DE69520522T2

DE69520522T2 - Elektrisch heizbare Aktivkohlekörper für Adsorption und Desorptionsverwendungen

Info

Publication number: DE69520522T2
Application number: DE69520522T
Authority: DE
Inventors: Kishor Purushottam Gadkaree; Brian Paul Tyndell
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2015-05-18
Also published as: TW358083B; EP0684071A3; CZ133095A3; JPH0852318A; KR100362494B1; EP0684071B1; CZ288555B6; KR950031213A; DE69520522D1; AU2006495A; EP0684071A2; PL308712A1; CA2147112A1; ATE200230T1; RU95108233A; AU689870B2; US6097011A; BR9502546A; ZA954273B

Description

Diese Erfindung betrifft Körper mit Aktivkohle zur Adsorption und Desorption von Bestandteilen aus einem Fluidprozeßstrom, und ein Verfahren, diese zu verwenden.

Ausgangspunkt der Erfindung

Aktivkohle wird in Gasadsorptions-Anwendungen verwendet. Wenn die Adsorptionskapazität der Aktivkohle einmal vollständig erschöpft ist, muß die Kohle regeneriert werden, indem die adsorbierte Spezies entfernt und desorbiert wird.
Das Desorptionsverfahren hängt vom Adsorptionspotential der speziellen Spezies ab, das wiederum durch die Größe des Gasmoleküls, durch seine Polarisierbarkeit ebenso wie durch die durchschnittliche Entfernung zwischen den Graphitblättchen in der Aktivkohlestruktur bestimmt ist. Wenn die Entfernung mehr als 3 oder 4 molekulare Durchmesser beträgt, ist das Adsorptionspotential im allgemeinen niedrig und somit kann die adsorbierte Spezies leicht desorbiert werden. Wenn die Entfernung weniger als 3 Moleküldurchmesser beträgt, ist das Adsorptionspotential hoch und die adsorbierte Spezies kann nicht leicht desorbiert werden.
Die Spezies, die nicht stark adsorbiert werden, können leicht durch Fließen eines Luftstroms bei niedrigen Temperaturen desorbiert werden. Für stark adsorbierte Spezies jedoch muß die Kohle erhitzt werden, um den Dampfdruck des adsorbierten Gases zu erhöhen und um das Adsorptionspotential zu erniedrigen. Ein erhitzter Luft- oder Dampfstrom kann durch die Kohle hindurch geleitet werden, um die Gase zu desorbieren.
Typischerweise muß die Dampf- oder Heißluft-Regeneration in einem getrennten Reaktor durchgeführt werden. Bei Anwendungen, bei denen die Aktivkohle wiederholt regeneriert werden muß, ist eine häufige Dampf- oder Luftregeneration teuer und unbequem.
Eine Desorption wurde auf Kohlegranulatbetten ausgeführt, indem ein elektrischer Strom durch die Kohle geleitet wurde. Es existieren jedoch Nachteile, einen elektrischen Strom durch Kohlegranulatbetten durchzuleiten. Weil keine kontinuierliche Berührung zwischen den Kohle- Körnchen existiert, das heißt, daß offene Kanäle zwischen den Körnchen existieren, die für den Gasstrom notwendig sind, gibt es keinen Weg, einen gleichförmigen Stromfluß durch die Körnchen zu erreichen. Weil sich der Widerstand innerhalb desselben Granulatbettes entlang eines vorgegebenen Durchflußweges und auch von Weg zu Weg verändert, kann ein Erhitzen Heißstellen verursachen, und eine Desorption kann in unterschiedlichen Geschwindigkeiten auftreten. Der Widerstand ändert sich als eine Funktion der Zeit, was auf den unsymmetrischen Abrieb der Körner zurückzuführen ist und ist deswegen nicht gleichförmig. Wenn die Temperatur der Kohle zunimmt, nimmt der Widerstand ab, und ein unkontrolliertes Erhitzen kann die Folge sein, das Brände verursachen kann.
Die Größe des elektrischen Stromes durch das Granulatbett hängt bei einem gegebenen Querschnitt vom Widerstand ab, der durch die Körnchen in diesem Weg geboten wird. Beispielsweise wird, je dichter die Kohlekörnchen sind, desto niedriger der Widerstand sein und deshalb desto höher wird bei einer vorgegebenen angelegten Spannung der Strom durch den Weg sein. Diese Art von Situation wird zu Heißstellen im Bett führen.
Es verbleibt ein Bedarf nach einem Aktivkohleadsorber in einer Form, in der adsorbierte Gase leicht, effizient, sicher und ökonomisch desorbiert werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt einen derartigen Aktivkohleadsorber bereit.
Die DE-A-41 04 513 betrifft ein Verfahren zur Regeneration von Adsorbern, bei denen das adsorbierende Material elektrisch leitend und mittels eines elektrischen Stromes auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der das adsorbierte Material ausgetrieben wird. Das Adsorptionsmittel ist Aktivkohle, die in Rohren durch Sintern und Pressen hergestellt wird.
Die JP-A-02 307 527 (als Patent Abstracts of Japan und Derwent Abstracts angeführt) betrifft ein lösendes Adsorptionsmaterial in Form eines Formkörpers aus Aktivkohle und 10 bis 25 Gew.-% eines nichtleitenden Materials.
