專(zhuān)利名稱(chēng)：含有陶瓷纖維的高機(jī)械強(qiáng)度儲(chǔ)氨混合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有陶瓷纖維的高機(jī)械強(qiáng)度儲(chǔ)氨混合物及其制備方法，應(yīng)用于汽車(chē)尾氣的后處理系統(tǒng)以及新能源汽車(chē)氫燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)如今，全球正面臨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的雙重挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)汽車(chē)的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，以及新能源汽車(chē)的燃料供給技術(shù)方面人們?nèi)匀幻媾R不少的難題。傳統(tǒng)汽車(chē)方面，SCR后處理系統(tǒng)是依靠尿素還原劑的精確供給并在催化劑的前端分解成氨氣后來(lái)去除NOX危害物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凈化尾氣的目的。但是，在實(shí)際使用中，這種依靠尿素分解成氨氣的液體尿素的計(jì)量噴射存在許多不足和難點(diǎn)，例如尿素溶液在一定的溫度下才能分解，而公交系統(tǒng)的許多車(chē)輛走走停停，根本無(wú)法達(dá)到尿素溶液穩(wěn)定的分解溫度的，無(wú)法產(chǎn)出氨氣，影響正常的使用。新能源汽車(chē)方面，氫燃料電池汽車(chē)被公認(rèn)是一個(gè)極為重要的技術(shù)路線(xiàn)。但是，如何穩(wěn)定的獲得氫氣來(lái)源是個(gè)制約本領(lǐng)域發(fā)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(kuò)散。因此，如果能夠解決好氨氣的儲(chǔ)存問(wèn)題，就可以同時(shí)開(kāi)辟出“儲(chǔ)氨一制氫一儲(chǔ)氫”的氫燃料電池技術(shù)路線(xiàn)和“儲(chǔ)氨一釋放氨”的SCR后處理還原劑使用技術(shù)路線(xiàn)。我們知道，某些金屬鹽在特定的條件下可以與氨氣形成絡(luò)合物，然后再在一定溫度或者壓力下又可以實(shí)現(xiàn)氨氣的解吸，進(jìn)而達(dá)到氨氣的存儲(chǔ)和利用的功能。例如，I個(gè)氯化鎂分子可以和6個(gè)NH3分子形成絡(luò)合物，實(shí)現(xiàn)高密度的儲(chǔ)氨功能。在國(guó)家專(zhuān)利信息網(wǎng)，以“儲(chǔ)氨” “金屬鹽”為主題詞檢索，專(zhuān)利號(hào)為CN200680005886. 2的‘氨的高密度存儲(chǔ)’發(fā)明包含氨吸收/解吸固體材料的固體氨存儲(chǔ)和輸送材料，所述已被壓實(shí)到密度大于理論骨架密度的50%的存儲(chǔ)和輸送材料提供固體氨存儲(chǔ)材料，該存儲(chǔ)材料容易制備和處理并且具有極高密度的存儲(chǔ)氨，所述存儲(chǔ)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，并且該存儲(chǔ)材料對(duì)于存儲(chǔ)和輸送氨是安全的，不需要特殊的安全措施。該專(zhuān)利是采用固體料直接模壓成型，采用粘結(jié)劑，僅僅聲明了可能是二氧化硅纖維粘結(jié)劑，并沒(méi)有加量比例，其它權(quán)利要求項(xiàng)和實(shí)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(wú)定形材料或它們的結(jié)合物組成，沒(méi)有明確權(quán)利要求細(xì)項(xiàng)，本行業(yè)技術(shù)人士幾乎無(wú)法實(shí)施。陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、電子等行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)材料相比，陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)絕熱材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱容小及耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢(shì)
體積密度低采用陶瓷纖維可大大減輕材料結(jié)構(gòu)負(fù)荷，延長(zhǎng)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(dǎo)熱率絕熱效果顯著；抗熱震及機(jī)械震動(dòng)性能優(yōu)良纖維對(duì)劇烈的溫度波動(dòng)和機(jī)械震動(dòng)具有特別優(yōu)良的抵抗性能；化學(xué)性能穩(wěn)定陶瓷纖維屬中性偏酸性材料，除與強(qiáng)酸堿反應(yīng)外，不被其他弱酸、堿及水、油、蒸汽侵、蝕，與鉛、鋁、銅不浸潤(rùn)；適用范圍廣國(guó)內(nèi)陶瓷纖維已在電力、冶金、石油、化工、電子、船舶、交通運(yùn)輸、房屋建筑及一些輕工業(yè)部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用，并用于宇航及原子能等尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。鑒于此，本發(fā)明將依托具有較好吸附能力的氯化鎂粉末，在特定條件下可以進(jìn)行氨氣的吸附和解吸的原理，制備出一種可以存儲(chǔ)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(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)其使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含有陶瓷纖維的高機(jī)械強(qiáng)度儲(chǔ)氨混合物及其制備方法，其制備的儲(chǔ)氨活性混合物具有超強(qiáng)的吸附能力，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度較高，在制備活性?xún)?chǔ)氨混合物的過(guò)程中，還添加了適量的工業(yè)粘土，由于粘土礦物用水濕潤(rùn)后具有可塑性，在較小壓力下可以變形并能長(zhǎng)久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負(fù)電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性，這樣就可以進(jìn)一步改善混合物的粘度及吸附能力。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的含有陶瓷纖維的高機(jī)械強(qiáng)度儲(chǔ)氨混合物，由無(wú)水氯化鎂、陶瓷纖維和工業(yè)粘土組成，其特征在于其制備方法按重量百分比，將工業(yè)無(wú)水氯化鎂鹽粉末69 80wt%、陶瓷纖維4 10wt%、工業(yè)粘土 4 7wt%和工業(yè)酒精11 17wt%組成混合物,通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為f 10h，形成半干性的混合粉體；該半干性的混合粉體添加到一可敞開(kāi)式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，形成濕體樣塊；樣塊在6(T80°C，真空度為I KT1Kpa的條件下干燥2 3h，或在6(TlO(rC的溫度下干燥2 4h。本發(fā)明的積極效果是其制備的儲(chǔ)氨活性混合物具有超強(qiáng)的吸附能力，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度較高，在制備活性?xún)?chǔ)氨混合物的過(guò)程中，還添加了適量的工業(yè)粘土，由于粘土礦物用水濕潤(rùn)后具有可塑性，在較小壓力下可以變形并能長(zhǎng)久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負(fù)電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性，這樣就可以進(jìn)一步改善混合物的粘度及吸附能力；更適合于傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)的后處理系統(tǒng)和新能源汽車(chē)的氫燃料電池系統(tǒng)。
