CN116969415A - 微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，涉及玻璃粉末制作骨架材料技术领域，包括S1、所述将玻璃粉碎成1微米粒径粉末状态；S2、加入发泡剂、改性添加剂与稳泡剂并进行均匀混合；S3、烧结、增孔、稳孔、退火、水煮、烘干制成富含微孔框架结构的玻璃微孔骨架结构，且水煮温度为100℃，时间在30个小时。本发明能够改善复合材料的力学性能，保持整个玻璃微孔骨架结构上满布储氢复合材料，让锂辉石、锂云母发挥锂元素的功能，使亚硝酸盐、铜盐的催化和纳米氧化锌产生的晶体结构强度加强，使其具备在高温环境下(200℃)能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的玻璃微孔结构储氢复合材料，解决了按传统技术生产的储氢产品效果较为一般的问题。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃粉末制作骨架材料技术领域，具体为微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法。
背景技术
玻璃是人类现代生活中常用的一种物质，它可以制成各种器具、器皿、平板玻璃等。
但现有技术中，玻璃的大范围使用也会带来其他一系列和玻璃有关的问题，随着时间的推进会出现越来越多的废弃玻璃及玻璃制品，这废弃玻璃及玻璃制品堆积在地面很容易污染周围的土壤和空气，而氢能被称为人类21世纪的终极能源，氢能产业包括制氢、储氢和应用三个环节，制氢是储氢的基础，储氢是现在行业面临的瓶颈目前市场上储氢产品很多，大体上有甲醇储氢、高压储氢、液化储氢、固态吸附储氢和金属氢化物储氢等，除了高压储氢目前已经商业化，其他储氢产品目前还处于实验阶段，在玻璃储氢方便具有较大的发展空间。
发明内容
本发明的目的在于提供微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，以解决上述背景技术提出的玻璃的大范围使用也会带来其他一系列和玻璃有关的问题，随着时间的推进会出现越来越多的废弃玻璃及玻璃制品，这废弃玻璃及玻璃制品堆积在地面很容易污染周围的土壤和空气，而氢能被称为人类21世纪的终极能源，氢能产业包括制氢、储氢和应用三个环节，制氢是储氢的基础，储氢是现在行业面临的瓶颈目前市场上储氢产品很多，大体上有甲醇储氢、高压储氢、液化储氢、固态吸附储氢和金属氢化物储氢等，除了高压储氢目前已经商业化，其他储氢产品目前还处于实验阶段，在玻璃储氢方便具有较大的发展空间的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、所述将玻璃粉碎成1微米粒径粉末状态；
S2、加入发泡剂、改性添加剂与稳泡剂并进行均匀混合；
S3、烧结、增孔、稳孔、退火、水煮、烘干制成富含微孔框架结构的玻璃微孔骨架结构，且水煮温度为100℃，时间在30个小时；
S4、配制媒介溶液备用；
S5、将备用的玻璃微孔骨架结构、媒介溶液、储氢复合材料进行复合融配，融配的产品经烘干后变成储氢制成品。
优选的，所述发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸钠、硅酸钠，所述改性添加剂包括水分、灰黄霉素、利托那韦、胆固醇、改性大豆磷脂，所述稳泡剂包括磷酸三钠、磷酸三钾、硼酸等在高温条件下分别生成的P2O5、P2O5、B2O3，这些生成物具有四面体结构，易形成连续的网络，提高熔融物的黏度，从而能够气泡的稳定和网络结构的增强。
优选的，在步骤S3中制备玻璃微孔骨架结构时，取亚硝酸盐30份、铜盐10重量份、锂辉石30重量份、锂云母15重量份和纳米氧化锌粉末15重量份进行称量配比、搅拌，搅拌时间120min，温度为120℃。
优选的，在步骤S3中所述烧结时，将模具随辊道进入炉窑进行升温加热，当炉温升至130℃时碳酸氢钠开始逐渐分解生成碳酸钠，经此化学反应产生大量贯通的微孔气泡，微孔气泡即释放二氧化碳和水，至270℃时碳酸氢钠完全分解，形成初步结构的微孔框架，炉温继续上升至850℃时，受热的硅酸钠体积膨胀进一步增大微孔、稳固结构框架并与碎玻璃粉末反应且放出大量气体，再经逐步冷却而固化成型。
优选的，在步骤S3中所述退火出模时，将模具随辊道进入退火炉窑进行升温，升温至98℃-102℃之间进行恒温，恒温时间控制在60-120min，随即将模具移出冷却至50℃即行开模，取出成型的过滤板或过滤筒。
优选的，在步骤S3中制成玻璃微孔骨架结构时先将锂辉石、锂云母和纳米氧化锌拌匀，最后将亚硝酸盐、铜盐放在一起拌匀，待充分混匀后出筒备用。
优选的，在步骤S4中所述媒介溶液配制，取白乳胶40重量份、去离子水35重量份和甲醇15重量份及其他配料10重量份，按照该配制比例置于容器中进行混合搅拌。
