CN104703917A - 氨存储结构及相关的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氨存储结构，其特征在于所述结构包括交替件，所述交替件为至少一个氨存储层和至少一个热导率比存储层高的导热材料层的交替件，所述至少一个导热材料层旨在增加所述结构内部的热传递。

Description

氨存储结构及相关的系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及在通过选择性催化还原(SCR)还原NO_x氮氧化物的应用中氨气的存储，尤其是在减少由内燃机(特别是柴油发动机)排出的污染物的应用中氨气的存储。

背景技术

与交通有关的污染物的排放是近30年行业中首要发展的推动力。对于四种常规污染物(CO，HC，NO_x，微粒)排放的严格限制的逐渐增强已经使得有可能显著改善空气质量(特别是在大城市)。

机动车使用的持续增加使得需要继续努力以进一步减少这些污染物的排放。相对于欧洲排放阈值的容差的降低预计在2014年进入欧6标准生效的范围内。这些措施目的在于减少局部污染。在所有驾驶条件下具有高效污染控制技术因此对于交通工业是主要的挑战。在这种背景下，氮氧化物(NO_x)在稀混合气中(即在包含过多氧的混合气中)的还原代表了与一系列复杂问题相关的重要挑战。

而且，与CO₂排放直接相关的燃料消耗在近几年内已经发展为机动车行业的一个主要关心的问题。因此，私家车的CO₂排放的规定从2012年起设置到欧洲水平上。现在已经确定这种限制将在未来几十年期间规则地降低。CO₂排放的减少因此对于所有的交通行业作为新增长动力而流行。这种双重问题，局部污染(NO_x)的减少和燃料消耗(CO₂)的减少对于柴油发动机特别困难，稀混合气的燃烧伴随着难于处理的NO_x的排放。

在这种背景下，SCR(选择性催化还原)后处理技术既用于私家车辆也用于分配给货物运输的车辆。然后可以将发动机位于最佳效率的位置，强的NO_x排放然后在排气装置中通过SCR系统处理，以允许高效还原NO_x。

为了允许建立这种SCR技术，有必要在车辆上安装还原氮氧化物所需的还原剂。目前由重型车辆使用的系统使用尿素水溶液作为还原剂。尿素注入到排气装置中，尿素在废气的温度的影响下分解为氨(NH₃)并且允许在特定催化剂上还原NO_x。对于目前大规模生产的SCR系统使用的和标准化的一种尿素水溶液称为AUS32(在欧洲商品名为)。

然而这种非常有效的方法存在一定数量的缺点。它在寒冷条件下呈现出有限的效果，而且这种情况在很多情况下出现，特别是城市公交车。尿素存储器呈现出相当大的质量和体积，通常地对于私家车15至30升，对于重型车辆40至80升。这种体积当车辆较小时带来集成到车辆的复杂性更大。结果是污染控制成本高，以及质量过量使得不利于车辆的燃料消耗和因此不利于二氧化碳的排放。

已经设想了各种替代的存储方法。以在压力下的气体存储氨的选择在紧密度和操作安全方面有许多缺点。

优选的方法包括将气体吸入放置于存储容器内的材料(例如盐)中。氨存储然后在盐的内部通过形成氨化物类型的化学配合物而实现。这种类型的存储和尿素水溶液相比有很多优点。盐中的存储允许显著减少存储容器的质量和体积。由于对于给定的氨的持续在车辆上装载的还原剂质量的减少，因此也允许CO₂在量的方面受益。实际上，节省了提供给稀释常规的或液体SCR结构中的尿素的附加水的量。此外，这种类型的存储允许在寒冷条件下实现更高效率的NO_x的吸收。这种类型的存储还提供了制造费用的降低，因为氨的供给和注入系统都能够得以简化。

为了限制存储容器的体积，机动车制造商赞同填充或更换存储容器，例如在发动机维修期间，在换油时或在燃料罐的填充期间。私家车装载的氨的量大于6kg，相当于16L的AUS32类型的尿素溶液，这使得有可能对于私家车在车辆的两次换油的间隔之间提供持久力。为了用氨供给系统，电子加热元件或例如使用载热流体控制从而计量在每个操作条件下用于处理氮氧化物所需的氨。