Die JP-A-59 177 119 (als Patent Abstracts of Japan und Derwent Abstracts angeführt) betrifft eine Entfeuchtungsapparatur, die aus wabenförmigen Elementen hergestellt ist, und die an beiden Seitenkanten mit Elektroden ausgestattet ist. Die Elemente sind aus Kohlefasern hergestellt, die Papier enthalten, oder aus Aktivkohlefasern, die Papier enthalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt einen Körper bereit, der folgendes umfaßt: eine Aktivkohlestruktur mit Einrichtungen, um hierdurch einen Prozeßstrom zu führen; und Leitungseinrichtungen auf der Struktur, um durch diesen elektrischen Strom zu leiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohlestruktur ein nicht elektrisch leitendes monolithisches anorganisches Substrat ist, das mit einer kontinuierlichen, ununterbrochenen Aktivkohleschicht beschichtet ist, wobei die Aktivkohle von einem Kohlenstoff- Precursor abgeleitet ist.
Der Verfahrensaspekt der Erfindung schließt ein Verfahren zur Adsorption und Desorption von Bestandteilen aus einem Fluidprozeßstrom ein, das eine Adsorptionsstufe umfasst, bei der ein Fluidprozeßstrom durch einen wie vorstehend definierten Körper geführt wird, um den Körper in einer Form bereitzustellen, bei der die Aktivkohlestruktur darin adsorbierte Spezies aufweist, und das einen Desorptionsschritt umfasst, bei dem ein elektrischer Strom durch die Struktur geführt wird, um deren Temperatur über die Desorptionstemperatur der adsorbierten Spezies zu erhöhen, wodurch die adsorbierten Spezies desorbieren und aus der Struktur heraustreten.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Art des erfindungsgemäßen Körpers darstellt.
Fig. 2 ist ein horizontaler Querschnitt des Körpers nach Fig. 1.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die verschiedene Formen der erfindungsgemäßen Körper darstellt.
Fig. 4 ist ein horizontaler Querschnitt eines der in Fig. 3 dargestellten Körper.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung umfaßt ein monolithisches anorganisches Substrat, das mit einer kontinuierlichen, ununterbrochenen Aktivkohleschicht beschichtet ist, die von einem Kohlenstoff- Precursor abgeleitet ist, und Mittel in Berührung mitAder Struktur, zur Durchleitung eines elektrischen Stromes (Gleichstrom oder Wechselstrom) durch die Struktur.
Aktivkohle unterscheidet sich von anderen Kohlenstoffarten, beispielsweise pyrolisiertem Kohlenstoff, indem sie eine nicht-graphitartige mikrokristalline Form des Kohlenstoffs aufweist, die bearbeitet wurde, um einen Kohlenstoff mit hoher Porosität zu erzeugen. Die in der Aktivkohle gebildeten Poren können Makroporen (beispielsweise m-Poren) und Mesoporen (beispielsweise Poren mit einem Durchmesser zwischen ungefähr 20 und 500 Angström) sein, jedoch sind Mikroporen (beispielweise Poren mit einem Durchmesser von weniger als ungefähr 20 Angström) immer in Aktivkohle vorhanden, die verschiedene Moleküle adsorbieren. Aktivkohle ist durch eine hohe spezifische Oberfläche gekennzeichnet (beispielsweise 300 bis 2500 m²/g) und ist für seine hohe Adsorptionsfähigkeit bekannt. Die Adsorptionsfähigkeit von Aktivkohle wird aus den Mikroporen abgeleitet, die während der Aktivierung erzeugt werden. Andere Kohlenstoffarten weisen keine Mikroporen auf und besitzen deswegen keine Adsorptionsfähigkeit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Vorteil aus den Leitungseigenschaften von Kohlenstoff gezogen. Mit der Durchleitung eines elektrischen Stroms durch den Kohlenstoff erhitzt sich der Kohlenstoff auf eine vorherbestimmte Temperatur, die vom Widerstand des Körpers und von der angelegten Spannung abhängt. Der Körper kann mit einem zur Anhebung der Temperatur der Struktur in signifikanter Weise über die Desorptionstemperatur der absorbierten Spezies geeigneten Widerstand und Spannung ausgestattet sein.
Deswegen kann die Temperatur abhängig von der adsorbierten Spezies in einer derartigen Weise kontrolliert werden, um eine Desorption der adsorbierten Spezies zu verursachen. Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteige von Kohlenstoff in der Form loser Körnchen, bei der, wie vorher erklärt, der Strom unvorhersehbar und ungleichmäßig sein kann, was eine ungleichmäßige Erhitzung verursacht. Das Vorliegen von Aktivkohle in der Form einer erfindungsgemäßen einheitlichen zusammenhängenden Struktur bietet den Vorteil, einen elektrischen Strom vorhersehbar und gleichförmig dadurch hindurchzuleiten, wodurch die Lebensdauer des Körpers verlängert wird.
Das monolithische anorganische Substrat, das mit Aktivkohle beschichtet ist, kann ebenfalls als Aktivkohle- Struktur bezeichnet werden. Der Monolith weist Einrichtungen zur Führung eines Prozeßstroms durch den Körper, beispielsweise ein Netzwerk von Poren, die von der Außenseite mit der Innenseite in Verbindung stehen, und/oder durch Kanäle, die sich von einem Ende des Monolithen zum anderen zur Führung des Prozeßstroms in ein Ende und heraus durch das aridere Ende erstrecken.
