專利名稱：一種用于儲(chǔ)氨的多孔固體樣塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于儲(chǔ)氨的多孔固體樣塊及其制備方法，應(yīng)用于汽車尾氣的后處理系統(tǒng)以及新能源汽車氫燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如今，全球正面臨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的雙重挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)汽車的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，以及新能源汽車的燃料供給技術(shù)方面人們?nèi)匀幻媾R不少的難題。傳統(tǒng)汽車方面，SCR后處理系統(tǒng)是依靠尿素還原劑的精確供給并在催化劑的前端分解成氨氣后來去除NOX危害物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凈化尾氣的目的。但是，在實(shí)際使用中，這種依 靠尿素分解成氨氣的液體尿素的計(jì)量噴射存在許多不足和難點(diǎn)，例如尿素溶液在一定的溫度下才能分解，而公交系統(tǒng)的許多車輛走走停停，根本無法達(dá)到尿素溶液穩(wěn)定的分解溫度的，無法產(chǎn)出氨氣，影響正常的使用。新能源汽車方面，氫燃料電池汽車被公認(rèn)是一個(gè)極為重要的技術(shù)路線。但是，如何穩(wěn)定的獲得氫氣來源是個(gè)制約本領(lǐng)域發(fā)展的不小的難題。氨氣是一種含氫密度最高的氣體，常溫下非常的活潑，極易擴(kuò)散。因此，如果能夠解決好氨氣的儲(chǔ)存問題，就可以同時(shí)開辟出“儲(chǔ)氨一制氫一儲(chǔ)氫”的氫燃料電池技術(shù)路線和“儲(chǔ)氨一釋放氨”的SCR后處理還原劑使用技術(shù)路線。眾所周知，某些金屬鹽在特定的條件下可以與氨氣形成絡(luò)合物，然后再在一定溫度或者壓力下又可以實(shí)現(xiàn)氨氣的解吸，進(jìn)而達(dá)到氨氣的存儲(chǔ)和利用的功能。例如，I個(gè)氯化鎂分子可以和6個(gè)NH3分子形成絡(luò)合物，實(shí)現(xiàn)高密度的儲(chǔ)氨功能。在國家專利信息網(wǎng)，以“儲(chǔ)氨” “金屬鹽”為主題詞檢索，專利號為CN200680005886. 2的‘氨的高密度存儲(chǔ)’發(fā)明包含氨吸收/解吸固體材料的固體氨存儲(chǔ)和輸送材料，所述已被壓實(shí)到密度大于理論骨架密度的50 %的存儲(chǔ)和輸送材料提供固體氨存儲(chǔ)材料，該存儲(chǔ)材料容易制備和處理并且具有極高密度的存儲(chǔ)氨，所述存儲(chǔ)氨在受控條件下容易釋放，即使所述材料的孔隙率非常低仍如此，并且該存儲(chǔ)材料對于存儲(chǔ)和輸送氨是安全的，不需要特殊的安全措施。該專利是采用固體料直接模壓成型，采用粘結(jié)劑，僅僅聲明了可能是二氧化硅纖維粘結(jié)劑，并沒有加量比例，其它權(quán)利要求項(xiàng)和實(shí)施例中的也僅僅聲明固體材料可能包括顆粒材料、多孔材料、晶體材料、無定形材料或它們的結(jié)合物組成，沒有明確權(quán)利要求細(xì)項(xiàng)，本行業(yè)技術(shù)人士幾乎無法實(shí)施。粘土是一種重要的礦物原料。由多種水合硅酸鹽和一定量的氧化鋁、堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物組成，并含有石英、長石、云母及硫酸鹽、硫化物、碳酸鹽等雜質(zhì)。粘土礦物的顆粒細(xì)小，常在膠體尺寸范圍內(nèi)，呈晶體或非晶體，大多數(shù)是片狀，少數(shù)為管狀、棒狀。粘土礦物用水濕潤后具有可塑性，在較小壓力下可以變形并能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負(fù)電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性。鑒于此，本發(fā)明將依托具有較好吸附能力的氯化鍶粉末在特定條件下可以進(jìn)行氨氣的吸附和解吸的原理，制備出一種可以存儲(chǔ)氨氣的活性混合物多孔固體樣塊。該混合物多孔固體樣塊含有一定量的粘土，以增加金屬鹽的吸附和解吸能力，解決金屬鹽混合物樣塊在多次使用過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于儲(chǔ)氨的多孔固體樣塊及其制備方法，其制備的含有金屬鹽和工業(yè)用粘土的儲(chǔ)氨混合物，既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又有效地改善了混合物的粘度和機(jī)械強(qiáng)度，在制備儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的膨脹石墨，通過添加膨脹石墨使得氯化鍶金屬鹽粉末具有更多的NH3分子通道，產(chǎn)生了較大的比表面積，增加了混合物多孔固體樣塊的吸附能力，膨脹石墨的穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)也為混合物在多次吸附/解吸過程中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)塌陷提供了有力保障。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于儲(chǔ)氨的多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、工業(yè)用粘土和膨脹石墨組成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比，將工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末72 82wt%、粘土 4 10wt%、膨脹石墨2 8wt%和工業(yè)酒精6 15wt%組成混合物,通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為f 10h，形成半干性的混合粉體；該半干性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，形成濕體樣塊；樣塊在6(T80°C，真空度為I KT1Kpa的條件下干燥I 3h，或在8(TlO(rC的溫度下干燥2 4h。