一旦存储容器例如管壳是空的，用一个满的容器来替换，例如在车辆维修期间空的容器在中央填充点重新填充。管壳可以因此受到10到15次填充/排空循环。

为了限制用于管理排除存储的氨的平均功率，可以凭借添加剂来补充盐基体，所述添加剂具有比盐更高的热导率，这使得有可能从加热元件传递热量到存储材料的核心。这种添加剂通常可以是膨胀的天然石墨。

此外，所述添加剂的正确配方具有其它优点。首先，它的存在可以使得有可能方便在维修期间阶段氨的填充(缩短填充时间)。最后，这种添加剂的存在可以提供关于系统的持久性的益处，特别地在管壳的连续排空和填充循环期间。

实际上，在吸收反应过程中，气态氨通过构成存储材料的固体盐的固定伴随着体积的增加，氨化合物然后占据的体积比纯盐的体积大得多。吸收后盐的体积比没有氨的盐的体积更大可高达五至六倍。盐的体积的增加不仅由于材料的晶格的膨胀还由于材料的分裂，因此在氨化物配合物的微晶之间留出自由的空间。多孔基体的连续膨胀和收缩阶段可以因此引起局部微动现象，这对孔隙率的均匀性和通常在材料的持久性上产生不利影响。

获得存储相(盐)和添加剂的最佳混合物因此是实施系统的一个关键。用于获得这种混合物的已知技术包括经由甲醇浴获得存储相和添加剂之间的连接物。外推到机动车大量生产的规模，这种方法已经证明存在复杂和昂贵的投资，这是由于在甲醇这种情况下中间产物的介入，及许多补充的制造步骤，例如甲醇浴的制备，用于以期望的比例混合这两种产品的热力学条件的建立，干燥组件和因此获得的基体的处理。

发明内容

本发明的一个目的是提供制造设计用于存储氨的基体的结构和方法，其包括设计用于通过吸收的实际存储的材料，这允许操作和更高的效率。

为此目的，提供氨存储结构，其特征在于所述结构包括，以交替方式：

至少一个氨存储层，及

至少一个具有比存储层更高热导率的导热材料层，所述或每个导热材料层设计在结构内部增加热传递。

本发明用以下的特征补充是有利地，以下特征可以采取单独一种或其技术上可能的组合的任一种：

所述或每个氨存储层包括粉状盐，

所述或每个导热材料层由先前压缩的粉末构成，

至少一个存储层是压缩的或非压缩的刚性薄片，

导热层的数量，

每个中间层机械地独立于相邻的层或其它层，

每个层提供在相邻于其的两层之间完全相互分离。

本发明还涉及包括存储容器的车辆的氨存储和排放系统，其特征在于所述存储容器包括先前描述的存储结构。

本发明通过以下的特征补充是有利地，以下特征可以采取单独一种或其技术上可能的组合的任一种：

所述或每个导热材料层相对于所述容器来定尺寸以在所述层和容器壁之间当结构没有用氨饱和时呈现间隙，以致由于氨存储至少一个存储层的体积的增加在最初填充阶段通过导热材料层的形状改变来抵消从而占据由间隙产生的自由空间，