Das anorganische Substrat weist eine äußere Oberfläche auf, von der sich Poren in das Substrat hinein erstrecken. Die Aktivkohlebeschichtung tritt in das anorganische Substrat ein und ist im wesentlichen über die gesamten Poren des anorganischen Substrates verteilt. Es wird angenommen, daß der Kohlenstoff in den Poren eine Beschichtung auf den Wänden der Poren bildet, und als Folge kommt der Prozeßstrom mit der Aktivkohle zur Adsorption der im Prozeßstrom getragenen Spezies in Berührung.
Das Substrat der vorliegenden Erfindung kann aus jedem bekannten nicht elektrisch leitenden anorganischen Material hergestellt werden und kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden.
Die einzigen Anforderungen sind, daß das Substrat eine ausreichende Festigkeit aufweist, um in der Anwendung zu funktionieren und Poren aufweist, die sich von seiner Außenoberfläche erstrecken und dazu in der Lage ist, den Hitzebehandlungs-Temperaturen zu widerstehen, die bei der Bildung der Aktivkohle-Beschichtung auftreten.
Beispielsweise muß das Substrat eine Festigkeit aufweisen, den Karbonisierungs- und Aktivierungstemperaturen des Kohlenstoff-Precursors zu widerstehen.
Es ist wünschenswert, daß die gesamte Porosität des Substrats zumindest ungefähr 10%, vorzugsweise mehr als ungefähr 25% und am meisten bevorzugt mehr als ungefähr 40% beträgt. Für die meisten Zwecke ist der erwünschte Bereich der Porosität ungefähr 45% bis ungefähr 55%. Vorzugsweise erzeugen die Poren des Substratmaterials eine "verbindende Porosität", die durch Poren gekennzeichnet ist, die mit anderen Poren in Verbindung stehen und/oder diese schneiden, um ein geschlungenes Netzwerk einer Porosität innerhalb des Substrates zu erzeugen.
Geeignete poröse Substratmaterialien schließen Keramik, Glaskeramik, Glas und Kombinationen hiervon ein.
Kombinationen bedeuten physikalische oder chemische Kombinationen, beispielsweise Gemische, Verbindungen oder Verbundstoffe.
Einige Materialien, die zur Ausübung der vorliegenden Erfindung besonders geeignet sind, obwohl es klar sein sollte, daß die Erfindung nicht auf derartige Materialien beschränkt ist, sind diejenigen, die aus Cordierit, Mullit, Ton, Talkum, Zirkon, Zirkonerde, Zirkonat, Zirkonerde- Spinell, Magnesiumaluminiumsilikate, Spinell, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Silikaten, Boriden, Aluminiumsilikaten, beispielsweise Porzellanen, Litiumaluminumsilikaten, Aluminiumoxidsiliciumdoxid, Feldspat, Titandioxid, Quarzglas, Nitriden, Boriden, Carbiden, beispielsweise Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Gemischen von diesen hergestellt sind. Cordierit wird bevorzugt, weil sein Wärmeausdehnungskoeffizient demjenigen von Kohlenstoff vergleichbar ist, was die Stabilität des Aktivkohlekörpers erhöht. Einige typische Keramik-Substrate sind in den US Patenten Nr. 4 127 691 und 3 885 977 offenbart.
Das Substrat kann irgendeine bekannte Form einnehmen, einschließlich beispielsweise der Form von Röhren, Schäumen, multizellulären Körpern oder Waben. Typischerweise weist das Substrat offene Kanäle zur Führung eines Prozeßstroms in und aus dem Körper auf. Das Substrat liegt vorzugsweise als Wabe vor, die eine Matrix dünner Wände aufweist, die eine Vielzahl von offenen Zellen bilden, die sich zwischen den Enden der Wabe erstrecken.
Einige Beispiele von Waben, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, obwohl die Erfindung nicht als auf diese beschränkt aufgefaßt werden sollte, sind diejenigen, die 172 Zellen/cm² (1100 Zellen/in²), ungefähr 94 Zellen/cm² (600 Zellen/in²), ungefähr 62 Zellen/cm² (400 Zellen/in²), oder ungefähr 47 Zellen/cm² (300 Zellen/in²) aufweisen, sowie diejenigen, die ungefähr 31 Zellen/cm² (200 Zellen/in²), oder ungefähr 15 Zellen/cm² (100 Zellen/in²) oder ungefähr 2,5 Zellen/cm² (16 Zellen/in²) oder ungefähr 1,5 Zellen/cm² (9 Zellen/in²) aufweisen.
Die Wand (Netz)dicken erstrecken sich typischerweise von ungefähr 0,1 bis 1,3 mm (ungefähr 4 bis ungefähr 50 mil) für die meisten Anwendungen und es sollte klar sein, daß die Erfindung nicht auf diese Abmessungen beschränkt ist. Die äußere Größe und Form des Körpers wird durch die Anwendung kontrolliert und ist nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt. Beispielsweise können weitere Kombinationen der Zelldichten und Wanddicken vorgenommen werden.
