CN115368208A - 一种耦合式电解制氢-储氢系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耦合式电解制氢‑储氢系统及工艺，其中耦合式电解制氢‑储氢系统，包括依次连接的电解水制氢反应槽、氢气缓冲罐、γ‑丁内酯催化加氢反应器、1,4‑丁二醇储存罐；还包括与所述γ‑丁内酯催化加氢反应器连接的γ‑丁内酯储存罐；所述电解水制氢反应槽与外部的绿电供电系统电连接，以此为电解水制氢反应槽的电解过程提供电能。与现有液态有机分子储氢技术相比，本发明采用了一种新型的液相γ‑丁内酯催化加氢制1,4‑丁二醇的方法，与可再生电能电解水制氢工艺耦合，将氢气以化学能的形式储存到1,4‑丁二醇分子中，实现在线储氢，反应流程简单、投资小。

Description

一种耦合式电解制氢-储氢系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种绿色储氢技术，尤其是涉及一种耦合式电解制氢系统及工艺。
背景技术
能源是提高生活质量和发展经济的重要保障。随着能源安全、气候变化和环境污染等与经济社会发展之间矛盾的加剧，发展基于可再生能源的清洁高效利用技术是当今面临的重要问题。风能和太阳能可以转变为可再生电能(绿电)，具有取之不尽、用之不竭的优点。但由于风能和太阳能的时空分布不均匀，为了充分利用这种由它们所产生的可再生电能，需要发展相应的储能技术。
氢气是最清洁的能源。它与氧气发生反应后释放能量并且只产生水，该过程没有其他任何污染物。氢能利用因此被认为是有望实现深度减排的重要手段。基于可再生电能的电解水制备氢气是技术成熟、操作简单的大规模生产氢气的重要手段。然而，可再生电能往往产生于地广人稀的地区，且时空分布不均匀。太阳能发电只能在白天进行。这限制了人们对可再生电能和氢能的利用，发展简便、安全、适用性好的氢能储运技术迫在眉睫。
当前氢气储运主要采用物理方法，如高压气态储氢、低温液态储氢、管道运输等。高压气体储氢方法最为成熟，但是体积储氢密度极低，且存在泄漏、易燃、易爆等安全问题。低温液态储氢方法能够提高体积储氢密度，但是必须严格绝热、开发耐超低温和保持超低温的特殊容器，因此制造难度大、能耗高且安全问题多。管道运输不适于长距离氢气输送，且管材容易发生氢脆现象造成氢气逃逸。利用化学方法将氢气储存到含氢分子中，等到需要使用时再释放出来，逐渐受到人们关注。
通过CO2和CO加氢反应制取甲醇，可以将氢气储存到甲醇分子中；随后通过甲醇与水重整反应制取氢气。但是，所产生的氢气与CO2以3:1摩尔比混合在一起，分离成本高；而且受反应平衡限制，气体中始终含有少量难以去除的CO分子。 CO分子将会限制后续的氢气使用。另外，CO2和CO的加氢反应制取甲醇的反应温度高、转化率低，反应流程长、投资巨大。张纯等提出采用合成氨方法，将氢气储存到氨气分子当中(CN113860329A)。然而，受到反应平衡的限制，合成氨反应一般发生在大于20MPa的高压条件以及500℃的高温条件下。且合成氨反应过程会产生大量三废物质，能耗高，反应流程长、投资巨大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耦合式电解制氢-储氢系统及工艺，采用了一种新型的液相γ-丁内酯催化加氢制1,4-丁二醇的方法，与可再生电能电解水制氢工艺耦合，将氢气以化学能的形式储存到1,4-丁二醇分子中，实现在线储氢，反应流程简单、投资小。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的第一个目的是提供一种耦合式电解制氢-储氢系统，包括依次连接的电解水制氢反应槽、氢气缓冲罐、γ-丁内酯催化加氢反应器、1,4-丁二醇储存罐；
还包括与所述γ-丁内酯催化加氢反应器连接的γ-丁内酯储存罐；
所述电解水制氢反应槽与外部的绿电供电系统电连接，以此为电解水制氢反应槽的电解过程提供电能。
进一步地，所述γ-丁内酯催化加氢反应器的出口处设有循环管，所述循环管同时与所述γ-丁内酯催化加氢反应器的入口连接，所述γ-丁内酯催化加氢反应器的出口处的氢气自循环管向上返回至入口处，以此实现未反应氢气的循环。