所述间隙位于容器的侧壁和导热材料层的侧壁之间，

所述间隙构成导热材料层的横向直径的2％和30％之间，

存储结构以所述或每个导热材料层在最终填充阶段能够经受压缩这样的方式制造，

每层在给定的填充条件下通常在整个容器的横截面延伸，

结构沿轴向对称轴呈现出中空，以允许在每个存储层氨的存储和/或排出，

用于加热存储结构而排出在结构中存储的氨的设备，加热设备包括多个加热模块，每个加热模块设计成加热独立于其它存储层的一个存储层，

结构包括用于从容器外到一个或多个存储层(反之亦然)运送氨的通道，

如先前所描述的氨存储系统，以及用于注入氨到废气的模块。

本发明还涉及用于获得先前描述的氨存储结构的方法，所述方法包括以下步骤：

沉积包括非压缩或先前压缩的盐的存储层，

沉积具有比存储层更高的热导率的导热材料层，其由先前压缩的粉末构成，

重复这两个步骤以形成具有存储层和导热材料的一个或多个插入中间的层的交替件的结构。

本发明通过以下的特征补充是有利地，以下特征可以采取单独一种或其技术上可能的组合的任一种：

沉积步骤在存储容器内部实现，

引入粉状盐到容器中以形成层并且使用柱塞使该层成形，

存储层和导热材料层是预组装的，这两个层然后同时沉积到容器中，

预组装通过粘合和/或压缩彼此抵靠的层来实现。

附图说明

本发明的其它特征，目的和优点会基于阅读下面一个实施方案的描述呈现。在附图中：

-图1示出根据本发明的一个实施方案装配有通过氨气注入的SCR后处理系统的热发动机，

-图2a示出MgCl₂盐层的晶体结构，

-图2b示出氨分子，

-图2c示出MgCl₂(NH₃)₂的晶体结构，

-图2d示出MgCl₂(NH₃)₆的晶体结构，

-图3a至图3d示出根据现有技术粉末状的添加剂到盐中的加入，

-图4a至4h示出根据本发明的一个实施方案用于制造存储结构的

方法；

-图5示出具有间隙的存储结构的部分，表1示出氨化物配合物的

理论膨胀率。

具体实施方式

1)氨盐已知的化学吸附性能

a)反应

在存储结构中，粉状盐选自碱土金属氯化物。特别地，粉状盐选自以下化合物：SrCl₂、MgCl₂、BaCl₂、CaCl₂、NaCl₂。氨的存储依赖于可逆固-气反应类型的其他方面：

<固体A>+(气体)<固体B>

氨与碱土金属氯化物形成配位配合物，也称为氨化物。这种现象对本领域技术人员是已知的。

例如，氨与氯化锶的反应是：

同样地，氨与氯化钡唯一的反应是：

氨配位体通过氯化锶和氯化钡吸收剂的化学吸收带来，在固体和气体之间电子的转移，这通过NH₃和氯化锶和氯化钡原子的外层的化学键显示出来，通过扩散的方法发生在其整个质量的气体到固体结构的渗透。此反应是完全可逆的，吸收是放热且解析是吸热。

b)膨胀

参照图2a至2d，描述了氯化镁盐的情况下由吸收现象得到的膨胀。图2a示出MgCl₂盐层的晶体结构。图2b示出氨分子。

氨与氯化镁反应具有的形式：

其中n的值为2或6。因此图2c示出MgCl₂(NH₃)₂的晶体结构并且图2d示出MgCl₂(NH₃)₆的晶体结构。

参照表1，示出不同的纯盐和其相关的纯配合物之间的理论膨胀因数。此值仅对应于晶格的膨胀，并且不包括由于微晶体分裂的膨胀。在低压平衡状态下评估吸收焓值。

表1

c)存储结构的需求

氨存储结构必须能提供在与其相关联的车辆的寿命期间几个填充/排出循环。这些填充/排出循环引起氨的相的变化。排出是由结构的温度的升高引起，而对于填充部分，是容器8连接到加压的氨供给线路200后和通过冷却组件的装置来提供，所述冷却装置设计成去除氨的相变过程中释放的热量。

在粉状盐的气体的吸收的情况下，气体通过存储结构的多孔盐介质扩散，从盐的颗粒到容器的出口处，例如一个管壳，允许供给注入到废气中的氨。

在用于容器的整修和再生阶段期间，氨重新引入到系统中，在由粉状盐生成的多孔介质内扩散并且在盐的颗粒内吸收。这些随时间转化的循环或材料的呼吸，必须能够在没有存储容量的退化并以合理的寿命来实现。在盐中异构压缩梯度和微动机制其实可以退化存储结构。

在解吸阶段期间，加压的气体在与规定一致的时间内应是可用的，这提供用于测量SCR系统在包括-15℃和25℃之间的不同的运行温度下的有效性。

在对应于容器8的整修或再生的吸收阶段的过程中，用于填充管壳所需要的时间也应最小化从而控制操作的成本，无论是管壳的初始制造还是在车辆的寿命期间的再填充

d)添加剂

参照图3a至图3d，描述了根据现有技术的粉末状添加剂到盐中的加入。为了改善热导率，这导致管理组件所需的电力的减少及再填充系统所需要的时间缩短，以保持所述基体在其连续的膨胀和收缩过程中良好的持久性并且使存储结构更坚固耐用，即更能够被填充，各种添加剂的添加已经在现有技术的状态被设想。

添加剂可以包括膨胀的天然石墨，其也能够在压缩前加入到盐中。

添加剂可以包括金属粉末，例如铝粉末。

然后，在氨的解吸过程中，通过再压缩的天然石墨产生的晶格形成坚固的结构保留了已经排出氨的盐的颗粒。因此在实践中，材料没有按照与表1中表示的那些相同的因数来膨胀。在压实的材料的核心形成孔。

