有機液體儲氫載體標準

編制說明

一、編制背景

氫能是一種綠色、高效的二次能源，是未來清潔能源的發(fā)展方向。國家能源

局印發(fā)的《2020年能源工作指導意見》提出，從改革創(chuàng)新和推動新技術產(chǎn)業(yè)化

發(fā)展角度推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，氫氣儲運是一大難題，已成為制約氫能產(chǎn)業(yè)

發(fā)展的瓶頸。氫氣是體積密度最?。?.0899kg/m3）、質量能量密度極大（33

(kW·h)/kg）、體積能量密度較?。?.003(kW·h)/L）的氣體，這給氫氣儲運帶來了

巨大的技術和經(jīng)濟挑戰(zhàn)。目前，常用儲氫技術主要包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)

儲氫、金屬合金儲氫、非金屬材料儲氫。高壓氣態(tài)儲氫氣體壓縮耗能高、運輸成

本高、安全系數(shù)低；低溫液態(tài)儲氫氣體液化耗能高、投資大、運輸過程中存在蒸

發(fā)損失；金屬合金儲氫易發(fā)生金屬粉碎造成管路堵塞；非金屬材料儲氫的儲氫性

能與材料的微孔體積與孔形狀密切相關，難以控制。因此，開發(fā)低能耗、低排放、

變革性的儲氫技術，實現(xiàn)溫和條件下的高效儲氫過程迫在眉睫，對于實現(xiàn)碳中和

目標具有重要意義。

有機液態(tài)儲氫技術作為一種新型、高儲氫密度的儲氫技術，有望在未來新型

能源體系中扮演重要角色，尤其是在可再生能源、傳統(tǒng)一次能源與二次能源之間

的轉化與儲能中發(fā)揮重要樞紐作用，有望解決供需時間和空間不匹配的難題。有

機液態(tài)氫化物儲氫的基本原理是利用不飽和芳香族化合物的催化加氫與其對應

氫化物的催化脫氫的可逆循環(huán)實現(xiàn)氫氣的儲存與釋放，從而到達儲存氫氣的目的。

氫氣在產(chǎn)氫地通過與不飽和芳香族化合物發(fā)生加氫反應，不飽和芳香族化合物轉

變?yōu)槠鋵臍浠?；加氫反應后的液體產(chǎn)物便可以通過現(xiàn)有的管道、油罐車等

運輸?shù)胶臍涞?；在耗氫地，不飽和芳香族化合物對應氫化物通過脫氫反應釋放出

純度極高的氫氣，同時，液相轉化為不飽和芳香族化合物，以循環(huán)使用。有機液

態(tài)儲氫的重點在于有機物儲氫介質的選擇，儲氫介質的性能指標包括儲氫性能、

常溫下穩(wěn)定為液態(tài)、不易揮發(fā)、脫氫環(huán)節(jié)不污染氫氣、低毒或無毒、循環(huán)次數(shù)多、

成本低等。具有不飽和鍵的烯烴、炔烴、芳香烴或某些可進行脫氫偶聯(lián)酯化反應

的物質，在理論上都存在成為液態(tài)儲氫材料的潛力。

1

二、編制工作組成員單位

本標準根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會中電聯(lián)標準[2020]273號文《關于印發(fā)2020

年第三批中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準制修訂計劃的通知》中關于標準項目的制定任

務安排，由云南電網(wǎng)有限公司電力科學研究院、西安交通大學、云南省產(chǎn)品質量

監(jiān)督檢驗研究院、陜西氫易能源科技有限公司等單位共同編寫。

三、編制的主要原則

本標準編制的主要原則是遵守現(xiàn)有相關法律、條例、標準和導則等，兼顧參

考電力儲能對有機液體儲氫系統(tǒng)的技術要求。

本標準以市場需求為導向，有利于科技成果推廣應用，有利于資源節(jié)約與優(yōu)

化配置，有利于清潔能源的規(guī)?；褂?。

四、與其他標準文件的關系

1、參考并引用了與氫相關的術語標準，包括GB/T24499《氫氣、氫能與氫

能系統(tǒng)術語》。

2、參考并引用了與氫氣純度相關的標準，包括GB/T3634.2《氫氣第2

部分：純氫、高純氫和超純氫》。

五、主要工作過程

2020年11月26日，中電聯(lián)下達2020年第三批中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準制

