專利名稱：含工業(yè)粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含工業(yè)粘土的儲(chǔ)氨活性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)：
能源與環(huán)境問題是人類進(jìn)入二十一世紀(jì)必須面對(duì)的兩個(gè)非常棘手的問題。傳統(tǒng)汽車的排放達(dá)標(biāo)以及新能源汽車的燃料供給等方面人們?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。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-ire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。對(duì)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)是一個(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。氨氣是一種含氫密度較高的一類氫前驅(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。在國(guó)家專利信息網(wǎng)，以“儲(chǔ)氨”為主題詞檢索，專利號(hào)為CN201120099229. 7的‘一種氣相法烏洛托品尾氣氨回收裝置’、專利號(hào)為CN201020677361. 7的‘用于冷庫(kù)機(jī)房的配氨連接機(jī)構(gòu)’、專利號(hào)為CN201020269811.9的‘復(fù)合功能型儲(chǔ)氨器’、專利號(hào)為CN200520057558. X的‘一種蒸氨裝置’、專利號(hào)為CN201010244091. 5的‘用于對(duì)SCR催化劑的工作進(jìn)行檢驗(yàn)的方法和系統(tǒng)’、專利號(hào)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(hào)為CN200910197860. 8的‘一種高效低溫儲(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(jí)，不適合普通工業(yè)領(lǐng)域的大批量推廣應(yīng)用。專利號(hào)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(yè)用氨提供了一種安全、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‘一種氨基絡(luò)合物及其制備方法和用途’的發(fā)明公開了一種氨基絡(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)合物本身的制備工藝和過程。專利號(hào)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，僅僅聲明了可能是二氧化硅纖維粘結(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。因此，本發(fā)明將依托具有較好吸附能力的氯化鍶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。該混合物含有一定量的工業(yè)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題，這是由于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。由多種水合硅酸鹽和一定量的氧化鋁、堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物組成，并含有石英、長(zhǎng)石、云母及硫酸鹽、硫化物、碳酸鹽等雜質(zhì)。粘土礦物的顆粒細(xì)小，常在膠體尺寸范圍內(nèi)，呈晶體或非晶體，大多數(shù)是片狀，少數(shù)為管狀、棒狀。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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含工業(yè)粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊及其制備方法，其制備的含有金屬鹽和工業(yè)用粘土的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又有效地改善了混合物樣塊的粘度和機(jī)械強(qiáng)度，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(shù)量。本發(fā)明是技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的含工業(yè)粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、工業(yè)用粘土和高比表面積活性炭組成，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36 80wt%、工業(yè)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(yè)酒精組成混合物5 26wt%，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌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(T80°C，真空度為10—1 IKpa的條件下干燥I 3h，或在9(Tl00°C的溫度下干燥:T4h。本發(fā)明的積極效果是其制備的含有金屬鹽和工業(yè)用粘土的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又有效地改善了混合物樣塊的粘度和機(jī)械強(qiáng)度，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(shù)量，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。
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)一步說明
實(shí)施例I
將36wt%的工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、24wt%的工業(yè)用粘土、2wt%高比表面積活性炭、12wt%的去離子水和26wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為I小時(shí)，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80°C，真空度為IKpa的條件下干燥lh，即可得含有38. 7 wt%工業(yè)用粘土的儲(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一個(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. 6Mpa的壓力范圍內(nèi)緩緩的進(jìn)行充氨,充氨時(shí)間為Ih ;充氨后該樣塊質(zhì)量為13g,即吸附氨氣3g。然后再將樣塊在400°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)?1. 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后的熱失重曲線，氨氣失重率為14%。實(shí)施例2 將80wt%的工業(yè)無水氯化銀鹽粉末、4wt%的工業(yè)用粘土、7wt%高比表面積活性炭、4wt%的去離子水和5wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為5小時(shí)，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60°C，真空度為KT1Kpa的條件下干燥3h，即可得含有4. 3wt%工業(yè)用粘土的儲(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一個(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14. 4g,即吸附氨氣4. 4g。然后再將樣塊在40(TC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3. 9g，解吸效率為89%。實(shí)施例3
將70wt%的工業(yè)無水氯化鍶鹽粉末、15wt%的工業(yè)用粘土、5wt%高比表面積活性炭、5wt%的去離子水和5wt%的工業(yè)酒精組成混合物，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為10小時(shí)，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100°C的溫度下干燥3h即可得含有16. 7wt%工業(yè)用粘土的儲(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一個(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.4Mpa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13. 9g,即吸附氨氣3. 9g。然后再將樣塊在400°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. 8g，即釋放了氨氣3. lg，解吸效率為79%。
權(quán)利要求
1.含工業(yè)粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、工業(yè)用粘土和高比表面積活性炭組成，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36 80wt%、工業(yè)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(yè)酒精組成混合物5 26wt%，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌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(T80°C，真空度為lO—^lKpa的條件下干燥I 3h，或在9(TlO(rC的溫度下干燥3 4h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含工業(yè)粘土的儲(chǔ)氨活性混合物多孔固體樣塊，由無水氯化鍶、工業(yè)用粘土和高比表面積活性炭組成，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36~80wt%、工業(yè)用粘土4~24wt%、高比表面積活性炭2~7wt%、去離子水4~12wt%和工業(yè)酒精組成混合物5~26wt%，通過攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌1~10h，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30~60min，再在60~80℃，真空度為10-1~1Kpa的條件下干燥1~3h，或在90~100℃的溫度下干燥3~4h。其制備的含有金屬鹽和工業(yè)用粘土的儲(chǔ)氨混合物多孔固體樣塊，既保證了金屬鹽的儲(chǔ)氨特性又有效地改善了混合物樣塊的粘度和機(jī)械強(qiáng)度，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(shù)量。
文檔編號(hào)C01C1/00GK102728304SQ20121023882
公開日2012年10月17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)第一汽車股份有限公司