CN105246829A - 氨的储存结构和相关系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氨的储存结构(7)，特别用于选择性催化还原燃料车辆的废气中的氮氧化物，该氨的储存结构包括氨可储存于其内的至少一种储存材料，其特征在于，所述结构包括至少两个不同的储存部件，每个储存部件包含储存材料，并且不同储存部件的储存材料不都是相同的。本发明还涉及车辆的储存和移除氨的系统，该储存和移除氨的系统包括含这种储存结构的储存箱体。本发明进一步涉及用于内燃机废气的选择性催化还原的系统以及用于将氨注入废气中的模块，该选择性催化还原系统包括这种氨储存系统。

Description

氨的储存结构和相关系统
技术领域
本发明总体涉及气体在固体中的储存。
这种类型的储存通常在比纯气体储存情况下的储存压力小的储存压力下储存气体。
这种类型的储存的应用是多样的，并且涉及例如：氢在燃料电池中用于产生电的用途，或氨通过选择性催化还原(SCR)还原氮氧化物NOx的应用，特别是氨用于还原内燃机(尤其是柴油机)排放的污染物的应用。
本发明涉及一种氨储存结构，该氨储存结构特别用于对燃料车辆废气中的氮氧化物进行选择性催化还原，该氨储存结构包括至少一种储存材料，氨可储存在该至少一种储存材料中。本发明还涉及包括上述结构的系统。
背景技术
现状：氨通过SCR催化作用还原氮氧化物的应用的实例
减少与运输相关的污染物排放已经是近三十年的发展目标。对四种受管制的污染物(CO、HC、NOx、颗粒)的排放限值的严格程度逐渐升高，这已经显著改善了特别是大城市群中的空气质量。
越来越多的使用车辆意味着需要持续努力来进一步减少这些污染物的排放。在引进欧6(Euro6)标准的步骤方面，预计在2014年出现相对于欧洲排放阈值的偏差下降。这样的措施目的在于减少局部污染。在本文中，优选减少稀混合物中的氮氧化物(NOx)，其中稀混合物即含过量的氧的混合物。
另外，在几年中燃料消耗(与CO2排放直接相关)已经成为机动车首要关注的事情。因此，已经从2012年开始实施规定，以限制载客车辆的CO2排放。已经接受的是，这一限制将在未来的数十年中逐渐降低。
减少局部污染(NOx)和减少燃料消耗(CO2)这两个问题特别限定于柴油机，其中在稀混合物中，柴油机的燃烧伴随难以处理的NOx排放。
在本文中，SCR后处理技术(“选择性催化还原”)同样用于载客车辆，如与货物运输相关的车辆。
SCR系统一般通过选择性催化还原来减少氮氧化物NOx。
可以大量的NOx排放为成本使发动机以最佳状态运行，这些NOx排放物随后在排气装置中通过SCR系统进行处理，该SCR系统能以相当高的效率进行NOx还原。
为了实施这样的SCR技术，需要在车辆上放置用于还原氮氧化物的还原剂。
目前，重质货物的车辆所使用的SCR系统使用尿素的水性溶液作为还原剂。被注入到排气装置中的尿素通过废气温度的作用分解成氨(NH3)，并且在特定催化剂上还原NOx。目前在SCR系列中，系统运行标准化的尿素的水性溶液是已引用的AUS32(在欧洲的商品名是)。
这种方法受到一些限制。
它显示出有限的冷效率(发动机还不太热)。
这种状况出现在几种情况中，特征是城市巴士的情况。
另外，尿素罐具有很大的质量和体积，典型地，对于载客车辆是15L至30L，对于重质货物车辆是40L至80L。这样的容积使得整合至车辆中具有复杂性，而且车辆越小复杂性越大。这导致去污成本高，并且过大的质量对车辆的燃料消耗有害，由此产生过量的CO2排放。
因此，已经计划了可选的储存方法来试图克服这些限制。
特别在紧凑性和运行安全性方面，由在空罐中的压力下储存气体所构成的选择也具有缺点。这特别适用于储存氨气。
另一方法由在储存材料中储存气体构成，气体被吸附到该储存材料中。
这种储存材料(例如盐)被布置在储存箱体中。气体的储存(典型地是氨，这是要在此开发的实例，但是这种理论适用于其它气体的储存)通过形成氨合物型化学络合物而在盐中进行。
下面的段落将对氨吸附在材料(诸如盐)中的化学过程进行更详细地描述。
在储存结构中，粉末状的盐选自碱土金属氯化物，作为储存材料。具体地，粉末状的盐可选自下面的化合物：SrCl2、MgCl2、BaCl2、CaCl2、NaCl2。