本發(fā)明的積極效果是其制備的含有金屬鹽和工業(yè)用粘土的儲(chǔ)氨混合物，既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又有效地改善了混合物的粘度和機(jī)械強(qiáng)度，所制備的混合物多孔固體樣塊是集中使用，滿足大容量氨氣的儲(chǔ)存和釋放的使用要求。


圖I是本發(fā)明制備的混合物多孔固體樣塊吸附氨氣后的熱失重曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實(shí)施例I
將79wt%的工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、4wt%的粘土、2wt%膨脹石墨和15wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為lh，形成半干性的混合粉體；將該半干性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩60min，形成濕體樣塊；再在60°C，真空度為KT1Kpa的條件下干燥3h，即可得含有4. 7wt%粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在0. 3Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨，充氨時(shí)間為5h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為14. Ig,即吸附氨氣4. 7g。然后再將樣塊在20(TC下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?0. Ig,即釋放了氨氣4. 6g，解吸效率為98%。如圖I所示，混合物多孔固體樣塊吸附氨氣重量百分比約為33wt%。實(shí)施例2
將82wt%的工業(yè)無水氯化銀鹽粉末、6wt%的粘土、6wt%膨脹石墨和6wt%的工業(yè)酒精組成混合物,通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為5h，形成半干性的混合粉體；將該半干性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩60min，形成濕體樣塊；再在80°C，真空度為IKpa的條件下干燥lh，即可得含有6wt%粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在0. 4Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨，充氨時(shí)間為5h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為14. 3g,即吸附氨氣4. 3g。然后再將樣塊在200°C下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?1 g，即釋放了氨氣3. 3g，解吸效率為77 %。實(shí)施例3
將72wt%的工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、10wt%的粘土、8wt%膨脹石墨和10wt%的工業(yè)酒精組成混合物,通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為10h，形成半干性的混合粉體；將該半干性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩30min，形成濕體樣塊；再在100°C的溫度下干燥4h即可得含有l(wèi)lwt%粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在
0.4Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨,充氨時(shí)間為5h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為14g,即吸附氨氣4g。然后再將樣塊在200°C下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?0. 3g，即釋放了氨氣3. 7g，解吸效率為93%。
權(quán)利要求
1.一種用于儲(chǔ)氨的多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、エ業(yè)用粘土和膨脹石墨組成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比，將エ業(yè)無水氯化鍶鹽粉末72 82wt%、粘土4 10wt%、膨脹石墨2 8wt%和エ業(yè)酒精6 15wt%組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為f 10h，形成半干性的混合粉體；該半干性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，形成濕體樣塊；樣塊在6(T80°C，真空度為I^T1Kpa的條件下干燥I 3h，或在8(Tl00°C的溫度下干燥2 4h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于儲(chǔ)氨的多孔固體樣塊，具體步驟如下將工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、粘土、膨脹石墨和工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，形成半干性的混合粉體；該半干性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩，形成濕體樣塊；樣塊在60~80℃，真空度為1~10-1KPa的條件下干燥，其既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又有效地改善了混合物的粘度和機(jī)械強(qiáng)度，通過添加膨脹石墨使得氯化鍶金屬鹽粉末具有更多的NH3分子通道，產(chǎn)生了較大的比表面積，增加了混合物多孔固體樣塊的吸附能力，膨脹石墨的穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)也為混合物在多次吸附/解吸過程中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)塌陷提供了有力保障。
文檔編號B01J20/30GK102794155SQ20121023883
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者張克金, 崔龍, 姜濤, 王丹, 王金星, 安宇鵬, 于力娜, 許德超 申請人:中國第一汽車股份有限公司