定計劃（中電聯(lián)標準[2020]273號），確定組織編寫團體標準《有機液體儲氫載體》

（T/CEC20203028）。

2021年1月，標準編寫工作牽頭單位云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究

院積極聯(lián)系行業(yè)內(nèi)相關單位，組成了標準編寫工作組，優(yōu)化和完善了工作組的成

員構成。

2021年3月，編寫組確立了標準編寫的總體工作目標，開展了標準前期研

究工作。

2021年5月，編寫組通過查閱收集資料并進行針對性的調(diào)研，確定標準框

2

架結構和主要章節(jié)內(nèi)容。

2021年7月，牽頭單位完成了協(xié)調(diào)和對比試驗樣品制備，向云南省產(chǎn)品質

量監(jiān)督檢驗研究院、西安交通大學等單位發(fā)出了協(xié)調(diào)與方法比對試驗樣品。

2021年11月，各參與單位完成協(xié)調(diào)和比對試驗。

2021年12月，編寫組集中討論了團體標準《有機液體儲氫載體》中產(chǎn)品理

化指標要求、檢測方案和限值問題，以指標有效性、必要性、檢測可實施性為衡

量基礎，確定了標準第5節(jié)的內(nèi)容。

2022年3月，編寫組提交標準初稿，進行第一次評審。

2022年10月，按照評審意見，組織編制單位對修改的檢測項目條件進行了

驗證，完成初稿修改。

2023年4月，完成修改稿送審，根據(jù)評審意見，將檢測方法和技術要求分

節(jié)表述，對檢測方法、條件進行細化。

2024年3月，完成送審稿評審，根據(jù)評審意見，修改工作溫度、反應速率

定義并補充測試方法，形成征求意見稿。

六、條文說明

1、前言

標準的前言規(guī)定了標準所依據(jù)的起草規(guī)則、提出和歸口信息、起草單位和起

草人。本標準依據(jù)GB/T1.1-2020的要求進行編制，標準的結構框架、格式、表

述均符合GB/T1.1-2020的要求。

2、范圍

本標準將適用范圍限定在電力儲能用有機液體儲氫系統(tǒng)的有機液體儲氫載

體，包括氮雜環(huán)類、苯系物類和其他類型的有機液體儲氫載體，均可參照本標準

執(zhí)行。

3、規(guī)范性引用文件

本標準在編寫時參考了現(xiàn)行相關國家標準。對于與氫相關的術語，參考了

GB/T24499《氫氣、氫能與氫能系統(tǒng)術語》；對于氫氣純度，參考了GB/T3634.2

《氫氣第2部分：純氫、高純氫和超純氫》。

4、術語和定義

3

對“有機液體儲氫載體”、“加氫液體”、“儲氫密度”、“最高允許使用溫度”、

“載體加氫反應速率”、“載體脫氫反應速率”等術語進行了規(guī)定。

“最高允許使用溫度”是指有機液體儲氫載體反應溫度范圍的上限值，取脫

氫反應產(chǎn)生氫氣純度不低于99.5%時的反應溫度，一般由生產(chǎn)廠商提供。而“儲

氫密度”、“載體加氫反應速率”以及“載體脫氫反應速率”需要通過規(guī)定的方法

進行試驗獲得。

5、分類和標識

對有機液體儲氫載體按照產(chǎn)品類型進行了分類，分為氮雜環(huán)類、苯系物類和

其他類。對有機液體儲氫載體產(chǎn)品編碼方式進行了規(guī)定，須照規(guī)定方式對產(chǎn)品類

型、儲氫質量百分數(shù)、有效儲氫成分含量（質量分數(shù)）、最高允許使用溫度按進

行編碼標識。

6、技術要求

對“外觀”、“運動粘度”、“密度”、“閉口閃點”、“燃點”、“凝點”、“總硫含

量”、“氯含量”、“水分”、“水溶性酸堿”、“銅片腐蝕”、“脫氫氣體氫氣含量”、

“最高允許使用溫度”、“工作溫度范圍”“熱穩(wěn)定性”、“有效儲氫成分含量”、“儲

氫密度”、“載體加氫反應速率”、“載體脫氫反應速率”共19個影響有機液體儲

氫載體性能指標的技術參數(shù)進行了限值規(guī)定。

7、儲氫密度測試

有機液體儲氫載體的儲氫密度由最大放氫量和測試所用加氫液體的質量計

算得出。最大放氫量由排水集氣法測定，測試采用加氫有機液體在燒瓶內(nèi)常壓下