氨在上述储存材料中的储存基于如下类型的可逆的固体-气体反应：
氨与碱土金属氯化物形成配合物，也被称为氨合物。技术人员知晓这一现象。
例如，氨与氯化锶的反应是：
类似地，氨与氯化钡的独特反应是：
氨粘合剂被吸附剂SrCl2和BaCl2化学吸附，使得在固体和气体之间发生电子转移，其中电子转移经由NH3与SrCl2和BaCl2的原子外层之间的化学键来发生。气体进入固体结构中的渗透通过扩散方法发生在它的整个质量中。该反应是可逆的，吸附是放热的，而解吸附是吸热的。
这种类型的储存具有优点。
实际上，在盐中的储存显著减小了储存罐的质量和体积。
还提供了CO2平衡方面的益处，因为对于给定的氨自主性，要被包埋的还原剂质量减小。相对于尿素在水性溶液中的储存，实际上节省了用来稀释传统SCR配置(被称为液体配置)中的尿素的额外量的水。
另外，这种类型的储存使用具有较高效率的冷NOx吸附。
这种类型的储存还能降低制造成本，因为可简化氨的供应系统和注入。
本文全篇的重点在于这种类型的储存。
为了限制储存箱体的体积，汽车制造商例如在维修过程中、在排空时或在填充燃料箱的过程中，进行储存箱体的填充或更换。
根据目前持有的假设，埋置在载客车辆上的氨的量为大约6kg，相当于16升AUS32型尿素溶液，这在车辆的两次排空间隔之间确保了载客车辆的自主性。
为了能向SCR系统供应氨，提供了受控的加热装置(例如是电动的或经由冷却液)，以便在每一工作条件下以计量的方式释放用于处理氮氧化物的氨。
在预计的工作模式中，一旦储存箱体(例如筒状物，这两个术语“箱体”和“筒状物”可在本文中使用)为空的，则例如在车辆维修的过程中被替换成充满的筒状物，并且将空的筒状物送回填充工厂。因此，该筒状物能进行十至十五次排空/填充循环。根据制造商的策略，可调整储存箱体的更换频率及其更换方式。
因此，吸附气体形式的氨的储存相对于柴油机尾气处理液(Adblue)水性溶液具有优点(在体积、增大的冷效率、混合区与废气的更好的紧凑性……等)。
发明内容
本发明的目的是进一步改善已知的SCR系统。
具体地，本发明不同方面的目的在于提高针对以下问题中的至少一个的解决方案：
在一定程度上克服了已知装置在寻求储存箱体内的最小气体压力与释放储存的氨气所需的最小动力(典型地是电源)之间所固有的矛盾；
计量储存在固体基质中的气体水平上的困难。在此方面，如果可能计量所述筒状物随时间变化的水平，则将大大有助于计划空筒状物与满筒状物的更换；
通过所述筒状物在系统使用寿命过程中的排空过程，在筒状物中逐渐出现不均一性。该逐渐排空实际上将诱导储存基质内的逐渐不均一性，结果使得系统性能在经过一段时间后发生变化。这样或早或晚还会带来该基质特定特征的变化，从而引发耐久性问题。
为了提供这些解决方案中的至少一个，本发明提供了一种氨储存结构，特别用于选择性催化还原燃料车辆废气中的氮氧化物，所述氨储存结构包括可在其中储存氨的至少一种储存材料，其特征在于，所述氨储存结构包括至少两个分离的储存部件，每一个储存部件都包含储存材料，不同储存部件的储存材料不都是相同的。
这样的结构的优点如下(但并不局限于此)：
所述不同的储存材料具有不同的吸附焓；
所述不同的储存材料具有不同的孔隙率或不同的孔径分布；
所述不同的储存材料具有不同的热导率；
所述储存材料中的至少一部分是粉末形式；
所述储存材料中的至少一部分是刚性元件(d'élémentsrigides)的形式；
所述材料选自碱土金属氯化物，具体地是盐SrCl2、MgCl2、BaCl2、CaCl2或NaCl2的形式；
所述储存部件被布置为彼此相邻，并且设置有使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件；
所述结构包括使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件；
控制所述使氨气能在两个相邻储存部件之间流动的构件，以控制氨气在两个相邻的储存部件之间的流动；
所述使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件是受控的阻断构件(moyensd'obturationcommandés)；
