發展的中堅力量。

中國船舶集團有限公司第七一二研究所：

中船七一二所前期已完成單套40千瓦級有機液體供氫模塊樣機設計開發，突破了高效催化燃燒供熱、供熱-脫氫一體化反應器設計、反應器封裝等多項關鍵技術。后期將逐步推進有機液態儲氫在綠色船舶、規模化氫氣儲運、海洋氫能等領域推廣應用。

2022年2月：中船712所自主研制的國內首套120kW級氫氣催化燃燒供熱的有機液體供氧裝置完成調試，并實現與燃料電池系統匹配供氫。

武漢氫陽能源控股有限公司：

2014年國內第一家有機液態儲氫技術研發公司。擁有多項全球首創成果。公司研發生產儲氫、脫氫裝置及車載有機液氫供氫系統，為氫燃料電池、氫內燃機、化工過程加氫等用氫企業提供氫源供應。

2018年12月，公司在湖北宜昌完成建設全球第一個常溫常壓液態有機儲氫材料工廠，向公司和合作伙伴提供1000噸級儲油的生產供應。

2022年4月，儲油二期建設項目正式啟動，標志著常溫常壓下氫能安全高效儲運技術成功進入了產業化導入階段。

同年11月，日產氫氣400kg的撬裝式供氫設備在氫陽能源廠區調試成功并發送客戶。

中國化學建投公司聯合氫陽公司，在北京與上海金山分別建立日供氫400kg，相距1463km的加氫、運氫、脫氫一體化示范應用裝置，經過三次試車，對脫氫規模、脫氫速率、脫氫效率、單位能耗及氫油損耗等關鍵指標進行了充分驗證，已達到設計水平。

2023年7月6日，中國化學建投公司聯合氫陽公司打造的全球首套常溫常壓有機液體儲氫加注一體化示范項目在上海碳谷綠灣產業園（原上海金山第二工業區）成功完成全流程貫通。相較于德國的二芐基甲苯和日本的甲基環己烷液體，其在穩定性、安全性、純度、成本等方面具有明顯優勢。

陜西氫易能源科技有限公司：

基于西安交大化工學院方濤教授團隊多年研究成果為基礎成立的儲運氫技術公司，已搭建起涵蓋儲放氫催化劑、有機氫載體、儲放氫裝置等領域的全鏈條研發平臺。

4月，氫易能源完成了數千萬元Pre-A輪融資，主持實施了基于自主催化技術的10m3/h級芳雜環可逆儲放氫中試試驗。

6月，氫易能源年產萬噸有機液態儲氫材料及配套催化劑項目工廠正在進行設備安裝，預計在季度末將實現投料試產。項目投產后，隨著產能逐步釋放，將實現每日30噸氫的儲運能力。

8月，氫易能源還與陜西氫能產業發展有限公司簽署戰略合作協議，進一步推動有機液體儲氫技術的商業化應用。

海望氫能：

海望氫能專注于有機液體儲氫技術，研發了多種儲氫載體材料、加脫氫催化劑及反應工藝包，并提供撬裝式儲氫制氫裝備與廠站式儲氫制氫工程方案。

合作項目：吉林白城制綠氫項目中的有機液體儲氫裝置。

中氫源安：

2023年2月，中氫源安安全有機液儲運氫技術的首個純氫建筑領域供熱示范項目，在北京市石景山區已全面落成。

2023年6月，中氫源安與北京熱力集團聯合開展了首個基于安全有機液儲運氫技術的純氫供熱示范項目。

合肥理谷新能源有限公司：

合肥理谷新能源有限公司完成數千萬元Pre-A輪融資。本輪融資用于有機液體儲運氫商業示范線的建設。

目前公司已完成有機液體儲運氫小規模中試連續8000小時的評價實驗，脫氫催化劑的反應選擇性、轉化率、壽命均達到大規模產業應用的標準，項目開始轉入商業示范和產業推廣階段。

瀚銳氫能科技集團有限公司：

2023年6月，瀚銳氫能集團“液態有機儲氫加氫站供氫示范項目”開工儀式在佛山市南海區丹灶舉行，該項目是國內首個通過液態有機儲氫技術為加氫站供氫。

自主研制安全無毒有機液體60kg/d吸氫及 125kg/d放氫裝置，并應用在瀘定氫能科技園區項目。

以上國內企業在研發生產有機液態儲氫儲氫介質上已實現彎道超車，做到全球先進。但從目前的研究進展來看，LOHC技術路徑仍存在脫氫技術復雜、脫氫能耗大、存在副反應、脫氫催化劑技術亟待突破等瓶頸。

有專家表示，有機液態儲氫是否可以商業化應用，要取決于技術迭代速度能否快于其他儲氫手段，以及降本速度能否快于低溫液態儲氫。綜合來看，有機液態儲氫常溫常壓下儲運以及低危險性是技術的重要優勢，相信在國內眾多相關科研單位及企業持續推進下，會讓有機液態儲氫在規模化儲氫路上早日實現低成本運營！