优选的，所述混合搅拌的搅拌速度60rpm、搅拌时间120min。
优选的，所述其他配料10重量份包括单乙醇胺(MEA)、N－甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪(PZ)，且单乙醇胺(MEA)5重量份、N－甲基二乙醇胺(MDEA)3重量份、哌嗪(PZ)10重量份。
优选的，在步骤S5中所述储氢制成品制作时，先将媒介溶液喷涂在玻璃微孔骨架结构表面，再将储氢复合材料平铺在玻璃微孔结构上，让复合材料与溶液同玻璃微孔骨架结构成为一体，通过表面晾干后，经反复三次涂覆后再晾干，然后把晾干的产品经高温炉烘烤，烘烤温度为250℃，冷却出炉后变成储氢制成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，使得玻璃回收利用的价值得到提高，资源转化实现高质量的循环利用，同时又能够改善复合材料的力学性能，保持整个玻璃微孔骨架结构上满布储氢复合材料，让锂辉石、锂云母发挥锂元素的功能，使亚硝酸盐、铜盐的催化和纳米氧化锌产生的晶体结构强度加强，使其具备在高温环境下(200℃)能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的玻璃微孔结构储氢复合材料，解决了按传统技术生产的储氢产品效果较为一般的问题。
2、本发明中，用于罐内安装时，只需将玻璃微孔结构的复合材料根据罐体形状与尺寸，通过锯床开裁切割就能满足装配要求，使得安装、拆除非常简单，在应用时具有耐高温、耐冲击、安装简便、安全性高的特点，同时具备成本更低、寿命更长、高效节能、绿色环保、材料储氢量大于wt％18，在高温状态下能可逆地大量吸收、储存和释放氢气，促进氢能在发电、燃烧和运输环节的安全使用，提高绿色能源的使用效率。
附图说明
图1为本发明微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示：微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、所述将玻璃粉碎成1微米粒径粉末状态。
步骤二、加入发泡剂、改性添加剂与稳泡剂并进行均匀混合，发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸钠、硅酸钠，所述改性添加剂包括水分、灰黄霉素、利托那韦、胆固醇、改性大豆磷脂，所述稳泡剂包括磷酸三钠、磷酸三钾、硼酸等在高温条件下分别生成的P2O5、P2O5、B2O3，这些生成物具有四面体结构，易形成连续的网络，提高熔融物的黏度，从而能够气泡的稳定和网络结构的增强。
步骤三、烧结、增孔、稳孔、退火、水煮、烘干制成富含微孔框架结构的玻璃微孔骨架结构，且水煮温度为100℃，时间在30个小时，制备玻璃微孔骨架结构时，取亚硝酸盐30重量份、铜盐10重量份、锂辉石30重量份、锂云母15重量份和纳米氧化锌粉末15重量份进行称量配比、搅拌，搅拌时间120min，温度为120℃。
将模具随辊道进入炉窑进行升温加热，当炉温升至130℃时碳酸氢钠开始逐渐分解生成碳酸钠，经此化学反应产生大量贯通的微孔气泡，微孔气泡即释放二氧化碳和水，至270℃时碳酸氢钠完全分解，形成初步结构的微孔框架，炉温继续上升至850℃时，受热的硅酸钠体积膨胀进一步增大微孔、稳固结构框架并与碎玻璃粉末反应且放出大量气体，再经逐步冷却而固化成型。
将模具随辊道进入退火炉窑进行升温，升温至98℃-102℃之间进行恒温，恒温时间控制在60至120min，随即将模具移出冷却至50℃即行开模，取出成型的过滤板或过滤筒。
制成玻璃微孔骨架结构时先将锂辉石、锂云母和纳米氧化锌拌匀，最后将亚硝酸盐、铜盐放在一起拌匀，待充分混匀后出筒备用。
步骤四、配制媒介溶液备用，取白乳胶40重量份、去离子水35重量份和甲醇15重量份及其他配料10重量份，按照该配制比例置于容器中进行混合搅拌。
混合搅拌的搅拌速度60rpm、搅拌时间120min。
其他配料10重量份包括单乙醇胺(MEA)、N－甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪(PZ)，且单乙醇胺(MEA)5重量份、N－甲基二乙醇胺(MDEA)3重量份、哌嗪(PZ)10重量份。
步骤五、将备用的玻璃微孔骨架结构、媒介溶液、储氢复合材料进行复合融配，融配的产品经烘干后变成储氢制成品。
先将媒介溶液喷涂在玻璃微孔骨架结构表面，再将储氢复合材料平铺在玻璃微孔结构上，让复合材料与溶液同玻璃微孔骨架结构成为一体，通过表面晾干后，经反复三次涂覆后再晾干，然后把晾干的产品经高温炉烘烤，烘烤温度为250℃，冷却出炉后变成储氢制成品。