进一步地，所述γ-丁内酯催化加氢反应器为固定床或釜式反应器，所述γ-丁内酯催化加氢反应器中装填有γ-丁内酯加氢催化剂。
进一步地，所述电解水制氢反应槽和氢气缓冲罐之间设有收集净化箱和压缩机，所述收集净化箱将氢气中混杂的水汽冷凝去除，除杂后的氢气经过压缩机压缩后进入氢气缓冲罐。
本发明的第二个目的是提供一种耦合式电解制氢-储氢工艺，包括以下步骤：
基于外部的绿电供电系统提供的电能使得电解水制氢反应槽产氢，产生的氢气存储于氢气缓冲罐中；
将γ-丁内酯加氢催化剂装填至γ-丁内酯催化加氢反应器中，用氢气缓冲罐中的氢气对催化剂进行活化；
待活化完成后，调节氢气与γ-丁内酯比例，以γ-丁内酯为原料进行丁内酯加氢反应，产出的1,4-丁二醇从γ-丁内酯催化加氢反应器底部输入至1,4-丁二醇储罐，同时残余的未反应氢气回流入γ-丁内酯催化加氢反应器中进一步反应。
进一步地，所述γ-丁内酯加氢催化剂包括20-50wt％的非贵金属氧化物作为活性组分、45-79wt％的载体和1-5wt％的助剂。
进一步地，所述活性组分为CuO、NiO、CoO中的一种或多种的组合；
所述载体为SiO2、Cr2O3、ZnO、MnO2、ZrO2和Al2O3的一种或几种；
所述助剂为稀土金属氧化物或前过渡金属氧化物的一种。
进一步地，所述稀土金属为La、Ce氧化物中的一种，所述前过渡金属为V、 Mo、Ti、W氧化物的一种。
进一步地，所述活化的条件为：温度200℃，0.1MPa氢气条件下，还原20h。
固定床反应器中，调节氢气与γ-丁内酯比例至20mol/mol，以γ-丁内酯为原料，在160℃，5MPa，液体空速0.2h-1条件下，进行丁内酯加氢反应；
或于釜式反应器中，加入反应物使得氢气与γ-丁内酯比例至20mol/mol，以γ-丁内酯为原料，在160℃，5MPa，丁内酯/催化剂为100(g/g)的条件下反应3h，进行丁内酯加氢反应。
与现有液体有机分子储氢技术相比，本发明具有以下技术优势：
1)本技术方案采用了一种新型的液相γ-丁内酯催化加氢制1,4-丁二醇的方法，与可再生电能电解水制氢工艺耦合，将氢气以化学能的形式储存到1,4-丁二醇分子中，反应流程简单、投资小，约为合成甲醇、合成氨投资的5-10％。
2)本技术方案得到的1,4-丁二醇只需要采用一般化学品的储存方式储存，输运方便，且后续1,4-丁二醇催化脱氢技术成熟，反应流程简单、投资小，也可以在温和条件下简便地获得高纯度氢气。
附图说明
图1为本技术方案中耦合式电解制氢-储氢系统的结构示意图；
图2为实施例1中制备催化剂的透射电镜图。
图3为实施例2中制备催化剂的XRD图。
图4为实施例4中制备催化剂的XRD图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的制备手段、材料、结构或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
实施例1
如图1所示，本发明所述的一种耦合电解制氢过程的γ-丁内酯储氢反应体系及用途，由电解水制氢反应槽1、收集净化箱、氢气缓冲罐2、储氢组分γ-丁内酯储存罐3、γ-丁内酯催化加氢反应器4、和富氢介质1,4-丁二醇储存罐5连通组成。本技术方案的绿电供电端采用风力、核能、光伏发电中的一种，电力输送到电解槽，电解槽内进行电解水制氢，产生的氢气经过过滤及压缩，进入氢气缓冲罐2。
具体实施时，电解水制氢反应槽1和氢气缓冲罐2之间设有收集净化箱和压缩机，所述收集净化箱将氢气中混杂的水汽冷凝去除，除杂后的氢气经过压缩机压缩后进入氢气缓冲罐。收集净化箱的入口与电解水制氢反应槽1的出口连接，收集净化箱通过热泵循环将冷量引入，实现水蒸气的冷凝，收集净化箱的底部设有排水阀，当水量留存达到预设值且水制氢反应槽1停止运作时，从收集净化箱底部将水排出。收集净化箱的出口与压缩机的入口连接，压缩机的出口与氢气缓冲罐2的入口连接。
