CN102744034B - 含有陶瓷纤维的高机械强度储氨混合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有陶瓷纤维的高机械强度储氨混合物，由无水氯化镁、陶瓷纤维和工业粘土组成，其特征在于其制备方法：将工业无水氯化镁盐粉末、陶瓷纤维、工业粘土和工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，形成半干性的混合粉体；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡，形成湿体样块；样块在60~80℃，真空度为1~10-1Kpa的条件下干燥2~3h；其制备的储氨活性混合物具有超强的吸附能力，而且结构稳定，机械强度较高，在制备活性储氨混合物的过程中，还添加了适量的工业粘土，由于粘土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，这样就可以进一步改善混合物的粘度及吸附能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有陶瓷纤维的高机械强度储氨混合物及其制备方法，应用于汽车尾气的后处理系统以及新能源汽车氢燃料电池系统。
背景技术
现如今，全球正面临着能源危机和环境危机的双重挑战。在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，以及新能源汽车的燃料供给技术方面人们仍然面临不少的难题。
传统汽车方面，SCR后处理系统是依靠尿素还原剂的精确供给并在催化剂的前端分解成氨气后来去除NOX危害物，进而实现净化尾气的目的。但是，在实际使用中，这种依靠尿素分解成氨气的液体尿素的计量喷射存在许多不足和难点，例如尿素溶液在一定的温度下才能分解，而公交系统的许多车辆走走停停，根本无法达到尿素溶液稳定的分解温度的，无法产出氨气，影响正常的使用。新能源汽车方面，氢燃料电池汽车被公认是一个极为重要的技术路线。但是，如何稳定的获得氢气来源是个制约本领域发展的不小的难题。氨气是一种含氢密度最高的气体，常温下非常的活泼，极易扩散。因此，如果能够解决好氨气的储存问题，就可以同时开辟出“储氨—制氢—储氢”的氢燃料电池技术路线和“储氨—释放氨”的SCR后处理还原剂使用技术路线。
我们知道，某些金属盐在特定的条件下可以与氨气形成络合物，然后再在一定温度或者压力下又可以实现氨气的解吸，进而达到氨气的存储和利用的功能。例如，1个氯化镁分子可以和6个NH3分子形成络合物，实现高密度的储氨功能。
在国家专利信息网，以“储氨”“金属盐”为主题词检索，专利号为CN200680005886.2的‘氨的高密度存储’发明包含氨吸收/解吸固体材料的固体氨存储和输送材料，所述已被压实到密度大于理论骨架密度的50％的存储和输送材料提供固体氨存储材料，该存储材料容易制备和处理并且具有极高密度的存储氨，所述存储氨在受控条件下容易释放，即使所述材料的孔隙率非常低仍如此，并且该存储材料对于存储和输送氨是安全的，不需要特殊的安全措施。该专利是采用固体料直接模压成型，采用粘结剂，仅仅声明了可能是二氧化硅纤维粘结剂，并没有加量比例，其它权利要求项和实施例中的也仅仅声明固体材料可能包括颗粒材料、多孔材料、晶体材料、无定形材料或它们的结合物组成，没有明确权利要求细项，本行业技术人士几乎无法实施。
陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用。与传统材料相比，陶瓷纤维是一种纤维状轻质绝热材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热容小及耐机械震动等优点，产品具有以下优势：
体积密度低：采用陶瓷纤维可大大减轻材料结构负荷，延长材料使用寿命；热容量低：有效地减少了基体材料操作控制中的能源损耗量；低导热率：绝热效果显著；抗热震及机械震动性能优良：纤维对剧烈的温度波动和机械震动具有特别优良的抵抗性能；化学性能稳定：陶瓷纤维属中性偏酸性材料，除与强酸碱反应外，不被其他弱酸、碱及水、油、蒸汽侵蚀，与铅、铝、铜不浸润；适用范围广：国内陶瓷纤维已在电力、冶金、石油、化工、电子、船舶、交通运输、房屋建筑及一些轻工业部门得到广泛的应用，并用于宇航及原子能等尖端科学技术领域。
鉴于此，本发明将依托具有较好吸附能力的氯化镁粉末，在特定条件下可以进行氨气的吸附和解吸的原理，制备出一种可以存储氨气的活性混合物多孔固体样块。而且，该混合物中还添加了有一定量的陶瓷纤维，陶瓷纤维的添加降低了混合物多孔固体样块整体的重量，提高混合物样块热稳定性和机械强度，延长其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有陶瓷纤维的高机械强度储氨混合物及其制备方法，其制备的储氨活性混合物具有超强的吸附能力，而且结构稳定，机械强度较高，在制备活性储氨混合物的过程中，还添加了适量的工业粘土，由于粘土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，这样就可以进一步改善混合物的粘度及吸附能力。