特别地，盐可以预先与引入到容器中的添加剂密切结合，然后在填充氨之前压缩。

用于获得这种混合物的已知技术包括经由甲醇浴获得存储相和添加剂之间的结合物。外推到机动车大量生产的规模，该方法证明存在复杂和昂贵的投资，这是由于在甲醇这种情况下中间产物的介入，及许多补充的制造步骤，例如甲醇浴的制备，用于以期望的比例混合这两种产品的热力学条件的建立，干燥组件和因此获得的基体的处理。

另一种方法使得有可能获得盐和添加剂的复合基体的两相的混合物，而不凭借中间的甲醇浴。因此混合物在“干燥”条件下形成。图3a示出在容器中盐和粉状添加剂的混合物。图3b示出包括压实在容器中的盐和粉末状膨胀添加剂的混合物的步骤。图3c示出盐与用氨饱和的添加剂混合。图3d示出盐与氨排出后的添加剂混合。但是混合物的生产复杂，因为这两个成分没有相同的密度。非膨胀的材料的使用将使得有可能弥补这个缺点，但是会特别地通过降低其导热性引起存储基体的品质的降低。

2)本发明的一个实施例说明的结构

下面描述的存储结构具有作为其目的以避免由单独盐或盐与添加剂混合组成的结构中存储相关的困难。

氨存储结构包括至少一个层，所述层包括适合存储和排出氨的粉状盐。

氨存储结构还包括至少一个由导热材料制成的层从而增加结构内部的热传递。

因此，可以改善存储结构内部的热传递。

存储结构因此构成包括至少一个氨存储层和至少一个导热材料层的交替件的氨存储结构。交替意指一个氨存储层和一个导热材料层的交替。交替件因此意味着结构包括至少这两个层，或三个堆叠层，或更多。

在三层的情况下，交替件可包括位于两个导热材料层之间的存储层，或者位于两个存储层之间的一个导热材料层。

在包括多个存储层和多个导热材料层的氨的存储结构中，导热材料层可以插入在存储层之间或存储层可以插入在导热材料层之间。

因此，氨的存储结构可以例如包括至少两个层，所述层包括适合存储和排出氨的粉状盐。粉状盐的至少两层通过导热材料的至少一层彼此分离，从而提高结构内部的热传递。导热材料是具有比与其相关的盐的热导率高的材料。穿插的中间层的存在使得能够增加存储结构内部的热传递。这种结构也对应于交替件。交替还意味着在结构中找到更多数量的存储层和导热材料层的交替。

粉状盐选自碱土金属氯化物。特别地，盐可以由下面的化合物组成：SrCl₂、MgCl₂、BaCl₂、CaCl₂、NaCl₂。

盐的层优选含有盐的晶粒，其中晶粒尺寸包括在1和1000μm之间。优选地，导热材料的质量占盐的质量的1％和30％之间。

所述或每个存储层可以由压缩的粉状盐制成，例如先前压缩的或在获得存储结构的时候压缩。可替代地，存储层可以由非压缩的粉状盐制成。

所述或每个存储层可以是刚性元件。刚性元件意味着基本上不能变形的元件。可替代地，所述或每个存储层可以不是刚性元件，例如非压缩的盐的粉末或即更容易变形的元件。

由存储材料构成的所有层的高度通常包括在由导热材料构成的所有层的高度的25％至75％之间，更优选例如在50％至75％之间，这取决于存储材料和导热材料的性质。

特别地，由存储材料构成的每层的高度通常是包括由导热材料构成的每层的高度的25％至75％之间，更优选地在50％至75％之间。

这种间隔特别适应于存储材料包括碱土盐和导热材料包括膨胀的天然石墨的情况，特别是在当碱土盐为氯化锶或氯化钡的情况。

导热材料由例如先前压缩的粉末组成以形成由导热材料构成的一层或多层。可替代地，由导热材料构成的层由例如非压缩的粉末组成。

由导热材料构成的层可以形成插入中间的层，在其之间加入非压缩的盐粉末。可替代地，盐的层可以由压缩的或非压缩的刚性薄片来形成。

盐的层还可以包括粉状盐和添加剂的混合物。添加剂可以是导热材料。在本实施方案中，组件的热导率的增加一部分是由于插入中间的层实现和一部分经由设计用来存储的层的内部的添加剂的存在来实现。