具体实施时，固定床加氢反应器内进行催化加氢反应：取颗粒度为40目-60目催化剂装入不锈钢制成的管式反应器中，用缓冲罐内氢气对催化剂进行活化，活化条件为：200℃，0.1MPa氢气条件下，还原20h。催化剂预还原完毕后，调节氢气与γ-丁内酯比例至20mol/mol，以丁内酯为原料，在160℃，5MPa，液体空速0.2h-1条件下，进行丁内酯加氢反应。随后，1,4-丁二醇从反应器底部输入至1,4-丁二醇储罐，同时残余的未反应氢气回流入反应器进一步反应。γ-丁内酯加氢反应结果见表1。1摩尔的丁二醇存储了2摩尔的氢气，连续稳定进料实现连续储氢，储氢量达4.44％。
具体实施时，所用CuZnAl催化剂制备方法如下：沉淀法制备铜基催化剂，用硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝前驱体配一定浓度的混合金属盐溶液，将一定质量的碳酸钠/氢氧化钠加入上述配制的混合溶液中，在65℃水浴中搅拌加热得到沉淀物，沉淀经水热、过滤、干燥、焙烧，最后压片成型得到催化剂样品CuZnAl，氧化铜含量为50％，氧化锌含量为38％，其余为Al2O3。获得的铜催化剂高度分散，如附图 2所示，透射电镜中纳米颗粒高度分散。
实施例2
按照实施例1的方式进行固定床催化加氢反应。不同的是催化剂为CoZnAl，采用共沉淀法制备，制备流程参见实施例1，氧化钴含量为20％，氧化锌含量为 39％，其余为氧化铝。获得的钴催化剂高度分散，还原后催化剂XRD如附图3所示。反应结果见表1。
实施例3
按照实施例1的方式进行固定床催化加氢反应。不同的是催化剂为CuZnZr，采用共沉淀法制备，用硝酸铜、硝酸锌前驱体配一定浓度的混合金属盐溶液，配置一定浓度的碳酸钠溶液，母液中加入商用纳米氧化锆，将金属盐溶液及碳酸钠溶液同时缓慢加入到母液中，在65℃水浴中搅拌加热得到沉淀物，沉淀经水热、过滤、干燥、焙烧，最后压片成型得到催化剂样品CuZnZr氧化铜含量为35％，氧化锌含量为25％，其余为氧化锆。获得的催化剂高度分散，焙烧后催化剂XRD如附图4 所示。反应结果见表1。
实施例4
按照实施例1的方式进行固定床催化加氢反应。不同的是催化剂为NiMnAl，采用共沉淀法制备，氧化镍含量为38％，氧化锰含量为36％，其余为氧化铝。反应结果见表1。
表1
Figure BDA0003763211580000051
Figure BDA0003763211580000061
实施例5
按照实施例1的方式进行固定床催化加氢反应。不同的是催化剂为CuSi，采用蒸氨法制备，氧化铜含量为42wt％，氧化硅含量为58wt％。反应结果见表1。
实施例6
按照实施例1的方式进行固定床催化加氢反应。不同的是催化剂为NiZnCe，采用共沉淀法制备，氧化镍含量为20wt％，氧化锌含量为75wt％，氧化铈含量为5wt％。反应结果见表1。
实施例7
按照实施例1的方式进行固定床催化加氢反应。不同的是催化剂为CoSiTi，采用共沉淀法制备，氧化钴含量为24wt％，氧化硅含量为75wt％，氧化钛含量为1wt％。反应结果见表1。
实施例8
采用实施例1中的催化剂进行反应釜加氢反应器内进行催化加氢反应：取颗粒度为40目-60目催化剂装入离线管式炉中，在200℃，0.1MPa氢气条件下，还原20h。催化剂预还原完毕后，加入反应釜，以丁内酯为原料，在160℃，5MPa，丁内酯/催化剂为100(g/g)条件下，进行丁内酯加氢反应。反应结果见表1。
实施例9
采用实施例2中的催化剂进行反应釜加氢反应器内进行催化加氢反应：取颗粒度为40目-60目催化剂装入离线管式炉中，在200℃，0.1MPa氢气条件下，还原20h。催化剂预还原完毕后，加入反应釜，以丁内酯为原料，在160℃，5MPa，丁内酯/催化剂为100(g/g)条件下，进行丁内酯加氢反应。反应结果见表1。
相较于高压气态储氢、低温液态储氢两种储氢方式，本方案提供的有机液体储氢体系，极大地降低了后续的氢气输运成本。
现有技术中γ-丁内酯加氢制1,4-丁二醇报道较少。本方案采用非贵金属催化剂，催化γ-丁内酯加氢制1,4-丁二醇，应用于储氢体系，具有创新性。且相较于其他有机液体储氢体系(如咔唑类、甲醇类)，我们提供的利用γ-丁内酯储氢体系绿色环保，且富氢产物为1,4-丁二醇，无毒害，具有商业前景。
