氢储存运输及加注技术教学课件：4.5富氢液态化合物储运氢技术及其应用

富氢液态化合物储运氢技术及其应用生产200吨/天氢气液氨储氢体系花费5.1亿美元生产200吨/天氢气LOHC储氢体系花费2400万美元合成氨和合成甲醇过程比LOHC氢化过程，能耗更大除裂解制氢外，还需要额外的分离装置，将氢气从副产物中分离出来LOHC、氨和甲醇储氢技术比较储存500吨氢气/天10%损失计算裂解3200吨氨4500吨甲醇8700吨H18-DBT有机液体液氨储氢体系吸热的氨分解制氢需要电耗100MW放热的合成氨过程则产生热功率153MW甲醇储氢体系热耗和电耗分别为500MW和151MW产生92MW和7MW的热和电功率DBT/H18-DBT储氢体系电耗约为0.35MW，可忽略不计产生热功率220MWLOHC、氨和甲醇储氢技术比较产生的热功率可以储存起来用于之后的脱氢化释氢反应氨和LOHC体系静态工厂现场应用场景除了氢化过程热耗和电耗，储氢材料和相关系统的资本成本也需要考虑。昼夜储存器储存约8小时的反应物，以便维护需要无需关闭整个设施氢气储存供应链中断所有产品和反应物可储存30天LOHC、氨和甲醇储氢技术比较a)以储存500氢气/天为例预测的能耗储氢体系b)以储存500氢气/天为例储氢材料和主要系统构件的资本成本，LOHC储氢罐以30天计算储氢体系LOHC、氨和甲醇三种体系氢化储氢过程能耗和资本成本对比图机械压缩用于浓缩合成气体混合物和氨转化的合成回路空分设施用于氮气分离氨储氢体系氨转化的合成回路成本最高压缩机热交换器泵反应器闪蒸罐LOHC、氨和甲醇储氢技术比较甲醇储氢体系最大的成本来自于DAC过程CO2捕集成本降低有研究预测甲醇的系统成本低于氨和LOHC合成甲醇成本随之降低假设了DAC比CCS二氧化碳捕集系统成本更高对于LOHC储氢体系，材料成本是运营30天的主要成本构成。LOHC、氨和甲醇储氢技术比较是最昂贵的储氢方法假设新的LOHC材料成本为5美元/升。LOHC、氨和甲醇储氢技术比较高于氨和LOHC材料成本高，比氨储氢略贵大型存储运输系统大批量制造和使用的缘故，材料价格可能会显著降低，从而大大提高LOHC储氢技术的竞争力。特点储氢密度高富氢液态化合物储运氢技术安全运输成本低富氢液态化合物应用示意图采用富氢液态化合物作为氢气的载体，其运输网络成熟、规范、且灵活性高，也被认为是一种大规模储运氢的选择。液氨储运氢技术应用液氨合成和储运的基础设施和相关技术是成熟的。液氨活性较低燃烧和爆炸的危害性比其他气体和液体低具有毒性，对人体健康有害氨在运输过程中的防泄露是重点要解决的问题液氨储运氢技术应用采用汽车、火车等方式进行运输，或充装于大型液氨运输船中运输。（a）液氨槽罐（b）液氨运输船液氨有机液体储运氢技术应用常温常压下有机液体储运氢介质汽车轮船火车与石油/汽油的运输是类似的，可以采用现有石油/汽油的基础设施①有机液体的毒性关键问题环己烷微毒性开发无毒有机液体储运氢介质是氢能安全使用目标的任务之一有机液体储运氢技术应用咔唑吲哚②长途运输的经济性问题有机液体储运的方式与现有石油/汽油的运输类似没有返空车/船的概念脱完氢的有机液体储氢介质仍需随车返厂加氢，往返均是重载运输，需要考虑其长途运输的经济性。③加氢、脱氢条件仍较为苛刻有机液体储运氢技术应用④脱氢反应常伴随副反应有机液体在脱氢时多会发生副反应，导致释放的氢气不纯，存在CO、CH4等对燃料电池毒化的气体。N-乙基咔唑在200℃和6MPa条件下加氢在230℃和0.1MPa条件下脱氢⑤催化剂价格仍昂贵有机液体储运氢技术应用采用贵金属催化剂，且催化剂的寿命较短，这增大了系统成本。优异的加氢/脱氢性能开发高容量无毒低温下可完全吸氢/脱氢的有机液体和廉价催化剂推进有机液体储氢