含有陶瓷纖維的高機械強度儲氨混合物及其製備方法
2023-06-16 13:48:41 1
專利名稱：含有陶瓷纖維的高機械強度儲氨混合物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種含有陶瓷纖維的高機械強度儲氨混合物及其製備方法，應用於汽車尾氣的後處理系統以及新能源汽車氫燃料電池系統。
背景技術：
現如今，全球正面臨著能源危機和環境危機的雙重挑戰。在傳統汽車的排放達標的技術手段選擇方面，以及新能源汽車的燃料供給技術方面人們仍然面臨不少的難題。傳統汽車方面，SCR後處理系統是依靠尿素還原劑的精確供給並在催化劑的前端分解成氨氣後來去除NOX危害物，進而實現淨化尾氣的目的。但是，在實際使用中，這種依靠尿素分解成氨氣的液體尿素的計量噴射存在許多不足和難點，例如尿素溶液在一定的溫度下才能分解，而公交系統的許多車輛走走停停，根本無法達到尿素溶液穩定的分解溫度的，無法產出氨氣，影響正常的使用。新能源汽車方面，氫燃料電池汽車被公認是一個極為重要的技術路線。但是，如何穩定的獲得氫氣來源是個制約本領域發展的不小的難題。氨氣是一種含氫密度最高的氣體，常溫下非常的活潑，極易擴散。因此，如果能夠解決好氨氣的儲存問題，就可以同時開闢出「儲氨一制氫一儲氫」的氫燃料電池技術路線和「儲氨一釋放氨」的SCR後處理還原劑使用技術路線。我們知道，某些金屬鹽在特定的條件下可以與氨氣形成絡合物，然後再在一定溫度或者壓力下又可以實現氨氣的解吸，進而達到氨氣的存儲和利用的功能。例如，I個氯化鎂分子可以和6個NH3分子形成絡合物，實現高密度的儲氨功能。在國家專利信息網，以「儲氨」 「金屬鹽」為主題詞檢索，專利號為CN200680005886. 2的『氨的高密度存儲』發明包含氨吸收/解吸固體材料的固體氨存儲和輸送材料，所述已被壓實到密度大於理論骨架密度的50%的存儲和輸送材料提供固體氨存儲材料，該存儲材料容易製備和處理並且具有極高密度的存儲氨，所述存儲氨在受控條件下容易釋放，即使所述材料的孔隙率非常低仍如此，並且該存儲材料對於存儲和輸送氨是安全的，不需要特殊的安全措施。該專利是採用固體料直接模壓成型，採用粘結劑，僅僅聲明了可能是二氧化矽纖維粘結劑，並沒有加量比例，其它權利要求項和實施例中的也僅僅聲明固體材料可能包括顆粒材料、多孔材料、晶體材料、無定形材料或它們的結合物組成，沒有明確權利要求細項，本行業技術人士幾乎無法實施。陶瓷纖維是一種纖維狀輕質耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩定性好、導熱率低、比熱小及耐機械震動等優點，因而在機械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、電子等行業都得到了廣泛的應用。與傳統材料相比，陶瓷纖維是一種纖維狀輕質絕熱材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩定性好、導熱率低、比熱容小及耐機械震動等優點，產品具有以下優勢
體積密度低採用陶瓷纖維可大大減輕材料結構負荷，延長材料使用壽命；熱容量低有效地減少了基體材料操作控制中的能源損耗量；低導熱率絕熱效果顯著；抗熱震及機械震動性能優良纖維對劇烈的溫度波動和機械震動具有特別優良的抵抗性能；化學性能穩定陶瓷纖維屬中性偏酸性材料，除與強酸鹼反應外，不被其他弱酸、鹼及水、油、蒸汽侵、蝕，與鉛、鋁、銅不浸潤；適用範圍廣國內陶瓷纖維已在電力、冶金、石油、化工、電子、船舶、交通運輸、房屋建築及一些輕工業部門得到廣泛的應用，並用於宇航及原子能等尖端科學技術領域。鑑於此，本發明將依託具有較好吸附能力的氯化鎂粉末，在特定條件下可以進行氨氣的吸附和解吸的原理，製備出一種可以存儲氨氣的活性混合物多孔固體樣塊。而且，該混合物中還添加了有一定量的陶瓷纖維，陶瓷纖維的添加降低了混合物多孔固體樣塊整體的重量，提高混合物樣塊熱穩定性和機械強度，延長其使用壽命。
發明內容
本發明的目的是提供一種含有陶瓷纖維的高機械強度儲氨混合物及其製備方法，其製備的儲氨活性混合物具有超強的吸附能力，而且結構穩定，機械強度較高，在製備活性儲氨混合物的過程中，還添加了適量的工業粘土，由於粘土礦物用水溼潤後具有可塑性，在較小壓力下可以變形並能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學活性，這樣就可以進一步改善混合物的粘度及吸附能力。 本發明的技術方案是這樣實現的含有陶瓷纖維的高機械強度儲氨混合物，由無水氯化鎂、陶瓷纖維和工業粘土組成，其特徵在於其製備方法按重量百分比，將工業無水氯化鎂鹽粉末69 80wt%、陶瓷纖維4 10wt%、工業粘土 4 7wt%和工業酒精11 17wt%組成混合物,通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為f 10h，形成半乾性的混合粉體；該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩3(T60min，形成溼體樣塊；樣塊在6(T80°C，真空度為I KT1Kpa的條件下乾燥2 3h，或在6(TlO(rC的溫度下乾燥2 4h。本發明的積極效果是其製備的儲氨活性混合物具有超強的吸附能力，而且結構穩定，機械強度較高，在製備活性儲氨混合物的過程中，還添加了適量的工業粘土，由於粘土礦物用水溼潤後具有可塑性，在較小壓力下可以變形並能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學活性，這樣就可以進一步改善混合物的粘度及吸附能力；更適合於傳統汽車行業的後處理系統和新能源汽車的氫燃料電池系統。