本发明在经济性和安全性方面，显著优于高压氢气钢瓶储运方式。以普通的 500吨规模的普通液料储罐计算，500吨1,4-丁二醇将能够产生约22.3吨氢气。如果采用高压长管拖车输送22.3吨氢气，将需要消耗约74至110车次的运量。如果采用罐车运送当量氢气的500吨1,4-丁二醇和γ-丁内酯，将只需要消耗约10车次的运量，将极大地降低氢气输运成本。另外，1,4-丁二醇和γ-丁内酯均稳定无毒害，不需要高压储运设备，比采用高压罐车运输氢气更加安全。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耦合式电解制氢-储氢系统，其特征在于，包括依次连接的电解水制氢反应槽(1)、氢气缓冲罐(2)、γ-丁内酯催化加氢反应器(4)、1,4-丁二醇储存罐(5)；
还包括与所述γ-丁内酯催化加氢反应器(4)连接的γ-丁内酯储存罐(3)；
所述电解水制氢反应槽(1)与外部的绿电供电系统电连接，以此为电解水制氢反应槽(1)的电解过程提供电能。
2.根据权利要求1所述的一种耦合式电解制氢-储氢系统，其特征在于，所述γ-丁内酯催化加氢反应器(4)的出口处设有循环管，所述循环管同时与所述γ-丁内酯催化加氢反应器(4)的入口连接，所述γ-丁内酯催化加氢反应器(4)的出口处的氢气自循环管向上返回至入口处，以此实现未反应氢气的循环。
3.根据权利要求1所述的一种耦合式电解制氢-储氢系统，其特征在于，所述γ-丁内酯催化加氢反应器(4)为固定床或釜式反应器，所述γ-丁内酯催化加氢反应器(4)中装填有γ-丁内酯加氢催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种耦合式电解制氢-储氢系统，其特征在于，所述电解水制氢反应槽(1)和氢气缓冲罐(2)之间设有收集净化箱和压缩机，所述收集净化箱将氢气中混杂的水汽冷凝去除，除杂后的氢气经过压缩机压缩后进入氢气缓冲罐。
5.一种耦合式电解制氢-储氢工艺，其特征在于，包括以下步骤：
基于外部的绿电供电系统提供的电能使得电解水制氢反应槽(1)产氢，产生的氢气存储于氢气缓冲罐(2)中；
将γ-丁内酯加氢催化剂装填至γ-丁内酯催化加氢反应器(4)中，用氢气缓冲罐(2)中的氢气对催化剂进行活化；
待活化完成后，调节氢气与γ-丁内酯比例，以γ-丁内酯为原料进行丁内酯加氢反应，产出的1,4-丁二醇从γ-丁内酯催化加氢反应器(4)底部输入至1,4-丁二醇储罐，同时残余的未反应氢气回流入γ-丁内酯催化加氢反应器(4)中进一步反应。
6.根据权利要求5所述的一种耦合式电解制氢-储氢工艺，其特征在于，所述γ-丁内酯加氢催化剂包括20-50wt％的非贵金属氧化物作为活性组分、45-79wt％的载体和1-5wt％的助剂。
7.根据权利要求6所述的一种耦合式电解制氢-储氢工艺，其特征在于，所述活性组分为CuO、NiO、CoO中的一种或多种的组合；
所述载体为SiO2、Cr2O3、ZnO、MnO2、ZrO2和Al2O3的一种或几种；
所述助剂为稀土金属氧化物或前过渡金属氧化物的一种。
8.根据权利要求7所述的一种耦合式电解制氢-储氢工艺，其特征在于，所述稀土金属为La、Ce氧化物中的一种，所述前过渡金属为V、Mo、Ti、W氧化物的一种。
9.根据权利要求7所述的一种耦合式电解制氢-储氢工艺，其特征在于，所述活化的条件为：温度200℃，0.1MPa氢气条件下，还原20h。
10.根据权利要求7所述的一种耦合式电解制氢-储氢工艺，其特征在于，所述反应的条件为：
固定床反应器中，调节氢气与γ-丁内酯比例至20mol/mol，以γ-丁内酯为原料，在160℃，5MPa，液体空速0.2h-1条件下，进行丁内酯加氢反应；
或于釜式反应器中，加入反应物使得氢气与γ-丁内酯比例至20mol/mol，以γ-丁内酯为原料，在160℃，5MPa，丁内酯/催化剂为100(g/g)的条件下反应3h，进行丁内酯加氢反应。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115838157A (zh) * 2023-02-14 2023-03-24 北京海望氢能科技有限公司 储存和释放氢气的储氢体系以及储存和释放氢气的方法

