CN102728309B - 含有陶瓷纤维的储氨混合物多孔固体样块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有陶瓷纤维的储氨混合物多孔固体样块，由无水氯化锶、陶瓷纤维和工业用粘土混合而成，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：将工业无水氯化锶盐粉末、陶瓷纤维、工业用粘土、去离子水和工业酒精，通过搅拌机搅拌均匀，形成半干性的混合粉体；该粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡，干燥，其制备储氨活性混合物多孔固体样块具有超强的吸附能力，而且结构稳定，机械强度较高，在制备储氨活性混合物固体样块的过程中，还添加了适量的工业用粘土，由于粘土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，比表面积大，颗粒上带有负电性，有很好的物理吸附性和表面化学活性，可以进一步改善混合物多孔固体样块干燥后的粘度及吸附能力。

Description

含有陶瓷纤维的储氨混合物多孔固体样块及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含有陶瓷纤维的储氨混合物多孔固体样块及其制备方法，应用于汽车尾气后处理系统以及燃料电池系统。

背景技术

能源危机和环境污染是人类进入二十一世纪必须面对的两个非常棘手的问题，在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，以及新能源汽车的燃料供给技术方面人们仍然面临不少的难题。

传统内燃机汽车尾气后处理系统是依靠尿素还原剂的精确供给并在催化剂的前端分解成氨气后来去除NOX危害物，达到净化尾气的目的，实现车辆的国4或以上的标准的达标。但是，在实际使用中，这种依靠尿素分解成氨气的液体尿素的计量喷射存在许多不足和难点，例如，尿素溶液在-11℃环境下结冰堵塞的问题，需要额外的管路加热系统来解决。而对于突破能源困境，解决未来能源问题的新能源汽车发展问题，氢燃料电池汽车被公认是一个极为重要的技术路线。但是，如何稳定的获得氢气来源是个制约本领域发展的不小的难题。氨气是一种含氢密度较高的一类氢前驱体，常温下非常活泼，极易扩散，但不容易存储。如果能够解决好氨气的储存问题，就可以开辟一条新的氨气利用的技术路线。

在国家专利信息网，以“储氨”为主题词检索，专利号为CN201120099229.7的‘一种气相法乌洛托品尾气氨回收装置’、专利号为CN201020677361.7的‘用于冷库机房的配氨连接机构’、专利号为CN201020269811.9的‘复合功能型储氨器’、专利号为CN200520057558.X的‘一种蒸氨装置’、专利号为CN201010244091.5的‘用于对SCR催化剂的工作进行检验的方法和系统’、专利号为CN200880104697.X的‘SCR排气后处理系统的运行方法及诊断方法’专利号为CN200910197860.8的‘一种高效低温储氨材料的制备方法’、CN200710156866.1的‘一种氨基络合物及其制备方法和用途’等8个专利均与本发明所提及的金属盐固体混合物无关。

专利号为CN200680005886.2的‘氨的高密度存储’专利包含氨吸收/解吸固体材料，该材料容易制备和处理并可以极高密度的存储氨，并且氨在受控条件下容易释放。但是，该专利是采用固体料直接模压成型，采用粘结剂，仅仅声明了可能是二氧化硅纤维粘结剂，并没有加量比例，其它权利要求项和实施例中的也仅仅声明固体材料可能包括颗粒材料、多孔材料、晶体材料、无定形材料或它们的结合物组成，没有明确权利要求细项，本行业技术人士几乎无法实施。

众所周知，陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用。与传统材料相比，陶瓷纤维是一种纤维状轻质绝热材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热容小及耐机械震动等优点，产品具有以下优势：

体积密度低：采用陶瓷纤维可大大减轻材料结构负荷，延长材料使用寿命；热容量低：有效地减少了基体材料操作控制中的能源损耗量；低导热率：绝热效果显著；抗热震及机械震动性能优良：纤维对剧烈的温度波动和机械震动具有特别优良的抵抗性能；化学性能稳定：陶瓷纤维属中性偏酸性材料，除与强酸碱反应外，不被其他弱酸、碱及水、油、蒸汽侵蚀，与铅、铝、铜不浸润；适用范围广：国内陶瓷纤维已在电力、冶金、石油、化工、电子、船舶、交通运输、房屋建筑及一些轻工业部门得到广泛的应用，并用于宇航及原子能等尖端科学技术领域。

