CN101905320B - 一种提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用 - Google Patents
一种提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101905320B CN101905320B CN2010102299787A CN201010229978A CN101905320B CN 101905320 B CN101905320 B CN 101905320B CN 2010102299787 A CN2010102299787 A CN 2010102299787A CN 201010229978 A CN201010229978 A CN 201010229978A CN 101905320 B CN101905320 B CN 101905320B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper powder
- water
- dry water
- gas storage
- hydrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 22
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims 2
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 16
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 abstract description 11
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 abstract description 9
- PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu] PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000012856 weighed raw material Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种能提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用。本发明由疏水性气相二氧化硅、铜粉和水组成。疏水性气相二氧化硅占铜粉干水的5％～15％wt，铜粉占5％～20％wt，其余为水。将疏水性气相二氧化硅、铜粉和水混合后在10000～30000r/min下搅拌30～120s即制得铜粉干水。本发明所述的铜粉干水制备工艺简单，可应用于水合物储气领域，能够大幅增加气水接触面积，提高水合物储气速率。铜粉干水中纳米铜粉的存在能够增强导热性使水合反应产生的热量及时传导出去，加速水合反应。
Description
技术领域
本发明涉及水合物储气技术领域，具体涉及一种能提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用。
背景技术
气体水合物是水与甲烷、乙烷、二氧化碳及硫化氢等小分子气体形成的非化学计量的笼型化合物。目前已经已经发现的水合物晶体结构有Ⅰ型、Ⅱ型和H型3种。气体水合物的研究大致可以分为3个阶段：第一阶段为(1810～1934年)实验室研究，主要是科学家出于好奇研究水合物的组成以及那些气体可以形成水合物；第二阶段(1934～1993年)为水合物研究快速发展阶段，主要是确定水合物生成的热力学条件和抑制方法；第三阶段(1993年～至今)水合物生成分解动力学的研究取得重大进展，水合物在储气、蓄冷、分离等方面的潜在应用开始得到广泛关注。
水合物储气是指在一定温度和压力下使气体作为客体分子进入主体分子水形成的水合物笼型晶格中，通过范德华力作用实现气体储存的一种方法。水合物储气具有安全、清洁高效等优点。标准状况下，1体积的甲烷水合物能够储存大约180体积的甲烷。目前利用水合物储气存在的缺点主要有：(1)气水接触面积小，反应速率慢(2)水合物储气量低。为解决气水接触面积小，反应速率慢的问题，科研工作者也采取了一下强化措施，如机械搅拌、喷雾等措施，目前这些措施只能应用于实验室范围，很难工业化。
干水是水和疏水性气相二氧化硅在空气中高速搅拌形成的一种自由流动的粉末状物质。2009年，王卫星等首次利用干水强化气体水合物的生成，大幅提高了气水接触面积，使反应速率大幅提高，同时也使储气量在短时间内得到提高。Carter等在干水中添加胶凝剂形成干凝胶以提高干水储气的循环利用率。水合反应是一种放热反应，上述研究都没有考虑水合物储气时产生的热效应，若放出的热量不能及时排出，会使水合反应速率降低，影响储气效果。
发明内容
本发明一方面在于增大水合物储气时的气水接触面积，另一方面在于将水合反应时产生的热量及时排出，提高水合物反应速率，并且使水合物短时间内的储气量得到提高。
本发明利用高强度搅拌器通过高速剪切的方法混合了疏水性纳米级气相二氧化硅粉末、纳米级铜粉和水，制备了一种能提高水合物储气速率的铜粉干水。制备出的铜粉干水颗粒呈固体状态，颗粒尺寸在20～100μm之间，且疏水性纳米级气相二氧化硅颗粒及纳米铜粉分布均匀。
本发明所述的的铜粉干水制备工艺简单，可应用于水合物储气领域，能够大幅增加气水接触面积，提高水合物储气速率。铜粉干水中纳米级铜粉的存在能够增强导热性使水合反应产生的热量及时传导出去，加速水合反应。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种提高水合物储气速率的铜粉干水，是由疏水性气相二氧化硅、铜粉和水组成。
所述疏水性气相二氧化硅占铜粉干水的5％～15％wt，铜粉占5％～20％wt，其余为水。所述铜粉干水的颗粒尺寸在20～100μm。
所述疏水性气相二氧化硅的粒径为7～40nm，比表面积为100～300m2/g。
所述铜粉的粒径为10～30nm。
所述的铜粉干水的制备方法，包括以下步骤；
将疏水性气相二氧化硅、铜粉和水混合后在10000～30000r/min下搅拌30～120s制得铜粉干水。
所述疏水性气相二氧化硅占铜粉干水的5％～15％wt，铜粉占5％～20％wt，其余为水。
所述疏水性气相二氧化硅的粒径为7～40nm，比表面积为100～300m2/g。
所述的铜粉干水在水合物储气领中的应用，所述铜粉干水使用温度为-80～30℃，使用压力为0～100MPa。
本发明相对于现有技术具有的优点及有益效果。
(1)本发明能够大大提高水合物反应时的气水接触面积，提高水合物储气速率和短时间内水合物储气量。铜粉的存在能够增强导热性使水合反应产生的热量及时传导出去，加速水合反应。
(2)本发明制备工艺简单，易于大规模生产。
具体实施方式
下面就本发明进一步举例说明，但本发明的实施方式并不仅限于此。
实施例1
(1)用天平分别称取5g粒径范围为7～40nm的疏水性气相二氧化硅粉末、5g粒径范围为10～30nm的纳米级铜粉和90g室温下的去离子水。
(2)将称取好的原料放入高速搅拌其中，在10000r/min下搅拌30s制得铜粉干水，制得铜粉干水粒径范围为20～100μm。
实施例2
(1)用天平分别称取10g粒径范围为7～40nm的疏水性气相二氧化硅粉末、10g粒径范围为10～30nm的铜粉和80g室温下的去离子水。
(2)将称取好的原料放入高速搅拌其中，在20000r/min下搅拌60s制得铜粉干水，制得铜粉干水粒径范围为20～100μm。
实施例3
(1)用天平分别称取15g粒径范围为7～40nm的疏水性气相二氧化硅粉末、15g粒径范围为10～30nm的铜粉和70g室温下的去离子水。