Cordierit-Waben werden als Substrate für die Aktivkohle besonders bevorzugt.
Die Kohlenstoffbeschichtung wird durch in Berührung bringen des Substrats mit einem Kohlenstoff-Precursor aufgebracht, der gehärtet und karbonisiert wird, gefolgt von einer Aktivierung des Kohlenstoffs. Die Kohlenstoff- Precursor-Flüssigkeit dringt in die verbindende Porosität des Substrats ein.
Kohlenstoff-Precursor bedeutet eine Kohlenstoff enthaltende Substanz, die sich bei Erhitzen zu Kohlenstoff mit kontinuierlicher Struktur umwandelt. Für die Zwecke dieser Erfindung liegt ein Kohlenstoff-Precursor bei Umgebungstemperaturen in der Form einer Lösung oder Flüssigkeit vor, oder ist durch Erhitzen oder andere Mittel verflüssigbar und dazu geeignet, durch die Porosität des Substrats hindurchzudringen.
Als Folge des Härtens, Karbonisierens und Aktivierens werden die Kohlenstoff-Atome in einer kontinuierlichen ununterbrochenen Struktur zufällig verteilter dreidimensionaler Graphit-Blättchen angeordnet. Die Blättchen weisen Poren von Angström-Größe von typischerweise ungefähr 5 bis ungefähr 50 Angström zur Adsorption auf, im Unterschied zu Poren einer Größe im Mikrometerbereich. Poren im Größenbereich von mehreren hundert Mikron bzw. Mikrometer können im Körper vorliegen, sie tragen jedoch nicht zum Absorptions-Vermögen bei. Nach Härten und Karbonisieren ist eine Beschichtung erzeugt, die physikalisch mit der verbindenden Porosität des Substrates verbunden ist.
Ein bevorzugter Körper dieser Spezies ist in der Europäischen Patentveröffentlichung EP 0 608 539 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung brauchbare Kohlenstoff-Precursor schließen irgendeine flüssige oder verflüssigbare kohlenstoffartige Substanz ein. Beispiele brauchbarer Kohlenstoff-Precursor schließen thermoplastische Harze (beispielsweise Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol und dergleichen) Zuckerlösungen, Furfurylalkohol und Teerasphalt ein.
Kohlenstoff-Precursor mit geringer Viskosität (beispielsweise duroplastische Harze) werden bevorzugt, weil ihre niedrige Viskosität eine größere Penetration des Kohlenstoff-Precursors in poröse anorganische Substrate ermöglicht. Phenolharze werden wegen ihrer geringen Viskosität, des hohen Kohlenstoff-Ertrages, dem hohen Vernetzungsgrad nach dem Härten im Vergleich zu anderen Precursoren und wegen der geringen Kosten am meisten bevorzugt. Die Kohlenstoff-Precursor-Flüssigkeit, die beim vorliegenden Verfahren verwendet wird, kann ein einziges Precursor-Material oder ein Gemisch zweier oder mehrerer Precursor-Materialien einschließen. Optional kann Aktivkohle der Kohlenstoff-Precursor-Flüssigkeit zur Erhöhung des Absorptionsvermögens der Aktivkohle-Struktur hinzugefügt werden.
Das in Berührung bringen wird durch irgendein Verfahren durchgeführt, das dazu geeignet ist, den Kohlenstoff- Precursor in innige Berührung mit dem anorganischen Substrat zu bringen. Beispielhafte Verfahren des in Berührung bringens schließen das Eintauchen des Substrates in die Precursor- Lösung (oder Flüssigkeit) oder Sprühen der Precursor-Lösung (oder Flüssigkeit) direkt auf das Substrat ein.
Die schließliche Menge an Kohlenstoff, die auf dem Substrat gebildet wird, hängt von der Menge des Kohlenstoff- Precursors ab, die vom Substrat zurückgehalten wird. Die Menge an Kohlenstoff-Precursor, die durch das Substrat zurückgehalten wird, kann beispielsweise durch in Berührung bringen des Substrats mit dem Precursor für mehr als einmal und durch Trocknenlassen des Substrates zwischen den Berührungs-Schritten erhöht werden. Zusätzlich kann die Precursor-Menge, die durch das Substrat zurückgehalten wird, bei porösen Substraten durch einfaches Modifizieren der Gesamtporosität des Substrates gesteuert werden (beispielsweise wird durch Erhöhen der Porosität die durch das Substrat zurückgehaltene Precursormenge und wiederum die Menge an Kohlenstoff, die darauf gebildet wird, erhöht).
Das Substrat und der Kohlenstoff-Precursor werden dann Hitzebehandlungen unterworfen, um den Precursor zu verhärten und danach wird der Precursor zu kontinuierlichem Kohlenstoff umgewandelt (Karbonisieren). Das sich ergebende Kohlenstoffbeschichtete Substrat wird dann zur Aktivierung des Kohlenstoffes hitzebehandelt und eine Aktivkohle-Struktur erzeugt.
Das Härten wird typischerweise durch Erhitzen des beschichteten Substrats auf Temperaturen von ungefähr 100ºC bis ungefähr 200ºC für ungefähr 0,5 bis ungefähr 5,0 Stunden erreicht. Das Härten wird im allgemeinen in Luft und bei atmosphärischen Drücken durchgeführt. Wenn bestimmte Precursors (beispielsweise Furfurylalkohol) verwendet werden, kann das Härten durch Zugabe eines sauren Katalysators bei Raumtemperatur erfolgen.