本装置的使用方法及工作原理：将玻璃粉碎成1微米粒径粉末状态，加入发泡剂、改性添加剂与稳泡剂等均匀混合后，再经过高温熔化，发泡、退火和水煮(水煮时温度在100℃，时间在30个小时)制成富含微孔框架结构的储氢骨架材料，该材料在烧结过程中，通过碳酸氢钠、碳酸钠、硅酸钠无机发泡材料在不同温度情况下发挥增孔、稳孔、释放气体和稳固微孔架构，形成具有全贯通微孔结构的储氢骨架材料；储氢复合材料配比，取亚硝酸盐30重量份、铜盐10重量份、锂辉石30重量份、锂云母15重量份和纳米氧化锌粉末15重量份进行称量配比、搅拌，搅拌时间120min，搅拌温度120℃，搅拌时先将锂辉石、锂云母和纳米氧化锌拌匀，最后将亚硝酸盐、铜盐放在一起拌匀，待充分混匀后出筒备用；接着进行媒介溶液配制，取白乳胶45重量份、去离子水35重量份和甲醇10重量份及其他配料10重量份，按照该配制比例置于容器中进行混合搅拌，搅拌速度60rpm、搅拌时间120min，以此工艺获得混合溶液(媒介溶液)备用；再接着将备用的玻璃微孔骨架结构、媒介溶液、储氢复合材料进行复合融配。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、所述将玻璃粉碎成1微米粒径粉末状态；
S2、加入发泡剂、改性添加剂与稳泡剂并进行均匀混合；
S3、烧结、增孔、稳孔、退火、水煮、烘干制成富含微孔框架结构的玻璃微孔骨架结构，且水煮温度为100℃，时间在30个小时；
S4、配制媒介溶液备用；
S5、将备用的玻璃微孔骨架结构、媒介溶液、储氢复合材料进行复合融配，融配的产品经烘干后变成储氢制成品。
2.根据权利要求1所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：所述发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸钠、硅酸钠；
所述改性添加剂包括水分、灰黄霉素、利托那韦、胆固醇、改性大豆磷脂；
所述稳泡剂包括磷酸三钠、磷酸三钾、硼酸。
3.根据权利要求1所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：在步骤S3中，制备玻璃微孔骨架结构时，取亚硝酸盐30重量份、铜盐10重量份、锂辉石30重量份、锂云母15重量份和纳米氧化锌粉末15重量份进行称量配比、搅拌，搅拌时间120min，温度为120℃。
4.根据权利要求1所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：在步骤S3中，烧结时，将模具随辊道进入炉窑进行升温加热，当炉温升至130℃时碳酸氢钠开始分解生成碳酸钠，产生贯通的微孔气泡，微孔气泡即释放二氧化碳和水，至270℃时碳酸氢钠完全分解，形成初步结构的微孔框架，炉温继续上升至850℃时，受热的硅酸钠体积膨胀进一步增大微孔、稳固结构框架并与碎玻璃粉末反应且放出大量气体，再经逐步冷却而固化成型。
5.根据权利要求1所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：在步骤S3中，退火出模时，将模具随辊道进入退火炉窑进行升温，升温至98℃-102℃之间进行恒温，恒温时间控制在60-120min，随即将模具移出冷却至50℃即行开模，取出成型的过滤板或过滤筒。
6.根据权利要求1所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：在步骤S3中，制成玻璃微孔骨架结构时先将锂辉石、锂云母和纳米氧化锌拌匀，将亚硝酸盐、铜盐放在一起拌匀，待充分混匀后出筒备用。
7.根据权利要求1所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：在步骤S4中，媒介溶液配制，取白乳胶40重量份、去离子水35重量份和甲醇15重量份及其他配料10重量份，按照该配制比例置于容器中进行混合搅拌。
8.根据权利要求7所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：所述混合搅拌的搅拌速度60rpm，搅拌时间120min。
9.根据权利要求7所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：所述其他配料10重量份包括单乙醇胺、N－甲基二乙醇胺、哌嗪，且单乙醇胺5重量份、N－甲基二乙醇胺3重量份、哌嗪10重量份。
10.根据权利要求1所述的微孔玻璃骨架储氢材料的制造方法，其特征在于：在步骤S5中，储氢制成品制作时，将媒介溶液喷涂在玻璃微孔骨架结构表面，将储氢复合材料平铺在玻璃微孔结构上，让复合材料与溶液同玻璃微孔骨架结构成为一体，通过表面晾干后，经反复三次涂覆后再晾干，然后把晾干的产品经高温炉烘烤，烘烤温度为250℃，冷却出炉后变成储氢制成品。
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