圖I是本發明製備的多孔活性儲氨混合物吸附氨氣後的熱失重曲線。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明
實施例I
將69wt%的工業無水氯化鎂鹽粉末、7wt%的陶瓷纖維、7wt%工業粘土和17wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為lh，形成半乾性的混合粉體；將該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩30min，形成溼體樣塊，然後在80°C，真空度為KT1Kpa的條件下乾燥2h，即可得含有8. 4wt%陶瓷纖維的儲氨活性混合物。將IOg儲氨活性混合物進行充氨，在自然通風的環境下進行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和乾燥系統，在IMpa的壓力範圍內緩緩的進行充氨,充氨時間為3h ;充氨後該樣塊質量為19. lg，即吸附氨氣9. Igo然後再將樣塊在450°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為10. 5g，即釋放了氨氣8. 6g，解吸效率為95%。該多孔固體樣塊吸附氨氣後的失重曲線如圖I所示，從圖中可以看出，混合物多孔固體樣塊吸附氨氣重量百分比約為45wt%，與理論失重值一致。實施例2
將80wt%的工業無水氯化鎂鹽粉末、4wt%的陶瓷纖維、4wt%工業粘土和12wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為5h，形成半乾性的混合粉體；將該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩60min，形成溼體樣塊，然後在60°C，真空度為IKpa的條件下乾燥3h，即可得含有4. 5wt%陶瓷纖維的儲氨活性混合物。將IOg儲氨活性混合物進行充氨，在自然通風的環境下進行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和乾燥系統，在 0. 3Mpa的壓力範圍內緩緩的進行充氨，充氨時間為5h ;充氨後該樣塊質量為19. 9g,即吸附氨氣9. 9g。然後再將樣塊在450°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為10. 5g，即釋放了氨氣9. 4g，解吸效率為95%。實施例3
將75wt%的工業無水氯化鎂鹽粉末、10wt%的陶瓷纖維、4wt%工業粘土和llwt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為10h，形成半乾性的混合粉體；將該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩45min，形成溼體樣塊，然後再在100°C的溫度下乾燥3h即可得含有11. 2wt%陶瓷纖維的儲氨活性混合物。將IOg儲氨活性混合物進行充氨，在自然通風的環境下進行，事先將可敞開式的密閉容器放入一個水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和乾燥系統，在
0.2Mpa的壓力範圍內緩緩的進行充氨,充氨時間為8h ;充氨後該樣塊質量為19. lg，即吸附氨氣9. Igo然後再將樣塊在450°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為llg，即釋放了氨氣8. lg，解吸效率為89%。
權利要求
1.含有陶瓷纖維的高機械強度儲氨混合物，由無水氯化鎂、陶瓷纖維和工業粘土組成，其特徵在於其製備方法按重量百分比，將工業無水氯化鎂鹽粉末69 80wt%、陶瓷纖維4 10wt%、工業粘土 4 7wt%和工業酒精ll 17wt%組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為f 10h，形成半乾性的混合粉體；該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩3(T60min，形成溼體樣塊；樣塊在6(T80°C，真空度為I^T1Kpa的條件下乾燥2 3h，或在6(Tl00°C的溫度下乾燥2 4h。
全文摘要
本發明涉及一種含有陶瓷纖維的高機械強度儲氨混合物，由無水氯化鎂、陶瓷纖維和工業粘土組成，其特徵在於其製備方法將工業無水氯化鎂鹽粉末、陶瓷纖維、工業粘土和工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，形成半乾性的混合粉體；該半乾性的混合粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩，形成溼體樣塊；樣塊在60~80℃，真空度為1~10-1Kpa的條件下乾燥2~3h；其製備的儲氨活性混合物具有超強的吸附能力，而且結構穩定，機械強度較高，在製備活性儲氨混合物的過程中，還添加了適量的工業粘土，由於粘土礦物用水溼潤後具有可塑性，在較小壓力下可以變形並能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學活性，這樣就可以進一步改善混合物的粘度及吸附能力。
文檔編號C01C1/00GK102744034SQ20121023884
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者於力娜, 姜濤, 安宇鵬, 崔龍, 張克金, 王丹, 王金星, 許德超 申請人:中國第一汽車股份有限公司