Karbonisierung ist der thermische Abbau des kohlenstoffhaltigen Materials, wodurch Spezies mit niedrigem Molekulargewicht (beispielsweise Kohlendioxid, Wasser etc.) eliminiert werden und wodurch eine feste Kohlenstoffmasse und eine elementare Porenstruktur im Kohlenstoff erzeugt werden.
Eine derartige Umwandlung oder Karbonisierung des gehärteten Kohlenstoff-Precursors wird typischerweise durch Erhitzen des Substrats auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 600ºC bis ungefähr 1000ºC für ungefähr 1 bis ungefähr 10 Stunden in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre (beispielsweise Stickstoff, Argon etc.) durchgeführt.
Das Härten und Karbonisieren des Kohlenstoff-Precursors auf dem Substrat hat eine Struktur zur Folge, die eine sich über die gesamte Oberfläche des Substrats in Form einer im wesentlichen ununterbrochenen Schicht von Kohlenstoff erstreckenden Beschichtung aufweist. Diese Kohlenstoffbeschichtung ist in der Porosität des Substrats verankert und als Folge hiervon ist sie in hohem Maße fest anhaftend. Die obere Oberfläche der Kohlenstoffbeschichtung ist eine ununterbrochene Schicht von Kohlenstoff- Kohlenstoffbindungen.
Wie vorstehend diskutiert wird sich innerhalb der Zusammensetzung ein verbindendes Kohlenstoff-Netzwerk bilden, wenn die verbindende Porosität im Substrat vorliegt, was eine noch mehr anhaftende Kohlenstoff-Beschichtung zur Folge hat. Die Beschichtung mit ununterbrochenem Kohlenstoff, die sich über die äußere Oberfläche des gebildeten Substrats hinaus erstreckt, stellt eine Struktur mit den Vorteilen eines hohen Absorptionsvermögens trotz eines relativ geringen Kohlenstoff-Gehalts, hoher Festigkeit und hohen Verwendungstemperaturen bereit. Es können Strukturen gebildet werden, die Kohlenstoff in einer Menge von weniger als und bis zu ungefähr 50%, oftmals weniger als und bis zu ungefähr 30% des Gesamtgewichtes des Substrats und Kohlenstoff enthalten.
Die Aktivkohlebeschichtung der vorstehend beschriebenen Aktivkohlestruktur ist gegenüber Abbröckeln bzw. Abspringen und Abblättern in hohem Maße beständig, zeigt hohe Festigkeit und ist in hohem Maße gegenüber hohen Temperaturen beständig, im Vergleich zu Kohlenstoff-Beschichtungen, die durch Eintauchen eines Substrats in eine Aufschlämmung von Aktivkohle und Bindemittel eingetaucht werden. Zusätzlich zeigen diese Kohlenstoff-beschichteten Strukturen Absorptionsvermögen, die höher als extrudierte Kohlenstoff- Strukturen oder beschichtete Substrate sind, bei denen die Beschichtung direkt aus Kohlenstoff hergestellt wird. Wegen dieser Eigenschaften sind die kontinuierlich beschichteten Strukturen exzellente Kandidaten zur Aufnahme elektrisch leitender Mittel und zum dadurch Hindurchleiten eines gleichförmigen Stroms.
Das Aktivieren wird durchgeführt, um das Volumen im wesentlichen zu erhöhen und den Durchmesser der durch das Karbonisieren gebildete Mikroporen zu vergrößern, ebenso wie eine neue Porosität zu erzeugen. Eine Aktivierung erzeugt eine hohe Oberfläche und verleiht der Struktur ein hohes Absorptionsvermögen. Die Aktivierung wird durch bekannte Verfahren, wie beispielsweise ein Exponieren der Struktur gegenüber einem Oxidationsmittel wie beispielsweise Dampf, Kohlendioxid, Metallchlorid (beispielsweise Zinkchlorid), Phosphorsäure oder Kaliumsulfid bei hohen Temperaturen (beispielsweise ungefähr 600ºC bis ungefähr 1000ºC) durchgeführt.
Die Aktivkohle beschichtete Struktur wird dann zur Bildung des elektrisch heizbaren Aktivkohle-Körpers mit elektrisch leitenden Mitteln ausgestattet. Die elektrisch leitenden Mittel werden so angeordnet, daß sie einen elektrischen Strom durch die Struktur oder insbesondere den Kohlenstoff zur gleichförmigen Erhitzung des Kohlenstoffs hindurchleiten. Die tatsächliche Anordnung der Leitungsmittel hängt vom Typ der Mittel und von der Geometrie der Struktur ab und die Erfindung ist nicht auf irgendeinen spezielle Typ von leitenden Mitteln oder Geometrie beschränkt, solange der Strom eine einheitliche Erhitzung der Struktur ohne Heißstellen erzeugt.