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4885411A (en) * 1987-11-27 1989-12-05 Gaf Corporation Hydrogenation process for converting lactones to diols
KR20040079236A (ko) * 2003-03-07 2004-09-14 한국화학연구원 말레인산에스테르로부터의 1,4-부탄디올의 제조 방법
CN1659123A (zh) * 2002-06-11 2005-08-24 巴斯福股份公司 丁二醇的制备方法
CN103801321A (zh) * 2012-11-07 2014-05-21 中国石油化工股份有限公司 一种用于制备1，4-丁二醇的催化剂及制备方法
CN105060244A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 江苏氢阳能源有限公司 一种液态有机储氢载体的连续式加氢反应系统及加氢反应方法
US20170037019A1 (en) * 2014-04-11 2017-02-09 Cj Cheiljedang Corporation Process for treating homoserine-based compound
CN107245026A (zh) * 2017-06-22 2017-10-13 江苏飞翔化工股份有限公司 无溶剂由内酯制备二醇的方法
CN109149744A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 北京国能中林科技开发有限公司 一种适用于风力和光伏发电的氢源材料储能调峰系统
CN109694753A (zh) * 2017-10-24 2019-04-30 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种用于液体储氢材料加氢制备氢油产品的系统
CN111056531A (zh) * 2018-10-16 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 杂环环烷烃储氢材料液相脱氢的方法
CN210559360U (zh) * 2019-09-23 2020-05-19 山东明宇新能源技术有限公司 一种基于液态储氢的热电联供系统
CN112746931A (zh) * 2020-11-11 2021-05-04 华电电力科学研究院有限公司 一种利用可再生能源制氢储运应用的系统
WO2021143277A1 (zh) * 2020-01-15 2021-07-22 华南理工大学 一种利用 h 型水合物储氢的方法
CN214422250U (zh) * 2020-11-11 2021-10-19 华电电力科学研究院有限公司 利用可再生能源制氢储运应用的系统
WO2021248898A1 (zh) * 2020-06-08 2021-12-16 阳光电源股份有限公司 一种可再生能源制氢和储氢系统及其控制方法
WO2022030917A1 (ko) * 2020-08-03 2022-02-10 한국화학연구원 메틸벤질-나프탈렌계 수소 저장 물질 및 이를 이용한 수소저장 및 방출 방법
CN114497630A (zh) * 2022-01-30 2022-05-13 北京东方红升新能源应用技术研究院有限公司 一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4885411A (en) * 1987-11-27 1989-12-05 Gaf Corporation Hydrogenation process for converting lactones to diols
CN1659123A (zh) * 2002-06-11 2005-08-24 巴斯福股份公司 丁二醇的制备方法
KR20040079236A (ko) * 2003-03-07 2004-09-14 한국화학연구원 말레인산에스테르로부터의 1,4-부탄디올의 제조 방법