导热材料插入中间的层的数量优选包括在1和30之间。

所述导热材料可以例如是压缩成插入中间的层的膨胀天然石墨。导热材料可以包括金属粉末，例如铝粉末。导热材料可以是固体形式的金属。

存储结构是或是设计放置在容器内部。

在容器中包括该存储结构的系统的操作期间，在压力下的气态氨(存在)在容器中。

当存储结构不饱和时，至少一个存储层的盐晶粒吸收氨。因此可能用这种氨至少部分的填充至少一个气体存储层。

通过加热所述或每个存储层，之后可能得到从容器中提取的吸收的氨的释放。

由存储材料制成的层和导热材料制成的层可以具有不同形状，特别的不同形状的截面。

层例如具有和容器大致相同的形状，其中所述层将被放置或放置在容器中。

层可以通常具有圆形、椭圆形或圆形的或甚至矩形或平行六面体截面的大致圆柱形形状。

3)说明SCR后处理系统的实施方案的实施例

图1示出装配有使用氨注入的SCR后处理系统的热发动机。所述热发动机可以是内燃机，例如柴油发动机，或稀混合气汽油发动机，例如直喷分层发动机。

发动机1通过电子计算机11控制。废气12离开发动机引向污染控制系统2。所述污染控制系统2可以包括氧化催化器或三元催化器。所述污染控制系统还可以包括微粒过滤器。

氨16注入发动机的排气线路100并且与例如位于污染控制元件2的下游的注入模块3的废气混合以形成氨/废气混合物13。所述氨/废气混合物然后通过SCR催化器4允许用氨还原NO_x。补充的后处理元件5能够位于SCR催化器之后。所述补充元件5可以包括微粒过滤器或氧化催化器。废气因此以无污染废气14的形式离开补充元件5。无污染废气然后引向排气装置出口17。因此，排气装置100从上游发动机1端到下游出口17端，包括布置的污染控制元件2，注射模块3，SCR催化器4和补充元件5。

为了提供氨16进入注入模块3的供应和计量，系统包括含有存储结构7能够通过加热或再加热设备9进行温度控制的氨存储容器8。加热设备9包括例如电阻元件或通过热载体流体例如发动机冷却液供给的热交换器。

加热设备9使得有可能例如直接提供热量到容器8的内部。可替代地，加热设备9使得有可能例如从容器8外部传递热量到容器8的内部。

特别地，加热设备9使得有可能提供热量给存储结构7。

存储结构7包括粉状盐的至少两个层，粉状盐的至少两个层彼此通过至少一个由导热材料制成的层分离。

存储结构7的层可以具有相同轴线的轴对称。然后存储结构7可以具有沿轴向对称轴的中空以允许存储和/或排出每层盐中的氨。

结构7可以包括用于运送氨从容器8的外部到盐层(和/或反之亦然)的通道。

加热设备9可以包括多个加热模块(没有示出)，每个加热模块设计成加热独立于其它盐层的盐层。

存储容器8连接到用于控制容器的压力和计量氨到注入模块3的设备6。该设备6可以由连接到发动机的电子计算机11专用的电子控制器10进行控制。

系统还包括氨供应线路200，所述线路以氨流动的方向从上游到下游包括存储容器8，设备6和在排气装置100中的注入模块3。

在替代结构中(没有示出)，设备6可以直接由发动机计算机11控制。

4)用于制造结构的方法

第一示例性实施方案

参照图4a至4h，描述了用于制造存储结构7的方法，根据一个示例性实施方案在容器8中的描述。

图4a说明了在初始状态下，容器8是空的。

容器8具有例如轴对称。容器8然后可以包括圆柱形外壁81和管82形成的内壁来界定沿容器8的对称轴线延伸的中央空心。

参照图4b，方法包括由沉积非压缩的粉末盐的第一层(例如在位于容器8的外壁81和管82的壁之间的环形区域)的第一步骤。

参照图4b和4c，描述了包括使用柱塞形成盐的第一层的第二步骤。该第二步骤使得有可能获得均匀的盐的第一层，通常具有恒定的厚度，其表面形成紧密接触确保形成下一个导热材料层。