为了使氨气能在两个相邻储存部件之间流动，所述结构包括诸如管道或扩散器的气体运输装置；
为了使氨气能在两个相邻储存部件之间流动，所述结构包括设置有孔的中间元件，或它的孔隙率使氨气能扩散；
至少一个储存部件包含加热元件；
所述加热元件是电阻器。
本发明还涉及一种车辆的氨储存或移除系统，所述系统包括储存箱体，所述储存箱体包括根据上述方面之一的储存结构。
本发明还涉及一种用于控制如之前所述的氨储存和移除系统的储存结构的方法，所述方法包括：
第一步骤，用于控制第一储存部件的加热元件，以释放储存在所述第一储存部件中的氨；以及
第二步骤，用于监控由所述第一储存部件释放的氨的量和/或储存在所述第一储存部件中的氨的量。
因此，来自所述第一储存部件的氨的量的变化可独立于所述第二储存部件进行监控，具体地，因为氨被储存在所述第二储存部件中，而所述第二储存部件不释放储存的氨。
所述方法的优点如下(但并不局限于此)：
响应于第一储存部件的传感器指示储存的氨的量低于给定阈值，释放储存在第二储存部件中的氨的第三步骤；
所述第三步骤包括控制第二储存部件的加热元件，以释放储存在第二储存部件中的氨；
所述第三步骤包括控制受控的阻断构件的开启，所述受控的阻断构件将所述第一储存部件与所述第二储存部件分离开；
第四步骤，用于监控由所述第二储存部件释放的氨的量和/或储存在所述第二储存部件中的氨的量。
本发明还涉及一种用于内燃机废气的选择性催化还原的系统和将氨注入到废气中的模块，该系统包括上述的氨储存系统。
根据有利但非限制性方面，选择性催化还原内燃机废气的系统包括构造用于实施上述控制方法的控制构件。
附图说明
本发明的其它特征、目的和优点将通过本发明的以下描述呈现出来。在附图中：
图1示出配备有根据本发明的注入氨的SCR后处理系统的热机。
图2示出可用于通过吸附而储存氨的不同盐的压力/温度特征曲线图(被称为Clausius/Clapeyron曲线)。
图3示出将两个储存部件彼此连接起来的不同方式。
图4示出根据本发明的储存系统，目的在于提供消耗的加热电力和(初始装配的或出售后的)单位筒状物从生产车间向组装站的运输安全性之间的折中。
图5示出混合储存系统及其能在一段时间中进行筒状物的离散计量的控制。
图6示出根据本发明的示例性实施方式的控制方法的实例。
具体实施方式
SCR后处理系统的通用构造
在图1中，示意性示出了配备有通过注入氨的SCR后处理系统的热机1。
上述热机可以是内燃机，例如柴油机或稀混合汽油机(诸如分层混合物直接注入式发动机)。
发动机1由电子计算机11驱动，电子计算机11调节它的运行。在发动机的出口处，废气12被导向去污装置2。去污装置2可包括氧化催化剂或三元催化剂。去污系统可进一步包括微粒过滤器。
在发动机的出口处，在发动机的排气系统100处注入氨气16，该氨利用注入模块3与废气混合以形成氨/废气混合物13，其中注入模块3被布置在例如去污装置2的下游。
然后，氨/废气混合物13通过SCR催化剂4，SCR催化剂4能利用氨还原NOx。
额外的后处理元件5可位于SCR催化剂之后。该额外的元件5可包括微粒过滤器或氧化催化剂。
因此，上述额外的元件5的出口处的废气为经去污的废气14的形式。
然后，经去污的废气被导向排气口17。
通过此方式，排气装置100从上游(发动机1侧)至下游(在出口17侧)包括去污元件2、注入模块3、SCR催化剂4和可选的额外元件5。
为了在注入模块3的入口处供应和计量氨16，所述系统包括含储存结构7的氨储存箱体8，其中储存结构7用于储存氨和释放气态形式的氨。
通过加热装置9可对结构7进行温度控制。加热装置9包括例如电阻器或被提供冷却剂流体(诸如发动机的冷却剂)的热交换器。
结构7可包括从箱体8的外部至氨储存部件和/或以相反方向运送氨的管道，该氨储存部件包括下面将描述的储存材料。
储存箱体8优选与装置6连接，装置6用于控制箱体的压力和计量达到注入模块3的氨。该装置6可由专用的电子控制器10控制，该专用的电子控制器10与发动机的电子计算机11连接。
因此，上述系统包括氨供应回路200，该氨供应回路200沿着氨的流动方向从上游至下游包括储存箱体8、装置6，和排气装置100中的注入模块3。
在没有示出的可选配置中，装置6可由发动机计算机11直接控制。
上述结构包括至少两个不同的储存部件
