科创中国
正仲氢转化催化剂及技术
成果类型：: 新技术
发布时间: 2022-11-08 14:52:50
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”双碳支撑产业科技服务团| 焦斌 | 2022-11-10 17:38:58
液氢是氢储存的重要方式之一，具有便于储存、气化膨胀倍率大的优点。
正氢和仲氢是分子氢的两种自旋异构体，正氢的原子核自旋方向相同，仲氢
的原子核自旋方向相反。其热力学平衡特点为在 273K 温度以上，正、仲氢之
比为 3:1，在低于 233K 下，仲氢比例随温度下降而逐渐增加。正仲氢的自发
转化是一个较慢的过程，液化过程产生的初始液氢仍然保持正、仲氢 3:1 的比
例。液氢储存过程中正仲氢逐渐转化，但氢的正仲转化是一放热反应，放热
会造成的液氢蒸发损失。为减小正仲氢转化放热造成的液氢蒸发损失，液氢
产品中仲氢含量至少应该在 95%以上，因此液化时需将正氢基本上都转化为
仲氢。
研究组开发出一种正仲氢转化催化剂，可以在低于 273K 直至 20K 的低温范
围操作，与气态或者液态氢接触，催化正仲氢的转化，达到正仲氢平衡，操作压力不限，使用寿命大于一年。催化剂在 5 吨/天（2400 Nm3/h）氢气液化装置的完成了应用验证。
美国有资料对含水氧化铁催化剂进行了报道，但采用的含水氧化铁催化剂是通过从可溶性铁盐和可溶性氢氧化物的溶液中沉淀来制备的，即采用强碱作为沉淀剂，且没有公开具体工艺。国内目前用于正仲氢转化反应的含水氧化铁催化剂的研究较少。公开号为cn113797928a的中国专利公开了一种液氢转化的正仲氢转化催化剂的制备方法，包括：a)制备铁盐溶液和待掺杂金属离子溶液；b)制备掺杂铁盐溶液：按一定比例将制备的待掺杂金属离子溶液滴入铁盐溶液中，常温下磁力搅拌，得到掺杂铁盐溶液；c)配制前驱物：取适量碱液滴入步骤b)中得到的掺杂铁盐溶液中，直到混合溶液的ph值达到3～5；d)水热晶化得到成品：将步骤c)中得到的混合溶液放置在密封反应釜中，在一定温度和压强下反应，之后冷却，离心，将得到的沉淀物用水洗涤，直至ph值呈中性；将上述沉淀物放入真空干燥箱干燥，研磨，即制得成品。上述技术方案中，通过掺杂金属离子对催化剂改性来提高催化活性，采用的为强碱沉淀剂。
田志坚，理学学士，南开大学（1991年）；理学博士，大连化学物理研究所（1996年）；访问学者，比利时根特大学石油化学技术实验室（1997-1998年）；课题组长，大连化学物理研究所（1999年开始） ；研究部部长，大连化学物理研究所洁净能源国家实验室（2011年开始）。 大连化学物理研究所首席研究员（2015年入选），中国科学院“特聘研究员计划”特聘核心骨干（2015年入选），国家科技部“中青年科技创新领军人才”（2014年 入选），2016年入选国家第二批万人计划 [1] 。
含水氧化铁催化剂是一种组成均一的本体催化剂，因具有活性、安全性、成本等多方面的综合优势而成为目前应用最广泛的正-仲氢转化催化剂，在国内外的大型氢液化设备中均能稳定运行数十年。
投资与收益
该技术市场容量大，投资小，回报率高。
合作方式
合作开发
投资规模
100 万～500 万
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