Im allgemeinen müssen die Leitungseinrichtungen einen Widerstand von zumindest ungefähr 0,001 Ohm cm, jedoch typischerweise zumindest ungefähr 0,01 Ohm bereitstellen und am typischsten zumindest ungefähr 0,10 Ohm cm. Für die meisten Zwecke der vorliegenden Anwendung ist der spezifische Widerstand zwischen ungefähr 0,10 Ohm cm und 25 Ohm cm.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der spezifische Widerstand des Körpers durch die folgende Formel definiert:
ρ = R·A/L
wobei ρ der spezifische Widerstand in Ohm cm, R der Widerstand in Ohm, A die Fläche einer leitenden Oberfläche in cm² und L die Entfernung bzw. der Abstand zwischen zwei leitenden Oberflächen in cm ist.
Die Anforderungen an Spannung und Strom verändern sich abhängig von der Anwendung und der spezifische Widerstand kann nach Wunsch gemäß der oben stehenden Gleichung eingestellt werden. Wenn der Körper beispielsweise in einer Sauerstoff enthaltenen Atmosphäre erhitzt werden soll, wie beispielsweise Luft für Kraftfahrzeug-Anwendungen, sollte die Spannung und der Strom derartig beschaffen sein, um die Temperatur so anzuheben, daß keine Stelle im Körper heißer als ungefähr 350ºC ist. Wenn der Körper in einer inerten oder unreaktiven Atmosphäre erhitzt werden soll, beispielsweise in N&sub2;, sollte die Spannung und Strom derartig sein, daß die Temperatur so erhöht wird, daß keine Stelle im Körper heißer als 1000ºC ist.
Einige besonders bevorzugte leitende Materialien sind Metalle wie Kupfer, Silber, Aluminium, Zink, Nickel, Blei, Zinn und deren Legierungen, wobei Kupfer wegen dessen hoher Leitfähigkeit bevorzugt wird, die den Widerstand minimiert und weil er preiswert ist.
Die Leitungseinrichtung liegt typischerweise entweder in der Form eines Streifens des leitenden Materials oder einer Elektrode oder einer Beschichtung eines leitenden Materials auf der monolithischen Struktur vor. Bei dieser Erfindung bezeichnet der Begriff "leitende Beschichtung" die Beschichtung, die auf die Aktivkohle-Struktur aufgebracht wird und wird dadurch von der Kohlenstoff-Beschichtung unterschieden.
Wenn eine Elektrode verwendet wird, kann sie durch Druckkontakt, beispielsweise eine Feder, aufgebracht werden. Oder es kann ein Streifen aus leitendem Material verwendet werden und an der Struktur durch einen elektrisch leitenden Klebstoff wie beispielsweise silberhaltige Epoxitharze, wie beispielsweise E-Solder Nr. 3012 und 3021 von Acme Chemicals und Insulation Co. befestigt werden.
Eine leitende Beschichtung ist kosteneffektiv und liefert einen gleichförmigen Widerstandsweg, um Heißstellen zu vermeiden.
Eine besonders geeignete Geometrie ist diejenige, die das leitende Material auf gegenüberliegenden Oberflächen des Körpers aufgebracht aufweist. Gegenüberliegende Oberflächen sollen Oberflächen bedeuten, die so gemäß der Geometrie des Körpers räumlich angeordnet sind, daß eine Durchführung von Strom zwischen den leitenden Oberflächen einen Strom erzeugt, der den Kohlenstoff gleichförmig erhitzt.
Eine bevorzugte Form des Monolithen ist eine Wabe mit einer rechtwinkligen Gestalt, die mit Kohlenstoff aus einem Kohlenstoff-Precursor beschichtet ist, wobei die leitenden Beschichtungen auf zwei gegenüberliegenden Seiten, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet sind.
In Fig. 1 ist der Produktkörper (10) mit einer rechtwinkligen Waben-Form mit einer leitenden Metallbeschichtung (12) aus Kupfer aus gegenüberliegenden geschlossenen Seiten einer Aktivkohle enthaltenden Wabe (14) ausgestattet, die von dem beschriebenen Typ ist, das heißt ein Aktivkohle-beschichtetes Substrat. Elektrische Leitungen (40) sind dargestellt, die die metallbeschichteten Seiten (12) mit einer Energieversorgung verbinden. Zum Messen des spezifischen Widerstands ist die Entfernung zwischen den leitenden Oberflächen (12) als L dargestellt und die Fläche einer leitenden Oberfläche würde die Fläche einer Seite (12) sein.
Fig. 2 ist ein horizontaler Querschnitt des Produktkörpers von Fig. 1, der die leitende Beschichtung auf den Seiten und die Waben-Kanäle oder Zellen (16) und die Zellwände (18) darstellt.
Fig. 3 zeigt den Produkt-Körper in verschiedenen Waben- Formen (zylindrisch oder rechtwinklig) (30). Jeder Körper ist mit einer leitenden Metallbeschichtung (32) auf gegenüberliegenden offenen Enden der Aktivkohle enthaltenden Wabe (34) ausgestattet. Elektrische Leitungen (40) sind dargestellt, die die metallbeschichteten Enden (32) mit einer Stromversorgung verbinden. Die Entfernung zwischen den leitenden Enden ist als L dargestellt und die Fläche einer leitenden Oberfläche würde die beschichtete Fläche einer der leitenden Beschichtungen (32) sein.