在本发明的情况中，氨储存结构7不仅包括其中可储存氨的储存材料，而且还包括至少两个不同的储存部件，每个储存部件都包含储存材料。
氨储存结构包括例如至少三个储存部件。
如将要看到的，所有的储存部件都能在相同条件下释放它们所包含的氨气。
换句话说，一些储存部件被配置为，即使它们初始包含与其它部件相同量的氨，也比其他储存部件更容易释放它们的氨气。
布置在储存箱体中的储存结构中典型地包括至少两个储存部件或多个储存部件，以便多个储存部件被布置在箱体中。
第一储存部件可与用于监控储存在该第一储存部件中的氨的量的传感器连接。这样的传感器例如是专用的压力传感器。
第二储存部件可与用于监控储存在该第二储存部件中的氨的量的传感器连接。这样的传感器例如是专用的压力传感器。
为了清楚地解释两个主要实施方式，将例示其中所述结构包括两个储存部件的简单情况。但是，所述结构有可能包括任意数量的储存部件(多于或等于两个)。
现在将描述两个主要实施方式，根据该两个主要实施方式，储存部件可有差异地释放其中的氨。
这两个实施方式可彼此独立地实施，也可以进行组合。
根据将详细描述的第一实施方式，有差异地释放氨的能力通过两个储存部件中所包含的储存材料不同来实现。
根据将详细描述的第二实施方式，有差异地释放氨的能力通过对两个储存部件中所包含的储存材料有差异地进行加热来实现。
在描述这两个主要实施方式之前，将重新提及一些物理原理。
图2示出不同盐的压力/温度特征曲线(被称为Clausius/Clapeyron曲线)，其中不同的盐可用于通过吸附来储存氨。
这些曲线示出，当氨被固定在不同的基质上时，对于给定量的氨、给定的温度，氨NH3具有稳定性时的安全工作压力。
在游离状态下，氨将处于NH3曲线给出的特定压力下。
当氨被固定在由特定盐构成的固体基质中时，氨仍然稳定地吸附在盐中，并且因为温度的作用，一部分氨在特定压力下可以气态形式处于盐的固体基质外。
因为用作固体基质的氨储存材料的盐的作用，以使大量的氨较多地或较少地保持为吸附形式的能力将是不同的。
因此，MgCl2盐的能力高于SrCl2盐的能力，甚至高于BaCl2盐的能力。例如，在40℃,MgCl2盐使氨保持吸附在它的固体基质中，而对于相同量的氨，SrCl2盐仅可以吸附形式将一部分氨固定在盐的固体基质中，剩余的氨处于气态形式，从而设置了一定压力(为约1巴的值)。BaCl2盐同样具有甚至更低的吸附能力，这样，对于相同总量的氨且仍然在40℃，存在更大量的氨气并且将压力保持在几乎6巴。
因此，MgCl2储存材料比SrCl2材料更稳定，比BaCl2材料也更稳定。
根据将基于仅具有两个储存部件的简单配置进行描述的两个实施方式，本发明有利地利用了这些特征。
本发明还可利用储存材料之间的差异，该差异不涉及材料的化学组成，而是涉及它们的孔隙率，或更普遍是它们将捕获的气体运输到材料中的能力(该能力具体由材料中的孔径分布来确定)。
第一主要实施方式：使用不同的储存材料
根据第一主要实施方法，因为两个储存部件分别包含两种不同的储存材料，因此它们能够有差异地释放其所包含的氨。
在本部分中，将对不同材料的概念进行更加精确地定义。
储存材料通常为盐，其可以为粉末形式，甚至可以为形成一个或多个刚性元件的预压缩形式。
储存材料优选选自碱土金属氯化物，尤其选自以下盐的形式：SrCl2、MgCl2、BaCl2、CaCl2或NaCl2。
对于能有差异地释放其所包含的氨的储存材料，尤其可使用：
化学上不同的材料(通过选择例如以上列出的两种不同的组分)，在该情况中，不同的储存材料具有不同的热力学性质(尤其是吸附焓)；
相同的材料，但是具有两种孔隙率，或更广泛地说，对捕获在材料中的气体具有两种不同的运输能力—该能力具体由材料中的孔径分布来确定，
在这一方面，相对于具有相同化学组成的材料，该材料事先已被压缩，例如使其成为压缩盐的刚性元件(其可为薄片形式)，粉末状的盐将具有不同的流变性，因此具有不同的性质；
也可考虑使材料具有不同性质的其它方法，例如通过对同一种盐的两个样品在不同温度条件下进行烧结来进行。
因此，可以用相同量的氨来填充(或“负载”)各个不同的储存部件，并且即使当不同部件处于相同温度时，这些部件中的每一个也能依据储存部件中所包含的储存材料而有差异地释放其所包含的氨。
