專利名稱：含有活性碳的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種含有活性碳的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊及其制備方法，應(yīng)用于汽車尾氣的SCR后處理系統(tǒng)以及FCEV燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)和環(huán)境污染是人類進(jìn)入二十一世紀(jì)必須面對的兩個(gè)非常嚴(yán)峻的問題。在傳統(tǒng)汽車的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，以及新能源汽車的燃料供給技術(shù)方面人們?nèi)匀幻媾R不少的難題。 汽車尾氣的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去除NOX危害物，達(dá)到凈化尾氣的目的，實(shí)現(xiàn)車輛的國4或以上的標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)。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_11°C環(huán)境下結(jié)冰堵塞的問題，需要額外的管路加熱系統(tǒng)來解決；尿素溶液在135°C以上的溫度環(huán)境下才能分解，而公交系統(tǒng)的許多車輛走走停停，根本無法達(dá)到尿素溶液穩(wěn)定的分解溫度的，無法產(chǎn)出氨氣，無法消除預(yù)定的NOX成分，最后造成液體尿素在排氣管中的積累，生產(chǎn)三聚氰胺的聚合物，堵塞尿素噴嘴和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管，致使車輛產(chǎn)生故障，影響正常的使用。而對于突破能源困境，解決未來能源問題的新能源汽車發(fā)展問題，氫燃料電池汽車被公認(rèn)是ー個(gè)極為重要的技術(shù)路線。但是，如何穩(wěn)定的獲得氫氣來源是個(gè)制約本領(lǐng)域發(fā)展的不小的難題。氨氣是ー種含氫密度較高的ー類氫前驅(qū)體，氨氣分子屬于活潑極性分子，分子的直徑尺寸約為3 4 A,常溫下非?；顫姡瑯O易擴(kuò)散，不容易存儲(chǔ)。如果能夠解決好氨氣的儲(chǔ)存問題，就可以開辟一條新的氨氣利用的技術(shù)路線。傳統(tǒng)的氨氣儲(chǔ)存方式是高壓氣瓶，或者是以高濃度氨氣溶于水形成氨水來實(shí)現(xiàn)。如果采用高壓氣瓶來儲(chǔ)存氨氣，大批量エ業(yè)應(yīng)用中存在操作方面和密封方面的安全隱患，如果是以高濃氨水的方式，又存在嚴(yán)重的腐蝕問題。在國家專利信息網(wǎng)，以“儲(chǔ)氨”為主題詞檢索，專利號為CN201120099229. 7的‘ー種氣相法烏洛托品尾氣氨回收裝置’、專利號為CN201020677361. 7的‘用于冷庫機(jī)房的配氨連接機(jī)構(gòu)’、專利號為CN201020269811.9的‘復(fù)合功能型儲(chǔ)氨器’、專利號為CN200520057558. X的‘ー種蒸氨裝置’、專利號為CN201010244091. 5的‘用于對SCR催化劑的工作進(jìn)行檢驗(yàn)的方法和系統(tǒng)’、專利號為CN200880104697. X的‘SCR排氣后處理系統(tǒng)的運(yùn)行方法及診斷方法’等6個(gè)專利沒有涉及到化合物的特征成分，同本發(fā)明不相關(guān)。專利號為CN200910197860. 8的‘ー種高效低溫儲(chǔ)氨材料的制備方法’的發(fā)明應(yīng)用于SCR后處理系統(tǒng)，該專利采用氨基硼烷氨絡(luò)合物NH3BH3 (NH3) η (η = Γ3)進(jìn)行儲(chǔ)氨，室溫最大儲(chǔ)氨量可達(dá)62. 4wt. %，但是該專利的特種物質(zhì)氨基硼烷的價(jià)格昂貴，具有較高的爆炸危險(xiǎn)和燃燒等級，不適合普通エ業(yè)領(lǐng)域的大批量推廣應(yīng)用。專利號為CN200580026626. 9的‘存儲(chǔ)和輸送氨的固體材料’的發(fā)明涉及存儲(chǔ)和輸送氨的固體材料。該存儲(chǔ)氨的固體材料包括ー種氨吸收鹽，其中該氨吸收鹽是通式為Ma(NH3)nXz的離子性鹽，該氨吸收鹽為汽車エ業(yè)用氨提供了ー種安全、輕質(zhì)、便宜而且致密的存儲(chǔ)。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(cè)重于系統(tǒng)的控制策略，不涉及到混合物的改性和優(yōu)化。CN200710156866. I的‘ー種氨基絡(luò)合物及其制備方法和用途’的發(fā)明公開了ー種氨基絡(luò)合物及其制備方法和用途。該氨基絡(luò)合物的成分為MXm(NH3)n，是以脫氨后的氨基絡(luò)合物作為氨的吸收劑，通過低溫吸氨、高溫放氨實(shí)現(xiàn)氨氣的分離、凈化、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。該專利僅僅涉及到該氨基絡(luò)合物本身的制備エ藝和過程。專利號為CN200680005886. 2的‘氨的高密度存儲(chǔ)’專利包含氨吸收/解吸固體材料，該材料容易制備和處理并可以極高密度的存儲(chǔ)氨，并且氨在受控條件下容易釋放。但是，該專利是采用固體料直接模壓成型，采用粘結(jié)劑，僅僅聲明了可能是ニ氧化硅纖維粘結(jié)齊U，并沒有加量比例，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、無定形材料或它們的結(jié)合物組成 ，沒有明確權(quán)利要求細(xì)項(xiàng)，本行業(yè)技術(shù)人士幾乎無法實(shí)施。鑒于此，本發(fā)明將依托金屬鹽，如氯化鍶、氯化鎂等，在某些特定條件下可以進(jìn)行氨氣的吸附和解吸的原理，制備出ー種可以存儲(chǔ)氨氣的活性混合物多孔固體樣塊。該混合物多孔固體樣塊含有一定量的高比表面積活性炭，以增加金屬鹽的吸附和解吸能力，解決金屬鹽在吸附氨氣以后的體積膨脹問題，這是由于活性炭本身所具有的特殊性能所決定的。活性炭又稱活性炭黑，是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳，是傳統(tǒng)而現(xiàn)代的人造材料，又稱碳分子篩，主成分除了碳以外還有氧、氫等元素。活性炭在結(jié)構(gòu)上由于微晶碳是不規(guī)則排列，在交叉連接之間有細(xì)孔，在活化時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是ー種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。這種多孔結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的吸附能力，由于炭粒的表面積很大，所以能與氣體充分接觸。當(dāng)這些氣體碰到毛細(xì)管被吸附，起浄化與存儲(chǔ)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種含有活性碳的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊及其制備方法，其制備的混合物既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又改善了其吸附特性，増加了混合物多孔固體樣塊的宏觀孔道數(shù)量，在制備儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的エ業(yè)硅溶膠，有效地改善了混合物樣塊的粘度和機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的含有活性碳的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、活性炭和エ業(yè)用硅溶膠混合而成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比將エ業(yè)無水氯化鍶鹽粉末51 87wt%、高比表面積活性炭5 12wt%、エ業(yè)用硅膠