加熱催化脫氫，測定其排氣體積以獲得最大放氫量，裝置如圖1所示。

4

45

6

27

3

1

1-控溫油浴槽，2-燒瓶，3-加氫液體及催化劑，4-冷凝管，5-導氣管，6-量筒，7-水槽

圖1排水集氣法測定有機液體儲氫載體放氫量的裝置

被測液體的儲氫密度按照式（1）進行計算：

（1）

其中：

：被測材料的儲氫質量密度，單位%；

：試驗結束時讀取的量筒內(nèi)氣體體積。單位mL；

：試驗用的加氫液體質量，單位g；

：讀取量筒內(nèi)氣體體積時的環(huán)境溫度，單位K；

：讀取量筒內(nèi)氣體體積時的環(huán)境壓力，單位kPa。

8、載體加氫反應速率測試

有機液體儲氫載體的加氫反應速率，由有機液體儲氫載體的理論最大儲氫體

積和有機液體儲氫載體加氫反應實際吸收的氫氣體積計算得出載體加氫反應完

成率，并記錄加氫反應完成率達到85%的時間為加氫反應速率。其中，有機液體

儲氫載體實際吸收的氫氣體積由加氫過程的氫氣流量測定。測試采用有機液體儲

5

氫載體在反應釜內(nèi)加壓下催化加氫，測定反應過程中氫氣的速率和時間以得到其

吸收的氫氣體積，裝置如圖2所示。

34

5

8

2

6

17

1-加熱套，2-間歇式反應釜，3-進氫氣流量計，4-出氫氣流量計，5-攪拌構件，6-有機液體

儲氫載體，7-加氫催化劑，8-溫度探測器

圖2測定有機液體儲氫載體加氫量的裝置

按照所測試的有機液體儲氫載體的理論儲氫密度，根據(jù)式（2）計算理論最

大氫氣吸收體積。

1000mw

VH（2）

H00.0899

其中：

?H0：理論最大放氫體積，單位mL；

m：測試用有機液體儲氫載體的質量，單位g；

：有機液體密度，單位g/mL;

wH:有機液體理論質量儲氫密度，單位%。

試驗時向間歇式反應釜中通入氫氣，并使得間歇式反應釜內(nèi)保持8MPa壓力。

反應釜內(nèi)壓力達到8MPa后，啟動反應器中的攪拌構件，保持轉速100r/min。開

啟加熱套加熱，使得反應釜內(nèi)溫度達到反應溫度。采用流量計監(jiān)測通入反應器中

的氫氣體積VH，并開始計時。當VH達到85%VH0時，記錄消耗時間t作為試驗

6

結果。重復測試3次，測試結果記為t1、t2、t3。有機液體儲氫載體的加氫反應

速率按照式（3）進行計算：

（3）

其中：

t1:一次試驗加氫反應完成率達到85%時，所需的時間；

t2:二次試驗加氫反應完成率達到85%時，所需的時間；

t3:三次試驗加氫反應完成率達到85%時，所需的時間；

Q:加氫反應完成率達到85%時，所需的平均時間。

9、載體放氫反應速率測試

有機液體儲氫載體的放氫反應速率，由加氫液體的理論最大放氫體積和加氫

液體放氫反應實際釋放的氫氣體積計算得出放氫反應完成率，并記錄放氫反應完

成率達到85%的時間為放氫反應速率。加氫液體實際釋放的氫氣體積由排水集氣

法測定。放氫反應完成率測試裝置和圖一一致。

按照所測試的有機液體儲氫載體的理論儲氫密度，根據(jù)式（4）計算理論最

大氫氣吸收體積VD0。

1000wT273.15

VH（4）

D00.0899273.15

其中：

?D0：理論最大放氫體積，單位mL；

：有機液體密度，單位g/mL;

wH:有機液體理論質量儲氫密度，單位%；

T：由溫度計測得的室溫，單位℃。

試驗時常壓下，啟動攪拌轉速保持在100r/min，并且加熱套加熱三頸燒瓶至

反應溫度；采用排水集氣法，利用導氣管、量筒和水槽監(jiān)測釋放的氫氣體積VD，

并開始計時。當VD達到85%VD0時，記錄消耗時間t作為試驗結果。

重復測試3次，測試結果記為t1、t2、t3。

加氫液體的放氫反應速率按照式（5）進行計算：

（5）

其中：

7

t1:一次試驗放氫反應完成率達到85%時，所需的時間；

t2:二次試驗放氫反應完成率達到85%時，所需的時間；

t3:三次試驗放氫反應完成率達到85%時，所需的時間；

Q:放氫反應完成率達到85%時，所需的平均時間。

10、最高允許使用溫度

按照儲氫密度所示方法進行加氫液體的脫氫測試，工作溫度范圍上限作為起

始實驗溫度，10℃為間隔提高試驗溫度，在每個試驗溫度按照脫氫氣體氫氣