在本文的以下部分将看到，储存部件还可在它们之间进行氨气的交换，其中氨能够从一个储存部件流向另一储存部件(自由地，或以受控的方式)。
该第一主要实施方式通过选择不同的储存材料，选择性地且有差异地释放储存在不同部件中的氨。
第二主要实施方式：对储存部件进行有差异的加热
根据第二主要实施方式，当对两个储存部件进行有差异的加热时，该两个储存部件可有差异地释放其所包含的氨。
在这种情况下，每个储存部件都包含加热元件。
加热元件通常是电阻器，该电阻器与待加热的储存部件接触或邻近待加热的储存部件放置。
在所有的情况中，独立地控制每个加热元件，以选择性地升高与其连接的储存部件的温度。因此，将相应地选择性升高储存部件中所包含的储存材料的温度。
例如，可以提供具有不同电阻值、分别与不同储存部件连接的电阻器。在这种情况下，通过单个电源给电阻器供电，可在不同的储存部件之间特别简单地形成加热功率的差异。
还可以利用这些不同部件的储存材料之间热导率的差异，以在储存部件之间形成温度差异。
因此，该第二实施方式构成了用于两个储存部件有差异地释放其所包含的氨的第二种方式。
储存部件之间的连通
无论是第一主要实施方式、第二主要实施方式，还是混合实施方式(其中，储存部件包括不同的储存材料，并且储存部件可进一步被选择性加热)，储存部件(可为任意数目)被布置为彼此相邻，优选为串联的方式。
这些储存部件可通过壁(气体能够透过或不能透过)彼此隔离开，该壁能够分隔结构7的内空间。在没有中间壁的情况下，储存部件还可彼此附接。
还可提供用于使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件。
来自一个储存部件的氨气已经被该储存部件释放，而其它储存部件能释放不同量的氨气，或者根本不释放氨气(依据储存材料和/或施加至储存部件上的热量)。
可控制对使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件，从而控制氨气在两个相邻的储存部件之间的流动。
在这种情况下，使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的这些构件可为受控的阻断构件。
具体地，依据受控的阻断构件的开启或关闭指令，受控的阻断构件例如可使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动或防止这种流动。
在简化的配置中，使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件也可为“被动”构件，例如气体运输装置的形式，诸如管道或扩散器。为了使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动，该结构还可包括中间元件，该中间元件设置有孔或者其孔隙率允许氨气扩散。甚至可以使两个相邻的储存部件的两种储存材料直接接触，从而在结构7中产生其中氨气被或多或少地浓缩的区域，其中，该部分氨可在接触的两个区域之间直接流动。
图3以举例的方式示出了将两个储存部件彼此连接起来的不同方式。根据图3知晓，通过不同的化学组成来实现材料的不同性质(不同的吸附焓)。但是，当材料的不同性质是由于不同的热处理(不同的加热和/或不同的孔隙率)获得时，图3中示出的结构和原理仍然适用。
在图3a中，通过允许氨气流动的管道使界定第一储存部件储存特征材料a与界定第二储存部件的另一特征材料b隔离开，其中，允许氨气流动的管道可通过可由图1中的计算机11控制的阀进行阻断。
氨从一个储存部件流动至另一储存部件可以任一方向进行。在本实施例中，储存材料各自被放置在两个独立的筒状物中，其中这两种材料可被输入到由分隔壁隔离开的两个隔室中。
在图3b中，两个储存部件的两种储存材料直接接触，从一种材料至另一种材料的流动经由两种材料的孔隙进行。
在图3c中，两个储存部件的两种储存材料被渗透膜隔离开，该渗透膜能使氨沿任一方向流动。
隔离开两个储存部件的渗透膜例如是由如下材料制成的隔离层：该材料相对于氨流动的渗透性，可依据隔离层的状态而发生改变。
具体地，依据隔离层的状态，隔离层的渗透率可例如依据隔离层的该状态而具有不同的值，以基本上允许氨流动或基本上防止氨流动。