本发明的技术方案是这样实现的：含有陶瓷纤维的高机械强度储氨混合物，由无水氯化镁、陶瓷纤维和工业粘土组成，其特征在于其制备方法：按重量百分比，将工业无水氯化镁盐粉末69~80wt%、陶瓷纤维4~10wt%、工业粘土4~7wt%和工业酒精11~17wt%组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为1~10h，形成半干性的混合粉体；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30~60min，形成湿体样块；样块在60~80℃，真空度为1~10-1Kpa的条件下干燥2~3h，或在60~100℃的温度下干燥2~4h。
本发明的积极效果是其制备的储氨活性混合物具有超强的吸附能力，而且结构稳定，机械强度较高，在制备活性储氨混合物的过程中，还添加了适量的工业粘土，由于粘土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，这样就可以进一步改善混合物的粘度及吸附能力；更适合于传统汽车行业的后处理系统和新能源汽车的氢燃料电池系统。
附图说明
图1 是本发明制备的多孔活性储氨混合物吸附氨气后的热失重曲线。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
将69wt%的工业无水氯化镁盐粉末、7wt%的陶瓷纤维、7wt%工业粘土和17wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为1h，形成半干性的混合粉体；将该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30min，形成湿体样块，然后在80℃，真空度为10-1Kpa的条件下干燥2h，即可得含有8.4wt%陶瓷纤维的储氨活性混合物。
将10g储氨活性混合物进行充氨，在自然通风的环境下进行，事先将可敞开式的密闭容器放入一个水量足够大的冷却水的水槽中，连接氨钢瓶，通过减压阀和干燥系统，在1Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为3h；充氨后该样块质量为19.1g，即吸附氨气9.1g。然后再将样块在450℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为10.5g，即释放了氨气8.6g，解吸效率为95%。该多孔固体样块吸附氨气后的失重曲线如图1所示，从图中可以看出，混合物多孔固体样块吸附氨气重量百分比约为45wt%，与理论失重值一致。
实施例2
将80wt%的工业无水氯化镁盐粉末、4wt%的陶瓷纤维、4wt%工业粘土和12wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为5h，形成半干性的混合粉体；将该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡60min，形成湿体样块，然后在60℃，真空度为1Kpa的条件下干燥3h，即可得含有4.5wt%陶瓷纤维的储氨活性混合物。
将10g储氨活性混合物进行充氨，在自然通风的环境下进行，事先将可敞开式的密闭容器放入一个水量足够大的冷却水的水槽中，连接氨钢瓶，通过减压阀和干燥系统，在0.3Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为5h；充氨后该样块质量为19.9g，即吸附氨气9.9g。然后再将样块在450℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为10.5g，即释放了氨气9.4g，解吸效率为95%。
实施例3
将75wt%的工业无水氯化镁盐粉末、10wt%的陶瓷纤维、4wt%工业粘土和11wt%的工业酒精组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为10h，形成半干性的混合粉体；将该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡45min，形成湿体样块，然后再在100℃的温度下干燥3h即可得含有11.2wt%陶瓷纤维的储氨活性混合物。
将10g储氨活性混合物进行充氨，在自然通风的环境下进行，事先将可敞开式的密闭容器放入一个水量足够大的冷却水的水槽中，连接氨钢瓶，通过减压阀和干燥系统，在0.2Mpa的压力范围内缓缓的进行充氨，充氨时间为8h；充氨后该样块质量为19.1g，即吸附氨气9.1g。然后再将样块在450℃下进行加热处理，结果发现，加热后样块质量变为11g，即释放了氨气8.1g，解吸效率为89%。
Claims (1)
1.含有陶瓷纤维的高机械强度储氨混合物，由无水氯化镁、陶瓷纤维和工业粘土组成，其特征在于其制备方法：按重量百分比，将工业无水氯化镁盐粉末69~80wt%、陶瓷纤维4~10wt%、工业粘土4~7wt%和工业酒精11~17wt%组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为1~10h，形成半干性的混合粉体；该半干性的混合粉体添加到一可敞开式的密闭容器内进行机械振荡30~60min，形成湿体样块；样块在60~80℃，真空度为1~10-1kPa的条件下干燥2~3h，或在60~100℃的温度下干燥2~4h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |