液态有机氢载体

液态有机氢载体（LOHC）是可以通过化学反应吸收和释放氢的有机化合物。 因此，LOHC 可以用作氢的存储介质。

原则上，任何不饱和化合物（具有C-C双键或三键的有机分子）在氢化时都可以吸收氢。

从历史上看，LOHC 系统释放氢气所需的高温一直被认为是限制存储循环整体效率的主要缺点。 2019 年，提出了一种将 LOHC 结合氢转化为电能的替代方法。 富氢载体在热中性转移氢化反应中排出。 氢气由此转移到丙酮中。 转移氢化的产物（2-丙醇）然后在燃料电池（直接异丙醇燃料电池；DIPAFC）中转化。 这种概念对于移动应用中的车载发电非常有吸引力。

为了吸收氢气，LOHC（一种不饱和的，主要是芳香族化合物）的脱氢形式在氢化反应中与氢气发生反应。 氢化是放热反应并且在升高的压力（约30-50巴）和约150-200℃的温度下在催化剂存在下进行。 形成相应的饱和化合物，可在常温条件下贮存或运输。 当再次需要氢气时，现在氢化的、富氢形式的 LOHC 被脱氢，再次从 LOHC 中释放氢气。 该反应是吸热反应，在高温 (250–320 °C) 下发生，同样是在催化剂存在的情况下。 在使用氢气之前，可能必须清除 LOHC 蒸气。 为了提高效率，应该将离开释放单元的热流中所含的热量转移到进入释放单元的富氢 LOHC 冷流中，以保持反应前预热所需的能量较低。

特别是，吸收氢气时释放的氢化反应热原则上可用于加热目的或用作工艺热。

LOHC 最重要的要求是：

• 在整个相关温度范围内的液态物质
• 温度和循环稳定性
• 氢摄取的可逆性

根据应用领域，还必须检查环境兼容性。 例如，毒性在具有适当安全措施的封闭系统中起着次要作用。

为了确保易于处理（泵送性等），聚集的液态很重要。 应该注意的是，在该过程中 LOHC 以各种形式存在：脱水（低氢）形式、水合（高氢）形式和可能的各种中间阶段。 所有形式的熔化温度都应远低于室温。 这是 N-乙基咔唑的一个问题，例如，它在脱水状态下的熔点约为 70 °C。 此外，必须确保尽可能防止转变为气相。 沸点低于脱氢反应的温度，即过程中的最高温度，是不够的，因为氢的存在降低了气相中 LOHC 的分压，因此即使低于沸点温度也可能发生大量蒸发。 因此，LOHC 材料应始终是蒸气压尽可能低的物质。 反复用氢充放电，应尽可能少发生分解。 除了过程中的高温外，还必须考虑氢化和脱氢过程中催化活性物质的存在。作为 LOHC 适用性的决定性因素是在技术合理条件下氢吸收的可逆性。 原则上，每种不饱和化合物都能够通过氢化作用吸收氢。 然而，由于释放在热力学上是不利的，因此只有芳香族化合物适合作为 LOHC。

氢化或脱氢反应不一定导致脱氢或氢化的 LOHC 完全转化。 因此会出现部分氢化的混合物，包括完全氢化、部分氢化和体积xxx脱水的分子。 了解各自的氢化度对于实际应用很重要。 这可以理解为 LOHC 的一种“充电状态”或能量含量。 因此，需要确定氢化程度的方法。 由于复杂的实验室分析（例如使用气相色谱或核磁共振）在技术实践中是不可能的，因此使用了与其他更容易测量的变量的相关性。 折射率和密度尤其适用于此。

1 m 二苄基甲苯最多可储存 57 kg 氢气，相当于约 1.9 kWh/l。 然而，由于通过脱氢去除需要 11 kWh/kg 的储存氢气，因此净能量密度下降了约三分之一，降至 1.3 kWh/l。 那只是大约十分之一的柴油。

在使用中，由于在脱氢过程中不能或必须始终实现反应的完全转化，因此可以进一步降低有效能量密度。 此外，考虑到与体积相关的能量密度，必须考虑到水合和脱水形式至少需要一个罐。 原则上，这会导致能量密度再减半。 然而，复杂的结构措施可以改善空间的使用。 例如，可以使用大量的小罐，一次只有一个是空的，或者可以使用内部带有滑动隔板的罐。