盐的第一层因而呈现轴对称，具有和容器8相同的轴线。

参照图4d，描述了包括在盐的第一层71上沉积导热材料的第一层72的第三步骤。所述导热材料是例如由膨胀的天然石墨的预制块制成。

由导热材料制成的层72具有例如和容器8相同的对称性质。

参照图4e，描述了包括在导热材料的第一层72上沉积非压缩的粉状盐的第二层73的第四步骤。

图4f示出在沉积由导热材料制成的第二层74后的容器8。

如图4g所示，方法的前三个步骤可以重复直到30次以获得分层的存储结构7。

应指出可能产生纯的存储盐层或者产生盐以给定的比率与添加剂混合的层。

第二示例性的实施方案

此外，刚性盐薄片可以预先通过压缩或通过使用粘合剂制备。

盐层和膨胀的天然石墨层的注入然后通过刚性薄片的连续堆叠而进行。

因此可以获得由存储材料制成的层构成的刚性薄片。

这里描述了用于制造根据使用这种刚性薄片的另一示例性实施方案的在容器8中描述的存储结构的一种方法。

容器8在初始状态是空的。

容器8呈现出例如轴对称。容器8然后可以包括圆柱形外壁81和形成管82的内壁来界定沿容器8的对称轴线延伸的中央空心。

所述方法包括第一步骤，所述第一步骤包括沉积由存储材料制成的第一层。所述第一层通常是压缩的粉状盐的刚性薄片。由存储材料制成的第一层通常沉积在位于容器8的外壁81和管82的壁之间的环形区域。

所述方法包括第二步骤，所述第二步骤包括在存储材料制成的第一层上沉积由导热材料制成的第一层。所述导热材料是例如膨胀的天然石墨的层。

由导热材料制成的层呈现出例如和容器8相同的轴对称性质。

所述方法包括第三步骤，所述第三步骤包括在导热材料制成的第一层上沉积类似于第一步骤由存储材料制成的第二层。

所述方法的前两个步骤可以重复直到30次以获得分层的存储结构7。

第三示例性实施方案

根据先前描述的使用刚性薄片方法的一个可能的变体，一些层可以在容器8的外部预先组装。

这里描述了用于制造根据使用这种刚性薄片的第三示例性实施方案描述的存储结构7的一种方法。

所述方法包括第一步骤，所述第一步骤包括供应存储材料制成的第一层和由导热材料制成的第一层。

第一层通常是压缩的粉状盐的刚性薄片。所述导热材料是例如膨胀的天然石墨的层。

所述方法包括第二步骤，所述第二步骤包括预组装由存储材料制成的第一层和由导热材料制成的第一层。

通过预组装是指组装，通常局部组装，在先前描述的容器中放置的前阶段进行，从而使这些层牢固地结合在一起。

层或层的给定组，是例如通过粘合剂的方式预组装在一起。可替代地或互补地方式，层是例如通过压缩彼此抵靠的层来组装以使它们彼此粘附和/或以使它们在其界面的附近相互渗透。

所述方法可以然后包括一个或多个连续的第三步骤，所述第三步骤包括粘合预组装的由存储材料制成的一个或多个层和/或由导热材料制成的一个或多个层，操作先前步骤获得的预组装以形成呈现如先前描述的交替件的预组装。

所述方法可以包括第四步骤，所述第四步骤包括根据先前描述的方法之一在容器内部制造存储结构，还包括沉积因此通常在容器外部形成的预组装的步骤，作为形成的存储结构的一部分。

通过在容器外部形成的意指预组装步骤在容器外部进行。

这种预组装方便了存储容器内部的存储结构的后续组装。

此外，这种预组装允许作为待组装的基体的元件的预组装的标准化以形成容器内部的结构。因此，可以获得更加均匀的存储结构和因此更可预测的性能，这使得在其后续的使用过程中更好控制。特别地，它可以将匹配的热导块与存储盐块相关联，因此优化每个预组装组的操作条件。

还导致与运送存储结构的构成元件到其组装地点相关联的物流的简化。

氨饱和

优选地，在制造过程中，通常先前描述的制造过程中，所述或每个存储层和所述或每个导热材料层在容器中组装或形成以获得不存在氨的存储结构。

根据优选的实施方案，在先前描述的步骤中盐层不含有氨。

因此所述方法可以包括在前面的步骤之后的步骤，其中因此形成的存储结构至少部分地用氨饱和。

优选地，所述或每个存储层和所述或每个导热材料层以在所述或每个导热材料层和容器壁的内表面之间留下间隙的方式形成和组装。

图4h示出在操作过程中密闭的容器8中用氨饱和的完整存储结构7。

5)具有间隙的存储结构

在包括用氨填充或饱和存储结构的步骤期间，所述或每个存储层膨胀并且其体积增加。这种现象特别地在图4h中示出。

所述或每个导热材料层可以制成弹性变形的。它可以因此例如由膨胀的，预压缩的天然石墨制成。

因此，在用氨填充期间，所述或每个存储层体积增加并且至少一个由导热材料制成的层经受使它变形的力。

结构与容器可以特别的定尺寸，从而该变形不包括所述或每个导热材料层的密度的任何显著的变化，只要容器中的自由空间允许以恒定密度的形状变化。

当间隙存在容器的内壁和所述或每个由导热材料制成的层之间时，后者可因此变形从而占据由间隙产生的周围的体积。

所述或导热材料的每层可以因此变形直到在间隙的区域与容器的内壁，例如周边的壁接触。这使得可能特别的保证由加热设备提供的热到所述或每个导热材料层的令人满意的循环。

在一个特别的实施方案中，所述或每个由导热材料制成的层的厚度可以降低并且其直径增加没有密度变化，即不改变由层所占据的总体积。

结构可以被定尺寸使得当容器内部的所有体积由存储结构占据时，即当容器不再有任何的自由体积可用于导热材料的任何层时，所述或每个存储层还没有用氨饱和。所述或每个存储层的继续的填充包括所述或每个存储层的体积的额外增加。该体积增加然后至少部分地由所述或每个导热材料层的压缩来抵消和/或产生的力至少部分地由所述或每个导热材料层的压缩来吸收，导热材料层的密度然后增加。

例如，膨胀的天然石墨在自然状态下具有的密度是非多孔的，非膨胀的石墨大约一百倍。如果由导热材料制成的至少一层是由预压缩的膨胀的天然石墨制成，例如以刚性薄片的形式，所述或每个导热材料层可具有的密度大于非多孔的，非膨胀的石墨十倍。因此其理论的压缩能力为10的因数。

因此存储结构可以甚至当结构不饱和，或甚至几乎是排空的氨时使不同的层保持相互接触的方式来制造。结果是更好的热导率。此外，结构的元件被保持的事实是避免使它们移动和遭受可预测的由于摩擦和机械冲击的磨损。

这种存储结构仍然具有限制通过在容器内部放置存储结构来持续的力的优点。实际上，由所述或每个存储层的体积增加产生的力是由所述或每个导热材料层来吸收，只要间隙空间可以占据，其以恒定的密度改变形状，然后，一旦所有可用的间隙空间被占据，其被压缩，以增加密度。

根据一个示例性实施例，存储结构的层可以包括一叠交替的圆盘或薄片。容器可以具有通常的圆柱形或圆锥形的形状，或具有任何横截面，例如正方形或椭圆形。容器可以具有沿给定的轴从一端到另一端贯穿的普通的形状。在锥形容器或具有可变截面的容器的情况下，薄片具有尺寸可变的直径。

在具有圆盘堆叠的结构的这种实施例中，结构可以具有至少一个存储层形成的圆盘与至少一个导热材料层形成的圆盘的交替件。圆盘可以在空的状态时，以空的存储层的厚度为相邻的导热材料层厚度的至少两倍厚的这种方式来设计。

此外，当存储结构排空氨时，圆盘可以这样的方式来设计，所述方式为在导热材料层的边缘和含有存储结构的容器壁的内表面之间的间隙，即所述层的任一侧空间，包括在所述层的横向直径(或在特定的轮廓的结构的情况下的等效主体长度)2％至30％之间，更优选例如为5％和16％。

在这种间隔内，因此可能由于大量的间隙获得真正的力的限制的效果，导热材料层保留了保持存储结构的各层相互接触的能力。

6)获得呈现间隙的存储结构的方法的实施例

根据第一步骤，制备导热材料层。先前步骤包括压缩到给定的尺寸，特别地压缩到给定的厚度和/或给定的截面，可以允许提供具有所期望的密度的这种层。

根据第二步骤，制备存储材料的层。这些层可以通过压缩包括先前描述的粉状盐的粉末来制备。此压缩可以完成从而获得具有给定的尺寸的层，具有特别的给定的厚度和/或给定的截面。