因此，可以改变氨在储存结构内的流动，或保存储存在给定储存部件中的氨，并且可构成氨的储备库或更好地控制通过加热产生的氨气的量。
隔离层例如与加热元件连接。这种加热元件例如是隔离层隔离开的储存部件的加热元件。或者，这种加热元件例如是储存结构的一个储存部件的任一加热元件的独立的专用加热元件，或储存结构的多个储存部件的多个加热元件的独立的专用加热元件。
这种隔离层可例如本身就能储存氨。因此可利用在不同储存部件之间的隔离层的优点，并且利用由隔离层占据的空间来储存氨。与储存部件相比，隔离层例如具有较小的氨体积储存容量。
这种隔离层例如包括如下材料，该材料具有与被隔离层隔开的至少一个储存层相同的化学组成，例如具有与被隔开的两个储存层相同的化学组成，该材料具有不同的粒度特性或不同的压缩率，通常具有较高的压缩率。因此，例如通过在形成储存结构的过程中强有力地压缩储存层，可容易地制成隔离层。
隔离层例如包括石墨或可由石墨制成。石墨具有这样的优点：氨渗透率随着温度的变化而变化，并且能储存氨。此外，与加热元件连接的石墨隔离层精确地控制来自第二储存部件的氨的流动。
对于系统的补充
本发明还提供了车辆的氨储存和移除系统，该车辆的氨储存和移除系统包括储存箱体，其中，该储存箱体包括根据上述一个或多个方面所述的储存结构。
本发明还提供了一种用于内燃机废气的选择性催化还原的系统和将氨注入到废气中的模块，该用于内燃机废气的选择性催化还原的系统包括上述的氨储存系统。
图4示出了混合储存系统，其提供消耗的加热电力和(初始装配的或出售后的)单位筒状物从生产车间向组装站的运输安全性之间的折中。
事实上，在本发明的情况下，储存结构的储存基质有利地主要由一种或多种储存材料制成，该一种或多种储存材料例如能够绝对使压力保持低于或等于1巴，也就是说，该一种或多种储存材料根据针对危险货物运输规章可被视为“固体”。
储存结构中仅特定区域Mb(对应于一个或多个储存部件)被具有较低稳定性的储存材料占据，也就是说，在同等温度下具有较高的饱和压，因此对于注入到排气管线中的氨具有较高的反应性。
管理氨在筒状物的不同部件之间的分布例如由以下过程组成：在结构(其例如构成筒状物)的运输期间，排空或几乎排空稳定性最小的储存基质Mb中的氨。
一旦筒状物被安装在系统中并且与控制器(诸如图1的元件11)连接，连接筒状物的两个区域Ma、Mb的阀被激活以使该阀开启，从而(经由图1的装置9)可进一步选择性加热最稳定的储存材料，以使温度以及相应的压力不同于稳定性最小的材料。
相应地，筒状物的两个区域之间的压差引起氨气在这两个区域之间流动，并且这部分氨占据稳定性最小(反应性最高)的区域。
支持该区域的氨气饱和，以便在非常有利的反应性和节约电能(消耗很少的能量来进行加热，以引发该反应)的条件下，易于将该区域注入到排气装置中。
将稳定性最小的区域以紧邻筒状物出口的方式布置在筒状物内是有利的，该筒状物出口向图1的元件6进料，以向排气管线100供给氨气。
通过这样的方式，在将包装的筒状物运输到它们将被安装在其中的系统的过程中，筒状物的最稳定的储存部件含有的氨浓度高于更接近筒状物出口的其它储存部件中的氨浓度。
当筒状物被放置在系统中时，(通过选择性加热)可激活这些最稳定的储存部件，增加这些储存部件中的氨气压力，从而使氨释放至筒状物的稳定性最小的部件。
这些稳定性最小的部件(因为它们包含比最稳定部件的稳定性小的储存材料)是更易于从中移除氨的那些部件，并且它们是优选被布置在紧邻筒状物至发动机排气装置的进料出口的部件。
优选地，对稳定部件和稳定性最小的部件之间的控制构件(诸如阀)进行控制，以避免氨气朝最稳定材料的可逆流动。
在该方面，通过以下过程提供恰当的阀的开启顺序：
激活最稳定的部件，从而使它们释放氨气，
打开这些稳定部件和稳定性最小的部件之间的流体连通，以使氨“负载”在稳定性最小的部件中，直至压力到达能向发动机的排气管线进料的压力值，或接近该压力值，
关闭该连通，以避免氨返回最稳定的部件，
通过加热激活稳定性最小的部件以进一步增大氨压力，从而向排气管线进料。
计量应用
图5示出混合储存系统及随时间变化对筒状物进行计量的控制器。
例如，筒状物的部件Ma包含不稳定的盐，适用于通过消耗减少的电能进行激活，将氨注入到排气装置中。
