全球能源问题的日益严重促使可再生能源成为实现能源结构低碳转型的必然选择，但是受到时间、空间和能源自身特性的限制，易造成大量的能源浪费，因此需要大力发展储能技术实现能量的长时间、长距离储存。氢是一种清洁能源，且当其以储能方式利用时，可作为长时间储能或季节性储能的最优方案，因此将氢作为一种能源载体进行使用和储存是对于现今能源问题的有效解决途径之一。因此，如何实现高效储氢，是研究的主要热点之一。在多种储氢方式中，有机液态氢载体技术较高的储氢密度、环境友好、安全高效等优势被认为是长距离、大规模氢能储运的有效技术。

对于氢载体的制备，传统的有机储氢液体是通过复杂的程序从不可再生的化石原料中提炼出来，这导致了不可避免的环境污染，且传统能源具有不可再生性。而生物质由于其独特的碳平衡特性和结构特性，通过对现有技术利用并加以改进，可实现芳香化合物、氮掺杂化合物等潜在的氢载体的选择性转化，在LOHCs的制备方面具有很大的前景。以木质素为例，它是自然界中唯一可再生的含有芳香结构的天然高分子物质，可通过一系列热化学转化技术解聚为芳香化合物中间体，可用于生产生物质燃料、轻质芳烃及其他小分子化合物。

图文概析

5、新型LOHCs——生物质基液态有机氢载体

生物质资源主要由C、H、O等元素组成，作为清洁可再生能源在碳中和发展下有极大的发展潜力。生物质的三大组分为纤维素、半纤维素和木质素，结构特性各异，因此转化利用方式和应用也有所差异。以木质素为例，其通过C-C键和C-O键的交织相连构成的结构稳固且复杂，是一种自然界中唯一可再生的具有芳香族特性和非结晶性的三维网状天然有机化合物，其直接热解产物包含芳香环与呋喃环，可用于生产生物质燃料、轻质芳烃及其他小分子化合物等。在各种生物质转化过程中生产的几乎所有产品的基本结构都是苯环。因此，在LOHCs体系中，使用生物质作为反应载体的来源，具有一定的实用性和经济效益。

5.1 转化路径

根据生物质中芳烃化合物提取的技术原理，可分为直接和间接制备路线。直接制备是指在反应器中，生物质直接转化为芳香族产物，这是目前正在探索和使用最多的生物质催化热裂解方法。对于如氮掺杂类化合物的制备，一般是在氮供体（TCC-A）存在下，利用催化热解从生物质中制备氮掺杂化学品。在LOHC技术中，通过热催化和氨化产生的氮杂环芳香化合物可以被视为储氢液体。

5.2 可行性分析

通过比较生物质热化学转化产物和LOHCs系统目标载体之间的差异，定向调节反应过程参数，同时根据生物质类型规划转化路线和预处理方式，可定向优化目标产物产率。目前，生物质催化热解制备芳香族和氮掺杂化合物的技术相对先进，主要探究原料类型、反应条件、催化剂等因素对产物产率和选择性的影响。此外，LOHCs技术的商业化发展表明该技术已经达到了高度的成熟度和实用性。然而，生产LOHCs的技术在可持续性或材料费用方面有很多缺点。因此，有必要探索经济、可持续的可再生能源载体。

图 4 生物质基有机液态氢载体的制备技术路线

LOHCs技术可以有效地避免传统的氢储存技术的一些缺点，满足中长期、大规模氢储存的要求。且该技术与现有的油气生产设备具有良好的兼容性，具有巨大的发展前景。然而，由于传统能源的数量有限，应该研究较新的制备方法。基于以上综述，LOHCs技术的发展仍存在几个挑战。(1) 脱氢温度和能耗难以降低；(2) 用于加氢和脱氢的稳定、高效、经济的催化剂需要进一步开发；(3) 购买LOHCs材料的初始成本极高；(4) 有必要全面考虑该系统的技术、经济和环境性能。

生物质能由于其独特的碳中和特性和组分结构属性，在清洁能源领域应用广泛。对生物质三大组分的利用较为热门的是通过不同解聚方法制备以芳烃为最基本结构的生物液体燃料。利用苯是生物质的基本单元，将LOHCs与生物质热化学转化相关技术耦合具有较大的发展前景。改变研究方向和思路对于制备生物质基有机储氢液体是非常重要的，通过对现有生物热化学转化和LOHCs技术的总结分析，可再生生物质氢载体的生产和转化利用过程存在诸多挑战。

1. 对于生物质通过热化学转化制备储氢液体的过程中，由于结焦、通道的堵塞和活性金属的团聚，催化剂很容易失活。需要制备高性能的催化剂，以确保生物质热解的定向、高效、稳定的转化率。

2. 不同的生物质组分具有不同的转化过程。一方面，多功能催化剂的设计需要能够实现多种转化路径。另一方面，为了在不显著影响结构的情况下分离组分，需要采用先进的预处理技术。

3. 热化学转化中的常用的催化热解技术所制备的产品中的少数组分可能没有储存氢的能力，这需要探索进一步分离和纯化的技术。

4. 现有的催化剂大多用于单一物质的LOHCs，可能不适用于生物催化热解制备的LOHCs。

https://doi.org/10.1016/j.crcon.2023.03.007