l、wt%、去離子水3 19wt%和エ業(yè)酒精2 12wt%組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間f 10h，形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，再在6(Tl80°C，真空度為10—1 IKpa的條件下干燥I 3h，或在6(Tl00°C的溫度下干燥I 4h。本發(fā)明的積極效果是其制備的混合物既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又改善了其吸附特性，増加了混合物多孔固體樣塊的宏觀孔道數(shù)量，在制備儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的エ業(yè)硅溶膠，有效地改善了混合物樣塊的粘度和機(jī)械強(qiáng)度，所制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(chǔ)存和釋放的使用要求。


圖I為本發(fā)明吸附氨氣后的熱失重曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明
實(shí)施例I
將51wt%的エ業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、9wt%的高比表面積活性炭、9wt%エ業(yè)用硅膠、19wt%的去離子水和12wt%的エ業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌Ih后形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩30min，再在60°C，真空度為KT1Kpa的條件下干燥3h，即可得含有13. 6 wt%高比表面積活性炭的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入ー個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在O. IMpa的壓カ范圍內(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13. 4g,即吸附氨氣3. 4g。然后再將樣塊在200°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. Ig,即釋放了氨氣3. 3g，解吸效率為97%。圖I是該多孔固體樣塊吸附氨氣后的失重曲線如圖I所示，可以看出該混合物多孔樣塊解吸氨氣25%。實(shí)施例2
將87wt%的エ業(yè)無水氯化銀鹽粉末、5wt%的高比表面積活性炭、lwt%エ業(yè)用娃膠、3wt%的去離子水和4wt%的エ業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌IOh后形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩60min，再在80°C，真空度為IKpa的條件下干燥4h，即可得含有5. 4wt%高比表面積活性炭的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入ー個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在
O.IMpa的壓カ范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨,充氨時(shí)間為4h ;充氨后該樣塊質(zhì)量為14. 5g,即吸附氨氣4. 5g。然后再將樣塊在200°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. 9g，即釋放了氨氣3. 6g，解吸效率為80%。實(shí)施例3
將76wt%的エ業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、12wt%的高比表面積活性炭、3wt%エ業(yè)用硅膠、7wt%的去離子水和2wt%的エ業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌4h后形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩50min，再在100°C的溫度下干燥4h即可得含有13. 2wt%高比表面積活性炭的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊。將IOg多孔固體樣塊進(jìn)行充氨，在自然通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行，事先將可敞開式的密閉容器放入ー個(gè)水量足夠大的冷卻水的水槽中，連接氨鋼瓶，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在
O.2Mpa的壓カ范圍內(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14. 2g,即吸附氨氣4. 2g。然后再將樣塊在200°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3. 2g，解吸效率為76%。
權(quán)利要求
1.一種含有活性碳的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、活性炭和工業(yè)用硅溶膠混合而成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末51 87wt%、高比表面積活性炭5 12wt%、工業(yè)用硅膠I 9wt%、去離子水3 19wt%和工業(yè)酒精2 12wt%組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間f 10h，形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩3(T60min，再在6(Tl8(TC，真空度為IQtlKpa的條件下干燥l 3h，或在6(TlO(rC的溫度下干燥l 4h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有活性碳的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、活性炭和工業(yè)用硅溶膠混合而成，其特征在于其制備方法，具體步驟如下按重量百分比將工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、高比表面積活性炭、工業(yè)用硅膠、去離子水和工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，形成半干性的混合粉體；該粉體添加到一可敞開式的密閉容器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械振蕩，最后干燥處理；其制備的混合物既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又改善了其吸附特性，增加了混合物多孔固體樣塊的宏觀孔道數(shù)量，在制備儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊的過程中，還添加了適量的工業(yè)硅溶膠，有效地改善了混合物樣塊的粘度和機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號B01J20/30GK102728317SQ20121023884
公開日2012年10月17日 申請日期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 申請人:中國第一汽車股份有限公司