Die leitenden Beschichtungen erstrecken sich in die monolithische Struktur und bedecken die Zellwände einen Teil der Länge der Wände hinab. Die durch die Beschichtung bedeckte Länge kann variieren, muß jedoch ausreichend sein, um den Strom gleichförmig über den Körper hinweg zu verteilen. Diese Erstreckung der leitenden Beschichtungen ist in Fig. 4 dargestellt, die ein horizontaler Querschnitt der rechtwinkligen Wabe von Fig. 3 ist. Die leitende Beschichtung (32) ist als die Zellwände (38) bedeckend dargestellt, die die Waben-Zellen (36) voneinander trennen.
Weitere mögliche Körper-Formen und Beschichtungskonfigurationen sind rechtwinklig gegenüberstehende oder zylindrische Waben, die die leitende Beschichtung in der Form von Streifen entlang der geschlossenen Seiten oder die diese an den offenen Enden um die Seiten herum gewickelt oder an den offenen Enden oder vollständig auf der Außenseite der Struktur aufweisen, wobei ein anderer Kontakt zur Innenseite der Struktur, beispielsweise beim Zentrum hergestellt wird. Das vorstehende ist nur illustrativ und soll nicht als einschränkend aufgefaßt werden. Derartiges hängt von der Natur der Anwendung und den Faktoren wie beispielsweise Kosten, Raum, Temperatur etc. ab. Die Anforderung ist, daß ein mechanisch stabiles System mit geringem Widerstand erreicht wird.
Die leitende Beschichtung kann durch irgendeine bekannte und geeignete Technik wie beispielsweise Fritten-Bindung, Bogensprühen, Flammensprühen, Plasmasprühen, Ultraschall- Löten, Streichen etc. aufgetragen werden.
Die Erfindung ist nicht auf irgendeine spezielle Dicke der Beschichtung beschränkt. Die Dicke hängt von der Natur der beschichteten Oberfläche und dem Beschichtungsmaterial ab. Die Beschichtung muß dick genug sein, um einen ausreichend niedrigen Widerstandspfad bereitzustellen und zuletzt, daß sie gegenüber Oxidation und Korrosion beständig ist und gute mechanische Stabilität aufweist. Jedoch sollte die Beschichtung nicht so dick sein, daß sie absplittert oder abblättert oder zu teuer ist.
Eine besonders geeignete leitende Beschichtungs-Technik schließt zuerst ein, daß die Aktivkohle beschichtete Oberfläche eben ist. Dies wird üblicherweise durch Abschleifen der Aktivkohle beschichteten Oberfläche erreicht, bis diese flach und eben ist. Wenn die Oberfläche rauh ist, wird sie auf einem 600 Schleifmittelsandpapier abgeschliffen. Die leitende Beschichtung wird dann über der ebenen Aktivkohlenbeschichtung aufgebracht. Einige brauchbare Techniken zur Aufbringung der leitenden Beschichtung Bind nachstehend beschrieben.
Eine Technik ist das Formen eines Beschichtungs- Gemisches aus Kupfer-Metallpulver und Glasfritten, mit einem typischen Kupfer zu Fritten-Gewichtsverhältnis von ungefähr 10 : 1 bis 2 : 1 und typischerweise ungefähr 6 : 1 bis 2 : 1.
Beispielsweise weisen einige typische Kupfer-Fritten- Zusammensetzungen 70 Gew.-% Cu und 30 Gew.-% Fritten oder 84% Kupfer und 16% Fritten auf. Die Beschichtung wird dann gebrannt.
Bogensprühen ist eine geeignete Technik. Bogensprühen wird durchgeführt, indem zwei metallisierende Drähte durch eine Draht-Zuleitung und eine Bogensprüh-Pistole hindurchgeleitet werden. Elektrischer Strom erzeugt einen Bogen zwischen den Drähten. Eine hocherhitzte Zone wird durch den Bogen erzeugt, der die Drähte schmilzt und Druckluft bläst geschmolzenes Metall auf das Substrat, das beschichtet werden soll, was die Ablagerung einer dauerhaften Beschichtung zur Folge hat.
Eine weitere Technik ist es, ein Lötmittel, beispielsweise aus Silber, Nickel oder anderen geeigneten leitenden Beschichtungen bereitzustellen, und diese durch die vorstehend beschriebenen Verfahren, einschließlich Ultraschall-Löten aufzutragen.
Einige besonders brauchbare Beschichtungstechniken sind in den folgenden veranschaulichenden Beispielen beschrieben.
Die Körper der vorliegenden Erfindung sind zur Verwendung in irgendeiner einer breiten Vielzahl von Anwendungen geeignet, für die Aktivkohle-Körper in der Vergangenheit verwendet wurden. Beispiele derartiger Anwendungen schließen die Wasserreinigung im Wohnbereich, Emissionskontrolle flüchtiger organischer Verbindungen, Erdgastreibstoff-Aufbewahrung für gasbetriebene Kraftfahrzeuge oder Ausrüstung, im-Haus Luftreinigung, industrielle Atemschutzgeräte, Kraftfahrzeuginnenraumfilter, unbelüftete Abzugshauben, chemische Trennungen, NOx- und SOx- Kontrolle und Abgasfallen für Kaltstart-Anwendungen im Automobilbereich ein. Weitere potentielle Anwendungen schließen die Verwendung als Ozon-Filter, Quecksilbersammlung aus kommunalen Verbrennungsanlagen, Radonabsorption, Kfz- Treibstofftank- oder Einlasskrünmer-Emissionen, Abwasserkanal-Pumpenlüftungen, Öl-Luft-Trennungen oder irgendeine andere Anwendung ein, bei der eine Absorption eines Bestandteils oder Bestandteile aus einem Fluidstrom erwünscht ist.