CN103801321A (zh) * 2012-11-07 2014-05-21 中国石油化工股份有限公司 一种用于制备1，4-丁二醇的催化剂及制备方法
US20170037019A1 (en) * 2014-04-11 2017-02-09 Cj Cheiljedang Corporation Process for treating homoserine-based compound
CN105060244A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 江苏氢阳能源有限公司 一种液态有机储氢载体的连续式加氢反应系统及加氢反应方法
CN107245026A (zh) * 2017-06-22 2017-10-13 江苏飞翔化工股份有限公司 无溶剂由内酯制备二醇的方法
CN109694753A (zh) * 2017-10-24 2019-04-30 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种用于液体储氢材料加氢制备氢油产品的系统
CN109149744A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 北京国能中林科技开发有限公司 一种适用于风力和光伏发电的氢源材料储能调峰系统
CN111056531A (zh) * 2018-10-16 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 杂环环烷烃储氢材料液相脱氢的方法
CN210559360U (zh) * 2019-09-23 2020-05-19 山东明宇新能源技术有限公司 一种基于液态储氢的热电联供系统
WO2021143277A1 (zh) * 2020-01-15 2021-07-22 华南理工大学 一种利用 h 型水合物储氢的方法
WO2021248898A1 (zh) * 2020-06-08 2021-12-16 阳光电源股份有限公司 一种可再生能源制氢和储氢系统及其控制方法
WO2022030917A1 (ko) * 2020-08-03 2022-02-10 한국화학연구원 메틸벤질-나프탈렌계 수소 저장 물질 및 이를 이용한 수소저장 및 방출 방법
CN112746931A (zh) * 2020-11-11 2021-05-04 华电电力科学研究院有限公司 一种利用可再生能源制氢储运应用的系统
CN214422250U (zh) * 2020-11-11 2021-10-19 华电电力科学研究院有限公司 利用可再生能源制氢储运应用的系统
CN114497630A (zh) * 2022-01-30 2022-05-13 北京东方红升新能源应用技术研究院有限公司 一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MITSUKI ONODA, ET AL: "Iridium-catalyzed dehydrogenative lactonization of 1,4-butanediol and reversal hydrogenation: New hydrogen storage system using cheap organic resources", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》, vol. 44, pages 28514 - 28520, XP085873832, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.03.219 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115838157A (zh) * 2023-02-14 2023-03-24 北京海望氢能科技有限公司 储存和释放氢气的储氢体系以及储存和释放氢气的方法

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