24-06-20
甲酸制氢
基于氢能的质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有燃料利用效率高、零排放、安全、静音等特点,已成为我国实现双碳目标的重要策略之一。
而氢气本身是一种高能源密度的二次能源,同时具有非常高的电化学活性,可通过燃料电池进行发电。所以,人们研制了很多制备和存储氢气的方法来实现氢能的利用,不过都存在很多大的技术障碍。
1. 高压储氢罐模式步骤繁琐(单次充/放一车氢气所耗时间约4一5小时),成本高昂(运输成本:9-10元/kg氧气/100公里),效率低下(运载效率1-2%)
2. 电解水制氢技术成本高(>100元/kgH2,)、本身能耗很大。
3. 甲醇重整制氢一般需要250°C以上的高温及30-50个大气压的高压,且氢气纯度较差,含有很高浓度的CO(>1%),需对产物进行深度提纯,否则极易使燃料电池中毒,这造成了成本的提升。
相比之下,甲酸制氢更能实现氢能的安全高效的利用。
甲酸(HCOOH,FA)是最简单的含氢一元有机羧酸,具有较70 Mpa储氢罐更高的的体积储氢密度(53 g/L)。
甲酸具有较高的吉布斯自由能,可以在催化剂的作用下,在常温常压下分解成氢气和二氧化碳:
HCOOH ==> H2 + CO2
目前为止,能够在如此轻松的条件下发生此种分解的有机物仅仅只有甲酸。所以这个反应显然具有很重要的价值。
甲酸制氢是通过利用有机储氢介质(如甲酸)为氢能高效安全储运提供了新的解决途径。甲酸是一种安全方便的氢气能源材料,其在化学合成和可持续的能源储存方面具有极大的应用前景。以液相有机物甲酸作为氢能源载体进行储存、运输以及短流程制备氢气,通过其大储氢量、安全和稳定的化学特性,通过常温常压催化分解便可得到所需的氢及高纯二氧化碳(HCOOH→ H_2 + CO_2 ) 。可有效解决氢能行业的氢源不充足、储运不经济、使用不安全等制约行业发展的核心问题。
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