CN102744037B - 含有碳纤维的多孔储氨混合物样块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有碳纤维的多孔储氨混合物样块，由无水氯化锶、碳纤维和工业硅溶胶组成，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58~80wt%、碳纤维4~12wt%、工业用硅溶胶4~11wt%、去离子水5~11wt%的和工业酒精4~16wt%组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为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60~80℃，真空度为1~10^-1Kpa的条件下干燥2~3h，或在60~100℃的温度下干燥3~4h。其制备的储氨活性混合物具有结构稳定，不容易粉化的优点，在制备储氨活性混合物多孔固体样块的过程中，还添加了适量的工业硅溶胶，有效地改善了混合物样块的粘度及比表面积。

Description

含有碳纤维的多孔储氨混合物样块及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含有碳纤维的多孔储氨混合物样块及其制备方法，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严峻的问题。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。

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，碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。

碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度，是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维复合材料都颇具优势包括以下几个特点：高强度、出色的耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数、热容量小、比重小、抗腐蚀与辐射性能优秀。

鉴于此，本发明将依托具有超强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碳纤维，大大增加了金属盐粉末之间的结合力，提高了由其制备出的混合物样块的机械强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有碳纤维的多孔储氨混合物样块及其制备方法，其制备的储氨活性混合物具有结构稳定，不容易粉化的优点，在制备储氨活性混合物多孔固体样块的过程中，还添加了适量的工业硅溶胶，有效地改善了混合物样块的粘度及比表面积。

本发明的技术方案是这样实现的：含有碳纤维的多孔储氨混合物样块，由无水氯化锶、碳纤维和工业硅溶胶组成，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58~80wt%、碳纤维4~12wt%、工业用硅溶胶4~11wt%、去离子水5~11wt%的和工业酒精4~16wt%组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为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60~80℃，真空度为1~10^-1Kpa的条件下干燥2~3h，或在60~100℃的温度下干燥3~4h。

本发明的积极效果是其制备的储氨活性混合物具有结构稳定，不容易粉化的优点，在制备储氨活性混合物多孔固体样块的过程中，还添加了适量的工业硅溶胶，有效地改善了混合物样块的粘度及比表面积，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 是本发明含有碳纤维的储氨混合物多孔固体样块吸附氨气后的热失重曲线。

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58wt%的工业无水氯化锶盐粉末、4wt%的碳纤维、11wt%工业用硅溶胶、11wt%的去离子水和16wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为1小时，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80℃，真空度为10^-1Kpa的条件下干燥2h，即可得含有5.4wt%碳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0.3Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为5h；充氨后该样块质量为13.9g，即吸附氨气3.9g。然后再将样块在300℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为12.2g，即释放了氨气1.7g，解吸效率为43%。图1是该混合物多孔固体样块吸附氨气后的热失重曲线，氨气失重率为12%。

实施例2

将80wt%的工业无水氯化锶盐粉末、7wt%的碳纤维、4wt%工业用硅溶胶、5wt%的去离子水和4wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为5小时，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60℃，真空度为1Kpa的条件下干燥3h，即可得含有7.6wt%碳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0.5Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为8h；充氨后该样块质量为14.4g，即吸附氨气4.4g。然后再将样块在300℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为10.7g，即释放了氨气3.7g，解吸效率为84%。

实施例3

将72wt%的工业无水氯化锶盐粉末、12wt%的碳纤维、5wt%工业用硅溶胶、5wt%的去离子水和6wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为10小时，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100℃的温度下干燥3h即可得含有13.8wt%碳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0.4Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为2h；充氨后该样块质量为14g，即吸附氨气4g。然后再将样块在300℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为10.6g，即释放了氨气3.4g，解吸效率为85%。

Claims (1)

1.含有碳纤维的多孔储氨混合物样块，由无水氯化锶、碳纤维和工业硅溶胶组成，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58~80wt%、碳纤维4~12wt%、工业用硅溶胶4~11wt%、去离子水5~11wt%的和工业酒精4~16wt%组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为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60~80℃，真空度为1~10^-1Kpa的条件下干燥2~3h，或在60~100℃的温度下干燥3~4h。