根据第三步骤，存储材料的层和导热材料层放置在容器的内部以形成呈现这些层交替件的堆叠的形式的存储结构。可替代地，层或层的组可以交替地堆叠在容器外，层彼此之间粘附以形成一个或多个自支撑的粘合的组件。这个或这些组件然后放置在容器内。

参照图5，描述了存储结构的部分，其中导热材料52的每层相对于容器来定尺寸从而当结构没用氨饱和时具有所述层和容器壁54之间的间隙53，从而在用氨填充期间相邻存储层51的体积的增加在最初填充阶段通过导热材料层52的形状改变从而占据由间隙产生的自由空间来抵消。此后，导热材料层可以视情况可以是压缩以吸收进一步的体积增加。导热材料层与容器的壁和存储材料的层的紧密接触提供了良好的热传递。

当然，本发明决不限于所描述和示出的实施例，并且本领域技术人员将知道如何使用他的普通知识来应用多数的变体和变化。

Claims (22)

1.氨存储结构(7)，其特征在于所述结构包括，以交替方式：

至少一个氨存储层(71，73)，及

至少一个热导率大于比存储层(71，73)的导热材料层(72)，所述或每个导热材料层(72)设计用来增加所述结构内部的热传递。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于所述或每个氨存储层包括粉状盐。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的结构，其特征在于所述或每个导热材料层(72)由先前压缩的粉末构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的结构，其特征在于至少一个存储层(71，73)是压缩的或非压缩的刚性薄片。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其特征在于导热材料层(72，74)的数量是包括在1和30之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的结构，其特征在于每个中间层在机械方面独立于相邻的层或其它层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的结构，其特征在于每一层提供了其相邻的两层之间完全的相互分离。

8.用于车辆的存储和排出氨的系统，所述系统包括存储容器(8)，其特征在于所述存储容器(8)包括根据权利要求1至7中任一项所述的存储结构(7)。

9.根据权利要求8所述的存储系统，其特征在于所述或每个导热材料层相对于容器来定尺寸从而当所述结构没用氨饱和时在所述层和容器壁之间呈现间隙，以致由于氨存储至少一个存储层的体积的增加在最初填充阶段通过导热材料层的形状改变从而占据由间隙产生的自由空间来抵消。

10.根据权利要求9所述的存储系统，其特征在于所述间隙位于容器的侧壁和导热材料层的侧壁之间。

11.根据权利要求10所述的存储系统，其特征在于所述间隙构成导热材料层的横向直径的2％和30％之间。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的存储系统，其特征在于所述存储结构是以所述或每个导热材料层能够在填充的最终阶段压缩的这种方式来生产。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的存储系统，其特征在于每一层通常在给定的填充条件下在所述容器的横截面的整个范围延伸。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的存储系统，其特征在于所述结构(7)沿轴向对称轴呈现中空以允许在每一个存储层(71，73)的氨的存储和/或排出。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的存储系统，其特征在于所述系统包括用于排出所述结构(7)中存储的氨的存储结构的加热设备(9)，所述加热设备(9)包括多个加热模块，每个加热模块设计成加热独立于其它存储层的一个存储层(71，73)。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的存储系统，其特征在于所述结构(7)包括用于从容器(8)的外部到至少一个存储层传送氨且反之亦然的通道。

17.用于内燃机废气的选择性催化还原系统，其特征在于所述系统包括根据权利要求8至16中任一项所述的氨存储系统和用于注入氨到废气中的模块。

18.用于获得根据权利要求1至7中任一项所述的氨存储结构的方法，所述方法包括以下步骤：

沉积包括非压缩或先前压缩的存储层(71)，

沉积具有比存储层(71)热导率高的导热材料层(72)，所述导热材料层由先前压缩的粉末构成，

重复这两个步骤以形成包括存储层和导热材料的插入中间的一层或多个层的交替件的结构。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述沉积步骤是在存储容器(8)的内部实现。

20.根据权利要求19所述的方法，其中盐的第一层是粉状，所述方法包括引入粉状盐到容器中以形成一层并且用柱塞使该层成形。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述存储层和所述导热材料层是预组装的，这两层然后同时沉积在容器中。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述预组装通过胶合和/或压缩彼此抵靠的层来实现。