鉴于此，本发明将依托具有较好吸附能力的氯化锶粉末，在某些特定条件下可以进行氨气的吸附和解吸的原理，制备出一种可以存储氨气的活性混合物多孔固体样块。而且，该混合物多孔固体样块中还添加了有一定量的陶瓷纤维，陶瓷纤维的添加降低了混合物样块整体的重量，提高混合物固体样块热稳定性和机械强度，延长其使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有陶瓷纤维的储氨混合物多孔固体样块及其制备方法，其制备储氨活性混合物多孔固体样块具有超强的吸附能力，而且结构稳定，机械强度较高，在制备储氨活性混合物固体样块的过程中，还添加了适量的工业用粘土，由于粘土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，比表面积大，颗粒上带有负电性，有很好的物理吸附性和表面化学活性，可以进一步改善混合物多孔固体样块干燥后的粘度及吸附能力。

本发明的技术方案是这样实现的：含有陶瓷纤维的储氨混合物多孔固体样块，由无水氯化锶、陶瓷纤维和工业用粘土混合而成，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：按重量百分比，将工业无水氯化锶盐粉末54~80wt%、陶瓷纤维6~15wt%、工业用粘土4~12wt%、去离子水3~20wt%和工业酒精3~8wt%，通过搅拌机搅拌均匀，混合时间为1~10h，形成半干性的混合粉体；该粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30~60min，再在65~80℃，真空度为1~10^-1Kpa的条件下干燥1~4h，或在70~100℃的温度下干燥2~4h。

本发明的积极效果是其制备储氨活性混合物多孔固体样块具有超强的吸附能力，而且结构稳定，机械强度较高，在制备储氨活性混合物固体样块的过程中，还添加了适量的工业用粘土，由于粘土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，比表面积大，颗粒上带有负电性，有很好的物理吸附性和表面化学活性，可以进一步改善混合物多孔固体样块干燥后的粘度及吸附能力，所制备的混合物多孔固体样块是集中使用，满足大容量氨气的储存和释放的使用要求。

附图说明

图1 为本发明的混合物多孔固体样块吸附氨气后的热失重曲线图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

将54wt%的工业无水氯化锶盐粉末、6wt%的陶瓷纤维、12wt%工业用粘土、20wt%的去离子水和8wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，混合时间为1h，形成半干性的混合粉体；该粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30min，再在80℃，真空度为1Kpa的条件下干燥1h，即可得含有8wt%陶瓷纤维的储氨活性混合物多孔固体样块。

将10g多孔固体样块进行充氨，在自然通风的环境下进行，事先将可敞开式的密闭容器放入一个水量足够大的冷却水的水槽中，连接氨钢瓶，通过减压阀和干燥系统，在0.1Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为3h；充氨后该样块质量为13.8g，即吸附氨气3.8g。然后再将样块在350℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为10.5g，即释放了氨气3.3g，解吸效率为87%。该多孔样块吸附氨气后的失重曲线如图1所示，从图中可以看出，混合物多孔固体样块吸附氨气重量百分比约为24wt%。

实施例2

将80wt%的工业无水氯化锶盐粉末、10wt%的陶瓷纤维、4wt%工业用粘土、3wt%的去离子水和3wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，混合时间为5h形成半干性的混合粉体；该粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡40min，再在60℃，真空度为10^-1Kpa的条件下干燥4h，即可得含有10.6wt%陶瓷纤维的储氨活性混合物多孔固体样块。

将10g多孔固体样块进行充氨，在自然通风的环境下进行，事先将可敞开式的密闭容器放入一个水量足够大的冷却水的水槽中，连接氨钢瓶，通过减压阀和干燥系统，在0.1Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为4h；充氨后该样块质量为14.2g，即吸附氨气4.2g。然后再将样块在350℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为11g，即释放了氨气3.2g，解吸效率为76%。

实施例3

将70wt%的工业无水氯化锶盐粉末、15wt%的陶瓷纤维、5wt%工业用粘土、5wt%的去离子水和5wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，混合时间为10h形成半干性的混合粉体；该粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡60min，再在100℃的温度下干燥4h即可得含有16.7wt%陶瓷纤维的储氨活性混合物多孔固体样块。

将10g多孔固体样块进行充氨，在自然通风的环境下进行，事先将可敞开式的密闭容器放入一个水量足够大的冷却水的水槽中，连接氨钢瓶，通过减压阀和干燥系统，在0.2Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为3h；充氨后该样块质量为14g，即吸附氨气4g。然后再将样块在350℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为10.2g，即释放了氨气3.8g，解吸效率为95%。

Claims (1)

1.含有陶瓷纤维的储氨混合物多孔固体样块，由无水氯化锶、陶瓷纤维和工业用粘土混合而成，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：按重量百分比，将工业无水氯化锶盐粉末54~80wt%、陶瓷纤维6~15wt%、工业用粘土4~12wt%、去离子水3~20wt%和工业酒精3~8wt%，通过搅拌机搅拌均匀，混合时间为1~10h，形成半干性的混合粉体；该粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30~60min，再在65~80℃，真空度为1~10^-1kPa的条件下干燥1~4h，或在70~100℃的温度下干燥2~4h。