圖I是本發(fā)明制備的多孔活性?xún)?chǔ)氨混合物吸附氨氣后的熱失重曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
實(shí)施例I
將69wt%的工業(yè)無(wú)水氯化鎂鹽粉末、7wt%的陶瓷纖維、7wt%工業(yè)粘土和17wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為lh，形成半干性的混合粉體；將該半干性的混合粉體添加到一可敞開(kāi)式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩30min，形成濕體樣塊，然后在80°C，真空度為KT1Kpa的條件下干燥2h，即可得含有8. 4wt%陶瓷纖維的儲(chǔ)氨活性混合物。將IOg儲(chǔ)氨活性混合物進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開(kāi)式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過(guò)減壓閥和干燥系統(tǒng)，在IMpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨,充氨時(shí)間為3h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為19. lg，即吸附氨氣9. Igo然后再將樣塊在450°C下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?0. 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后的失重曲線(xiàn)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(shí)施例2
將80wt%的工業(yè)無(wú)水氯化鎂鹽粉末、4wt%的陶瓷纖維、4wt%工業(yè)粘土和12wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為5h，形成半干性的混合粉體；將該半干性的混合粉體添加到一可敞開(kāi)式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩60min，形成濕體樣塊，然后在60°C，真空度為IKpa的條件下干燥3h，即可得含有4. 5wt%陶瓷纖維的儲(chǔ)氨活性混合物。將IOg儲(chǔ)氨活性混合物進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開(kāi)式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過(guò)減壓閥和干燥系統(tǒng)，在 0. 3Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨，充氨時(shí)間為5h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為19. 9g,即吸附氨氣9. 9g。然后再將樣塊在450°C下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)?0. 5g，即釋放了氨氣9. 4g，解吸效率為95%。實(shí)施例3
將75wt%的工業(yè)無(wú)水氯化鎂鹽粉末、10wt%的陶瓷纖維、4wt%工業(yè)粘土和llwt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為10h，形成半干性的混合粉體；將該半干性的混合粉體添加到一可敞開(kāi)式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩45min，形成濕體樣塊，然后再在100°C的溫度下干燥3h即可得含有11. 2wt%陶瓷纖維的儲(chǔ)氨活性混合物。將IOg儲(chǔ)氨活性混合物進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開(kāi)式的密閉容器放入一個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過(guò)減壓閥和干燥系統(tǒng)，在
0.2Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨,充氨時(shí)間為8h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為19. lg，即吸附氨氣9. Igo然后再將樣塊在450°C下進(jìn)行加熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱后樣塊質(zhì)量變?yōu)閘lg，即釋放了氨氣8. lg，解吸效率為89%。
權(quán)利要求
1.含有陶瓷纖維的高機(jī)械強(qiáng)度儲(chǔ)氨混合物，由無(wú)水氯化鎂、陶瓷纖維和工業(yè)粘土組成，其特征在于其制備方法按重量百分比，將工業(yè)無(wú)水氯化鎂鹽粉末69 80wt%、陶瓷纖維4 10wt%、工業(yè)粘土 4 7wt%和工業(yè)酒精ll 17wt%組成混合物，通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為f 10h，形成半干性的混合粉體；該半干性的混合粉體添加到一可敞開(kāi)式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，形成濕體樣塊；樣塊在6(T80°C，真空度為I^T1Kpa的條件下干燥2 3h，或在6(Tl00°C的溫度下干燥2 4h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有陶瓷纖維的高機(jī)械強(qiáng)度儲(chǔ)氨混合物，由無(wú)水氯化鎂、陶瓷纖維和工業(yè)粘土組成，其特征在于其制備方法將工業(yè)無(wú)水氯化鎂鹽粉末、陶瓷纖維、工業(yè)粘土和工業(yè)酒精組成混合物，通過(guò)攪拌機(jī)攪拌均勻，形成半干性的混合粉體；該半干性的混合粉體添加到一可敞開(kāi)式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩，形成濕體樣塊；樣塊在60~80℃，真空度為1~10-1Kpa的條件下干燥2~3h；其制備的儲(chǔ)氨活性混合物具有超強(qiáng)的吸附能力，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度較高，在制備活性?xún)?chǔ)氨混合物的過(guò)程中，還添加了適量的工業(yè)粘土，由于粘土礦物用水濕潤(rùn)后具有可塑性，在較小壓力下可以變形并能長(zhǎng)久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負(fù)電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性，這樣就可以進(jìn)一步改善混合物的粘度及吸附能力。
文檔編號(hào)C01C1/00GK102744034SQ20121023884
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者于力娜, 姜濤, 安宇鵬, 崔龍, 張克金, 王丹, 王金星, 許德超 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司