醇酯体系液流储氢与工业副产氢分离储存技术国际领先

11月30日, 中国石油和化学工业联合会在上海组织召开了由复旦大学朱义峰青年研究员/包信和院士团队完成的“醇酯体系(BDO-GBL)液流储氢与工业副产氢分离储存技术”科技成果评价会. 由何鸣元, 谢在库, 马丁等多位院士和行业专家组成的专家组认真听取了由研究团队和实验室中试标定现场考核专家组的相关报告, 围绕技术细节, 创新突破及应用前景进行了深入质询与研讨. 成果评价会现场. 专家组一致认定:该成果具有原创性, 属国际领先水平, 并在储氢体系, 催化剂开发, 工艺创新及系统集成等多个层面实现原创性突破:一是首创新型醇酯储氢体系. 率先构建基于1, 4-丁二醇(BDO)与γ-丁内酯(GBL)的可逆储氢新体系, 成功开发出系列高性能金属铜基催化剂, 实现了在160-170oC同一温和温度窗口内的高效加氢与脱氢循环, 突破了液态有机储氢技术长期存在的贵金属依赖与循环温度高的关键瓶颈. 二是首创了液流储氢新概念和新工艺. 通过对系统的智能调控, 实现了单一装置中储氢与释氢模式的灵活切换, 将波动的可再生能源制氢转化为稳定, 高纯度氢气的连续输出, 为绿电的规模化消纳提供了高效的“系统缓冲器”. 三是实现了工业副产氢一步分离与储存. 研制出高浓度杂质(CO, CO等)耐受的“反相”铜基催化剂, 可直接处理复杂工业副产氢, 将粗氢中的H高效高选择性地储存到BDO分子中, 省去了传统的多步分离提纯, 并能同步完成氢气分离与化学储存, 颠覆了传统“先分离, 后储存”的模式, 为副产氢资源化利用, 氢能储运基础设施发展提供了新平台. 该成果已完成单管中试验证, 通过中国石化联组织的72小时现场连续运行考核, 并实现超过2000小时的长期稳定运行. 中试试验实现预期目标, 获得了工艺运行参数, 催化剂性能等关键数据. GBL-BDO储氢循环选择性高达99. 9%, 处理典型工业副产氢时, 氢气单程转化率达94%. 值得一提的是, 该技术路线将与我国雄厚的BDO化工产业基础无缝衔接. 我国是全球最大的BDO生产国, 产能充足, 产业链完整. 将BDO创新地用作“氢能载体”, 不仅为技术的大规模推广提供了稳定, 低成本的物质基础, 也为面临产能调整的传统BDO行业开辟了全新高端应用市场, 实现了技术升级与产业转型的协同共赢. 评价委员会专家组一致认为, 该成果概念原创, 技术先进, 指标领先, 有望发展成一种具备中国特色且先进可行的氢储运体系, 在氢储能, 工业副产氢回收利用, 传统化工流程再造中具有重要前景, 将为我国构建自主可控的氢能产业体系提供关键支撑. 中石化总工程师谢在库院士指出, “该成果不仅能有效支撑波动性可再生能源的大规模消纳, 提升电网灵活性;更能将遍布全国的工业副产氢资源转化为高价值清洁能源, 同时带动传统化工产业链的绿色升级. 它从多个维度为我国构建自主可控, 安全高效的氢能产业体系, 提供了关键的科技支撑与可行的中国方案. ”据了解, 该成果的研究工作得到了多项科技计划的大力支持, 包括国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(海外)和面上项目, 国家重点研发计划“催化科学”重点专项, 上海市“科技创新行动计划”启明星项目及复旦大学启动经费等, 为技术创新与成果转化提供了坚实保障. 目前, 团队申请发明专利12项(授权2项), 在Nature Energy等期刊发表研究论文6篇, 形成了完整的自主知识产权, 受到国内外学界与产业界的广泛关注.