(2)将称取好的原料放入高速搅拌其中，在25000r/min下搅拌90s制得铜粉干水，制得铜粉干水粒径范围为20～100μm。
实施例4
(1)用天平分别称取15g粒径范围为7～40nm的疏水性气相二氧化硅粉末、20g粒径范围为10～30nm的铜粉和65g室温下的去离子水。
(2)将称取好的原料放入高速搅拌其中，在30000r/min下搅拌120s制得铜粉干水，制得铜粉干水粒径范围为20～100μm。
实施例1～4制备铜粉干水具体实例见表1：
表1
将制备好的铜粉干水放入高压水合物反应釜中，用真空泵将反应釜抽真空，然后通入气体甲烷。设定初始温度和压力，然后降温使其生成水合物，待温度和压力稳定，反应结束。
制备的铜粉干水储气性能见表2：
实验结果可以看出，在初始压力为6MPa，反应温度为273.15K条件下，？g铜粉干水能够与甲烷快速反应生成水合物，在反应1.5小时后所有样品的储气量都能够达到最大储气量的80％。其中，样品2的效果最好，反应1.5小时后能达到最大储气量的90％。
表2
Claims (1)
1.一种提高水合物储气速率的铜粉干水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
(1)用天平分别称取10g粒径范围为7～40nm的疏水性气相二氧化硅粉末、10g粒径范围为10～30nm的铜粉和80g室温下的去离子水；
(2)将称取好的原料放入高速搅拌器中，在20000r/min下搅拌60s制得铜粉干水，制得铜粉干水粒径范围为20～100μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102299787A CN101905320B (zh) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 一种提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102299787A CN101905320B (zh) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 一种提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101905320A CN101905320A (zh) | 2010-12-08 |
| CN101905320B true CN101905320B (zh) | 2012-07-18 |
Family
ID=43260987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010102299787A Active CN101905320B (zh) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 一种提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101905320B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109022075A (zh) * | 2018-09-20 | 2018-12-18 | 王敏 | 一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1467023A1 (de) * | 1964-02-28 | 1969-01-23 | Degussa | Verfahren zur Inkorporierung von Wasser in feinst verteilter Kieselsaeure |
-
2010
- 2010-07-16 CN CN2010102299787A patent/CN101905320B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101905320A (zh) | 2010-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101293936B (zh) | 单分散性聚苯乙烯微球的粒径可控的制备方法 | |
| CN106699227B (zh) | 一种纳米线自增强多孔氮化硅陶瓷及其制备方法 | |
| CN103407990B (zh) | 一种石墨烯材料及其制备方法 | |
| CN108483447A (zh) | 一种微纳米级球形碳化硅材料的制备方法 | |
| CN102259871B (zh) | 利用lbl法合成介孔二氧化硅纳米管的方法 | |
| CN110508249B (zh) | 偕胺肟改性二氧化硅纳米微球复合材料及其制备方法 | |
| CN103910344A (zh) | 六方氮化硼的制备方法 | |
| CN108584969B (zh) | 水化硅酸钙纳米片制备方法 | |
| CN101817532A (zh) | 一种制备纳米二氧化硅的方法 | |
| CN104823970B (zh) | 一种载药Pickering乳液的制备方法 | |
| CN101224397A (zh) | 一种纳米二氧化铈浆料及其制备方法 | |
| CN106185908A (zh) | 一种石墨烯气凝胶微球及其制备方法 | |
| Zhou et al. | Scalable preparation of hollow polymer and carbon microspheres by spray drying and their application in low-density syntactic foam | |
| CN102198951B (zh) | 铵盐的表面包覆方法 | |
| CN101905320B (zh) | 一种提高水合物储气速率的铜粉干水及其制法和应用 | |
| CN102351450B (zh) | 两亲性机制砂及其制备方法 | |
| CN104445200B (zh) | 一种制备超长碳化硅纳米线的方法 | |
| CN108147393B (zh) | 一种高强高韧高导电性石墨烯膜及其制备方法 | |
| CN101922609B (zh) | 一种能快速可逆储气的凝胶干水及其制法和应用 | |
| CN112934011A (zh) | 一种用于co2分离的膜材料及制备方法 | |
| CN108585024A (zh) | 一种CuS空心纳米材料的合成方法 | |
| CN116376014B (zh) | 一种有机Janus纳米片稳定水基二氧化碳泡沫及其制备方法与应用 | |
| JP2018123027A (ja) | シリカ／グラファイト無焼成固化体及びその製造方法 | |
| CN108202146B (zh) | 一种三维多孔石墨烯包裹纳米零价铜复合材料及制备方法 | |
| CN105944694B (zh) | 一种胺化聚合物中空纳米材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240906 Address after: Room 24A1, No. 58 Xinjinqiao Road, China (Shanghai) Pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai, 200135 Patentee after: SHANGHAI HUIDE ENERGY INTEGRATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District Patentee before: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |