含工業粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊及其製備方法
2023-06-10 15:33:36
專利名稱：含工業粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種含工業粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊及其製備方法，應用於汽車尾氣的SCR後處理系統以及FCEV燃料電池系統。
背景技術：
能源與環境問題是人類進入二十一世紀必須面對的兩個非常棘手的問題。傳統汽車的排放達標以及新能源汽車的燃料供給等方面人們仍然面臨不少的難題。汽車尾氣的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，達到淨化尾氣的目的。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-ire環境下結冰堵塞的問題，需要額外的管路加熱系統來解決。對於突破能源困境，解決未來能源問題的新能源汽車發展問題，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較高的一類氫前驅體，氨氣分子屬於活潑極性分子，分子的直徑尺寸約為3 4 A,常溫下非常活潑，極易擴散，不容易存儲。如果能夠解決好氨氣的儲存問題，就可以開闢一條新的氨氣利用的技術路線。在國家專利信息網，以「儲氨」為主題詞檢索，專利號為CN201120099229. 7的『一種氣相法烏洛託品尾氣氨回收裝置』、專利號為CN201020677361. 7的『用於冷庫機房的配氨連接機構』、專利號為CN201020269811.9的『複合功能型儲氨器』、專利號為CN200520057558. X的『一種蒸氨裝置』、專利號為CN201010244091. 5的『用於對SCR催化劑的工作進行檢驗的方法和系統』、專利號為CN200880104697. X的『SCR排氣後處理系統的運行方法及診斷方法』等6個專利沒有涉及到化合物的特徵成分，同本發明不相關。 專利號為CN200910197860. 8的『一種高效低溫儲氨材料的製備方法』的發明應用於SCR後處理系統，該專利採用氨基硼烷氨絡合物NH3BH3 (NH3) η (η = Γ3)進行儲氨，室溫最大儲氨量可達62. 4wt. %，但是該專利的特種物質氨基硼烷的價格昂貴，具有較高的爆炸危險和燃燒等級，不適合普通工業領域的大批量推廣應用。專利號為CN200580026626. 9的『存儲和輸送氨的固體材料』的發明涉及存儲和輸送氨的固體材料。該存儲氨的固體材料包括一種氨吸收鹽，其中該氨吸收鹽是通式為Ma(NH3)nXz的離子性鹽，該氨吸收鹽為汽車工業用氨提供了一種安全、輕質、便宜而且緻密的存儲。但該專利是把固體原料直接模壓成型，電熱加熱解吸氨氣，更側重於系統的控制策略，不涉及到混合物的改性和優化。CN200710156866. I的『一種氨基絡合物及其製備方法和用途』的發明公開了一種氨基絡合物及其製備方法和用途。該氨基絡合物的成分為MXm(NH3)n，是以脫氨後的氨基絡合物作為氨的吸收劑，通過低溫吸氨、高溫放氨實現氨氣的分離、淨化、儲存和運輸。該專利僅僅涉及到該氨基絡合物本身的製備工藝和過程。專利號為CN200680005886. 2的『氨的高密度存儲』專利包含氨吸收/解吸固體材料，該材料容易製備和處理並可以極高密度的存儲氨，並且氨在受控條件下容易釋放。但是，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齊U，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。因此，本發明將依託具有較好吸附能力的氯化鍶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。該混合物含有一定量的工業用粘土，以增加金屬鹽的吸附和解吸能力，解決金屬鹽混合物樣塊在多次使用過程中的結構穩定性問題，這是由於粘土本身所具有的特殊性能所決定的。粘土是一種重要的礦物原料。由多種水合矽酸鹽和一定量的氧化鋁、鹼金屬氧化物和鹼土金屬氧化物組成，並含有石英、長石、雲母及硫酸鹽、硫化物、碳酸鹽等雜質。粘土礦物的顆粒細小，常在膠體尺寸範圍內，呈晶體或非晶體，大多數是片狀，少數為管狀、棒狀。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。
發明內容
本發明的目的是提供一種含工業粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊及其製備方法，其製備的含有金屬鹽和工業用粘土的儲氨混合物多孔固體樣塊，既保證了金屬鹽的儲氨特性又有效地改善了混合物樣塊的粘度和機械強度，在製備儲氨活性混合物多孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的高比表面積活性炭，提高了混合物樣塊的吸附特性，增加了混合物樣塊的宏觀孔道數量。本發明是技術方案是這樣實現的含工業粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、工業用粘土和高比表面積活性炭組成，其特徵在於其製備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業無水氯化鍶鹽粉末36 80wt%、工業用粘土 4 24wt%、高比表面積活性炭2 7wt%、去離子水4 12wt°/c^P工業酒精組成混合物5 26wt%，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌f 10h，形成半乾性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩3(T60min，再在6(T80°C，真空度為10—1 IKpa的條件下乾燥I 3h，或在9(Tl00°C的溫度下乾燥:T4h。本發明的積極效果是其製備的含有金屬鹽和工業用粘土的儲氨混合物多孔固體樣塊，既保證了金屬鹽的儲氨特性又有效地改善了混合物樣塊的粘度和機械強度，在製備儲氨活性混合物多孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的高比表面積活性炭，提高了混合物樣塊的吸附特性，增加了混合物樣塊的宏觀孔道數量，所製備的混合物多孔固體樣塊是集中使用，滿足大容量氨氣的儲存和釋放的使用要求。
圖I為本發明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36wt%的工業無水氯化鍶鹽粉末、24wt%的工業用粘土、2wt%高比表面積活性炭、12wt%的去離子水和26wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為I小時，形成半乾性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩30min，再在80°C，真空度為IKpa的條件下乾燥lh，即可得含有38. 7 wt%工業用粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進行充氨，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O. 6Mpa的壓力範圍內緩緩的進行充氨,充氨時間為Ih ;充氨後該樣塊質量為13g,即吸附氨氣3g。然後再將樣塊在400°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為11. 2g，即釋放了氨氣I. Sg，解吸效率為60%。圖I是該混合物多孔固體樣塊吸附氨氣後的熱失重曲線，氨氣失重率為14%。實施例2 將80wt%的工業無水氯化銀鹽粉末、4wt%的工業用粘土、7wt%高比表面積活性炭、4wt%的去離子水和5wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為5小時，形成半乾性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩60min，再在60°C，真空度為KT1Kpa的條件下乾燥3h，即可得含有4. 3wt%工業用粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進行充氨，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O. IMpa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14. 4g,即吸附氨氣4. 4g。然後再將樣塊在40(TC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3. 9g，解吸效率為89%。實施例3
將70wt%的工業無水氯化鍶鹽粉末、15wt%的工業用粘土、5wt%高比表面積活性炭、5wt%的去離子水和5wt%的工業酒精組成混合物，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌時間為10小時，形成半乾性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩60min，再在100°C的溫度下乾燥3h即可得含有16. 7wt%工業用粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進行充氨，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
O.4Mpa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13. 9g,即吸附氨氣3. 9g。然後再將樣塊在400°C下進行加熱處理，結果發現，加熱後樣塊質量變為10. 8g，即釋放了氨氣3. lg，解吸效率為79%。
權利要求
1.含工業粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、工業用粘土和高比表面積活性炭組成，其特徵在於其製備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業無水氯化鍶鹽粉末36 80wt%、工業用粘土 4 24wt%、高比表面積活性炭2 7wt%、去離子水4 12 丨％和工業酒精組成混合物5 26wt%，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌f 10h，形成半乾性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩3(T60min，再在6(T80°C，真空度為lO—^lKpa的條件下乾燥I 3h，或在9(TlO(rC的溫度下乾燥3 4h。
全文摘要
本發明涉及一種含工業粘土的儲氨活性混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、工業用粘土和高比表面積活性炭組成，其特徵在於其製備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業無水氯化鍶鹽粉末36~80wt%、工業用粘土4~24wt%、高比表面積活性炭2~7wt%、去離子水4~12wt%和工業酒精組成混合物5~26wt%，通過攪拌機攪拌均勻，攪拌1~10h，形成半乾性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內進行機械振蕩30~60min，再在60~80℃，真空度為10-1~1Kpa的條件下乾燥1~3h，或在90~100℃的溫度下乾燥3~4h。其製備的含有金屬鹽和工業用粘土的儲氨混合物多孔固體樣塊，既保證了金屬鹽的儲氨特性又有效地改善了混合物樣塊的粘度和機械強度，在製備儲氨活性混合物多孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的高比表面積活性炭，提高了混合物樣塊的吸附特性，增加了混合物樣塊的宏觀孔道數量。
文檔編號C01C1/00GK102728304SQ20121023882
公開日2012年10月17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