在图4的情况下，筒状物的部件Mb填充有较稳定的材料。
两个部件Ma和Mb通过对氨气密封的壁隔离开。
氨首先使较稳定的部件Mb饱和，因此其不能再收集氨。
部件Ma和Mb中的每一个都与相应的加热回路连接，其中该相应的加热回路可释放相应的加热功率Pa、Pb。
进一步布置压力传感器，以测量部件Ma处存在的压力。该部件优选对应于单个容器。
在运行中，激活部件Ma的加热回路以激活该部件的材料，从而使氨气朝排气管线扩散。
连续地或以有规则的间隔来测量部件Ma中的压力。
随着氨从部件Ma排出筒状物，该部件中的压力趋于下降。因为部件Ma的加热会保持激活状态，因此当部件Ma的材料中捕获的氨将被排空时，压力下降将变得显著。在排空之前，当部件Ma的材料保持激活状态并且释放它的氨时，压力下降是有限的。
通过监控部件Ma中的压力，可以检测该部件中的氨的排空。
规定在部件Ma释放氨的过程中，并不激活部件Mb(也就是说，并不将部件Mb加热至其释放氨的点)。因此，储存在部件Mb中的氨仍然保持在储备库中。
当检测到部件Ma的氨排空时，利用部件Mb的加热来激活部件Mb。部件Mb朝部件Ma释放其所容纳的氨。
在实践中，检测到由部件Mb构成的“切换至储备库”用作表示必须更换或重新填充筒状物的警告标志。
控制方法的实例
参照图6，描述了一种用于控制前述储存结构，例如前述储存系统的储存结构的方法。
该储存结构包括至少一个第一储存部件和一个第二储存部件。第一储存部件与氨气流向储存结构和/或流出储存结构的流动构件连接。
第一储存结构可与相应的加热元件连接，以释放其所容纳的氨。
该方法可包括第一步骤601，用于控制第一储存部件的加热元件，以释放储存在第一储存部件中的氨，其中氨的释放通常是选择性的，从而储存在第二储存部件中的氨并不被释放。
该方法可包括第二步骤602，用于监控由第一储存部件释放的氨的量和/或储存在第一储存部件中的氨的量。该步骤可在氨释放过程中进行，或接着氨释放连续地进行。
为了能够进行这种监控，第一储存部件可与用于监控储存在第一储存部件中的氨的量的传感器连接。这种传感器例如是专用的压力传感器。
可独立于第二储存部件的氨的量的变化，来监控第一储存部件的氨的量的变化，具体地，因为氨被储存在第二储存部件中，而第二储存部件不释放储存的氨。
可以完全排空第一储存部件，并且将储存在第二储存部件中的氨保持为储存库。
该方法可尤其包括第三步骤603，该第三步骤603响应于第一储存部件的传感器指示储存的氨的量低于给定阈值(通常是第一储存部件所储存的氨的量为零)，释放储存在第二储存部件中的氨。
上述第三步骤603可例如包括控制第二储存部件的加热元件，以释放储存在第二储存部件中的氨；氨的释放典型地是选择性的，这样储存在第二储存部件中的氨独立于第一储存部件进行释放。
或者或额外地，上述第三步骤603可包括受控的阻断构件的开启指令，该受控的阻断构件将第一储存部件与第二储存部件隔离开。如前所述，阻断构件典型地由受控的隔离层(典型地是包含石墨的层)来形成。
例如，当阻断构件包括隔离层(与第二储存部件的加热元件相同的加热元件与其连接，或者独立的加热元件与其连接)时，这种开启指令可例如结合储存在第二储存部件中的氨的释放给出。
该方法可包括第四步骤604，例如连续地监控由第二储存部件释放的氨的量和/或储存在第二储存部件中的氨的量。
可独立于第一储存部件，监控第二储存部件的氨的量的变化。可对储存结构中氨的量进行更精确的计量。
事实上，根据现有技术，计量典型地通过在储存箱体出口处的流量计来进行。根据现有技术对量的测量由于需要精确且持久地监控流量，而敏感且难以准确。此外，一旦发生泄露，则根据现有技术的这种测量就不能监控储存的氨的量。
与之相比，在这种结构水平上实施的这种方法能精细地监控每个储存部件中的氨的量，并且能发出对氨的释放进行更精确管理的指令。尤其在对氨的大量需求之后，突然终止这种需求时，可以防止该结构被过快排空或限制氨不必要释放的量。
在现有技术中，加热整个储存结构意味着如果突然终止对氨的需求，并且该结构已经被加热，则由于安全原因难以阻止以气态形式释放的氨的输出，因此该结构将继续排空。
根据本发明的系统例如预期，给定储存部件的氨的量已经被充分排空之后，再控制氨从下一个储存部件的释放。因此，如果在涉及氨的主释放的第一指令之后没有进一步的需求，则很可能仅第一储存部件被排空，而另一部件优选因为阻断构件，更具体地由于隔离层而保持其所容纳的氨。
