CN103537257B - 一种孔道丰富的储氨活性混合物样块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种孔道丰富的储氨活性混合物样块，由无水氯化锶、无定形碳和分子筛组成，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、蔗糖、分子筛和工业酒精组成混合物；混合物通过搅拌机搅拌均匀，形成半干性的混合粉体；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡，形成湿体样块；样块在350~450℃下烧结3~5h即可得含有无定形碳的储氨混合物多孔固体样块。其制备的含有金属盐和无定形碳的储氨混合物固体样块，既保证了金属盐的储氨特性又提高了混合物样块的吸附效率和吸附能力，在制备储氨活性混合物的过程中，还添加了适量的分子筛，使得混合物固体样块微观纳米孔道丰富，宏观上具备若干大孔，具备较快的充氨和较好的储氨性能，能快速释放氨气，可以循环使用不破碎，具备高效吸附和解吸特性，适合氨气的吸附储存。

Description

一种孔道丰富的储氨活性混合物样块及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种孔道丰富的储氨活性混合物样块及其制备方法，应用于汽车尾气的后处理系统以及新能源汽车氢燃料电池系统。

背景技术

当前，全球面临能源危机和环境危机的双重挑战。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。

传统汽车方面，SCR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135℃以上的温度环境下才能分解，而公交系统的许多车辆走走停停，根本无法达到尿素溶液稳定的分解温度的，无法产出氨气，影响正常的使用。新能源汽车方面，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。氨气的分子式为NH₃，它是一种含氢密度最高的气体，常温下非常的活泼，极易扩散，并具有毒害性。因此，如果能够解决好氨气的储存问题，就可以开辟一条储氨—制氢—储氢的氢燃料电池技术路线。

众所周知，某些金属盐在特定的条件下可以与氨气形成络合物，然后在一定温度或者压力下又可以实现氨气的解吸，进而实现氨气的存储和利用的功能。例如，1个氯化钙分子可以和8个NH₃分子形成络合物，实现高密度的储氨功能。在国家专利信息网，以“储氨”“金属盐”为主题词检索，专利号为CN200680005886.2的‘氨的高密度存储’专利包含氨吸收/解吸固体材料的固体氨存储和输送材料，所述已被压实到密度大于理论骨架密度的50％的存储和输送材料提供固体氨存储材料，该存储材料容易制备和处理并且具有极高密度的存储氨，所述存储氨在受控条件下容易释放，即使所述材料的孔隙率非常低仍如此，并且该存储材料对于存储和输送氨是安全的，不需要特殊的安全措施。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。

本发明依托具有较好吸附能力的氯化锶金属盐粉末在一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和释放氨气的活性混合物固体样块。该混合物固体样块在制备的过程中添加了一定量的蔗糖，蔗糖在高温烧结过程中发生了碳化，进而形成了无定形碳，提高了混合物的吸附能力，增加了氨气的吸附/解吸通道，提高吸附效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种孔道丰富的储氨活性混合物样块及其制备方法，其制备的含有金属盐和无定形碳的储氨混合物固体样块，既保证了金属盐的储氨特性又提高了混合物样块的吸附效率和吸附能力，在制备储氨活性混合物的过程中，还添加了适量的分子筛，使得混合物固体样块微观纳米孔道丰富，宏观上具备若干大孔，具备较快的充氨和较好的储氨性能，能快速释放氨气，可以循环使用不破碎，具备高效吸附和解吸特性，适合氨气的吸附储存。

本发明的技术方案是这样实现的：一种孔道丰富的储氨活性混合物样块，由无水氯化锶、无定形碳和分子筛组成，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69~81wt%、蔗糖3~11wt%、分子筛5~10wt%和工业酒精10~14wt%组成混合物；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；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30~60min，形成湿体样块；样块在350~450℃下烧结3~5h即可得含有无定形碳的储氨混合物多孔固体样块。

本发明的积极效果是其制备的含有金属盐和无定形碳的储氨混合物固体样块，既保证了金属盐的储氨特性又提高了混合物样块的吸附效率和吸附能力，所制备的混合物样块是集中使用，满足大容量氨气的储存和释放的使用要求。

附图说明

图1是本发明制备的储氨混合物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73wt%的工业无水氯化锶盐粉末、8wt%的蔗糖、5wt%分子筛和14wt%的工业酒精组成混合物；混合物通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为1h，形成半干性的混合粉体；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30min，形成湿体样块；样块在350℃下烧结4h即可得含有无定形碳的储氨混合物固体样块。

将10g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5h；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200℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为2.9g，即释放了氨气1.3g，解吸效率为31%。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9%，与理论值一致。

实施例2

将81wt%的工业无水氯化锶盐粉末、3wt%的蔗糖、5wt%分子筛和11wt%的工业酒精组成混合物；混合物通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为5h，形成半干性的混合粉体；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30min，形成湿体样块；样块在450℃下烧结3h即可得含有无定形碳的储氨混合物固体样块。

将10g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14.6g，即吸附氨气4.6g。然后再将样块在200℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为11.9g，即释放了氨气2.7g，解吸效率为59%。

实施例3

将69wt%的工业无水氯化锶盐粉末、11wt%的蔗糖、10wt%分子筛和10wt%的工业酒精组成混合物；混合物通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为10h，形成半干性的混合粉体；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡40min，形成湿体样块；样块在400℃下烧结5h即可得含有无定形碳的储氨混合物固体样块。

将10g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4h；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200℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为11.5g，即释放了氨气2.3g，解吸效率为60%。

Claims (1)

1.一种孔道丰富的储氨活性混合物样块，由无水氯化锶、无定形碳和分子筛组成，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69~81wt%、蔗糖3~11wt%、分子筛5~10wt%和工业酒精10~14wt%组成混合物；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；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30~60min，形成湿体样块；样块在350~450℃下烧结3~5h即可得孔道丰富的储氨活性混合物样块。