此外，与这种系统相关的这种方法更好地计量了所需的氨的释放。由于储存部件是隔离开的，所以可释放仅储存在其中一个储存部件中的氨。上述结构包含的独立的储存部件越多，则控制可以越精确。
具体地，可知晓储存在不同储存部件中的氨的量，因此可具体知晓箱体中任意泄露的精确位置。
具体地，当储存部件通过受控的阻断构件隔离开时，可避免氨在发生泄露时被全部释放。
具体地，储存结构可与构造用于执行所述控制方法的控制构件连接。
用于内燃机废气的选择性催化还原的系统例如包括这种控制构件。
上述控制构件例如包括专用的电子控制器10，该专用的电子控制器10与发动机的电子计算机11连接，或者被包括在电子计算机11内。

Claims (15)

1.一种氨的储存结构(7)，特别用于选择性催化还原燃料车辆的废气中的氮氧化物，所述氨的储存结构(7)包括至少一种储存材料，氨能被储存在该至少一种储存材料中，其特征在于，所述氨的储存结构(7)包括至少两个分离的储存部件，每一个储存部件都包含储存材料，不同储存部件的储存材料不都是相同的。
2.根据前一项权利要求所述的储存结构，其特征在于，不同的储存材料具有不同的吸附焓。
3.根据前述权利要求中任一项所述的储存结构，其特征在于，不同的储存材料具有不同的孔隙率或不同的孔径分布，和/或不同的储存材料具有不同的热导率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的储存结构，其特征在于，所述储存材料中的至少一部分是粉末形式，和/或所述储存材料中的至少一部分是刚性元件的形式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的储存结构，其特征在于，所述储存部件被布置为彼此相邻，并且设置有使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件。
6.根据前一项权利要求所述的储存结构，其特征在于，所述结构包括使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件。
7.根据前一项权利要求所述的储存结构，其特征在于，所述使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件受控，以控制氨气在两个相邻的储存部件之间的流动。
8.根据前一项权利要求所述的储存结构，其特征在于，所述使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动的构件是受控的阻断构件。
9.根据权利要求8所述的储存结构，其特征在于，为了使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动，所述结构包括诸如管道或扩散器的气体运输装置；和/或为了使氨气能在两个相邻的储存部件之间流动，所述结构包括设置有孔的中间元件，或所述中间元件的孔隙率使氨气能扩散。
10.根据前述权利要求中任一项所述的储存结构，其特征在于，至少一个储存部件包含加热元件。
11.根据权利要求10所述的储存结构，其特征在于，所述加热元件是电阻器。
12.一种用于车辆的储存和移除氨的系统，所述系统包括储存箱体，其特征在于，所述储存箱体包括根据前述权利要求中任一项所述的储存结构。
13.一种控制方法，所述控制方法用于根据前一项权利要求所述的储存和移除氨的系统的储存结构，所述控制方法包括：
第一步骤(601)，用于控制第一储存部件的加热元件，以释放储存在所述第一储存部件中的氨，以及
第二步骤(602)，用于监控由所述第一储存部件释放的氨的量和/或储存在所述第一储存部件中的氨的量。
14.一种用于内燃机废气的选择性催化还原的系统，其特征在于，所述系统包括：根据权利要求13所述的储存氨的系统，和用于将氨注入到废气中的模块。
15.根据前一项权利要求所述的选择性催化还原的系统，其特征在于，所述系统包括用于执行上述控制方法的控制构件。
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