Als Beispiel eines Verbesserns der Qualität einer Kraftfahrzeugs-Kabinenluft, kann der Körper unter der Kfz- Motorhaube nahe dem Frischlufteinlaß am HVAC-System installiert werden. Ein geeigneter Körper würde eine Aktivkohle beschichtete Wabe mit ungefähr 62 Zellen/cm² sein und eine Abmessung von ungefähr 25 cm · 25 cm · 4 cm Dicke aufweisen. Nach einer vorherbestimmten Meilenanzahl (beispielsweise unter 3000 Meilen) oder Betriebszeit oder Volumenfluß würde ein Kontrollgerät Strom durch den Körper senden und ihn zur Regenerationstemperatur lange genug erhitzen, um adsorbierte Kohlenwasserstoffe freizusetzen. Der Ventilator würde in der umgekehrten Richtung laufen und die Kohlenwasserstoffe in die Außenluft blasen.
Um die Erfindung noch vollständiger zu veranschaulichen, werden die nachfolgenden nicht einschränkenden Beispiele präsentiert. Alle Teile, Anteile und Prozentsätze sind auf Gewichts-Basis, soweit nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Eine Wabe mit ungefähr 62 Zellen/m² (400 Zellen/in²), die ungefähr 14 cm (ungefähr 5, 5") lang und ungefähr 7 cm (ungefähr 2,75") Durchmesser mißt, mit einer Wanddicke von ungefähr 0,15 mm (6 mil) und mit ungefähr 17% Kohlenstoff auf Grundlage der Wabe wurde mit Phenolharz beschichtet. Das Harz wurde dann bei ungefähr 150ºC für ungefähr 30 Minuten gehärtet und bei ungefähr 900ºC für ungefähr 6 Stunden in Stickstoff karbonisiert. Der Kohlenstoff wurde dann in CO&sub2; bei ungefähr 900ºC für ungefähr 2 Stunden aktiviert und auf ungefähr 25ºC abgekühlt. An diagonal gegenüberliegenden Enden der Wabe wurden dünne Kupfer-Streifen, die ungefähr 6 mm Breite x ungefähr 38 mm Länge (ungefähr 1/4" breit · 1 1/2" lang) maßen, mit einem Leitungskleber auf der Haut verklebt. Der Widerstand der Wabe betrug ungefähr 0,73 Ohm. Eine Spannung von ungefähr 6 Volt wurde an die Wabe angelegt und die Temperatur innerhalb der Wabe wurde durch Thermoelement gemessen. Bei einem Strom von ungefähr 6 V-10Amp maß das Thermoelement ungefähr 135ºC bei einem Punkt ungefähr 2,54 cm (ungefähr 1") innerhalb der Wabe ausgehend von einer Oberfläche. Die Temperatur nahe der Kupferstreifen-Anschlüsse innerhalb der Waben betrug ungefähr 166ºC. Diese Ergebnisse zeigen, daß elektrisch heizbare Kohlenstoff beschichtete Waben, die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, einen ausreichenden spezifischen Widerstand aufweisen, um auf geeignete Temperaturen erhitzt werden zu können.

Beispiel 2

Das Vorfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch bei einem Strom von ungefähr 15 Amp. Die Temperatur im Zentrum, ungefähr 5,1 cm (ungefähr 2") innerhalb der Wabe erreichte ungefähr 240ºC in ungefähr 3,5 Minuten. Der Polymerleitungs-Klebstoff, der die Kupferstreifen hielt, begann zu brennen, so daß das Experiment abgebrochen wurde. Die Spannung betrug ungefähr 8,4 Volt bei ungefähr 15 Amp.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Steuerung des Kohlenstoff-Beschichtungsprozentsatzes, der wiederum den elektrischen Widerstand der Wabe und konsequenterweise ihr Heizverhalten kontrolliert. Die Beispiele veranschaulichen weiterhin verschiedene Verfahren zur Aufbringung permanenter und dauerhafter Metallkontakte im Gegensatz zu den mechanischen Kontakten in den Beispielen 1 und 2.

Beispiel 3

Eine Wabe mit 31 Zellen/m² (200 Zellen/in²), die mit Aktivkohle durch dasselbe wie in Beispiel 1 beschriebene Verfahren beschichtet wurde, und die ungefähr 4% Kohlenstoff aufwies, wurde zu einem Querschnitt von 324 mm² und 25 mm Länge geschnitten. Die beiden gegenüberliegenden Enden der Wabe wurden flach geschliffen und mit leitender Silberfarbe (Aufschlämmung von Silberteilchen in einer Farb/Klebstoff- Lösung) bemalt, die von E. I. Dupont Co., Wilmington, Del. bezogen wurde. Die Probe wurde dann in Stickstoffatmosphäre für eine halbe Stunde auf 300ºC erhitzt, um das Silber zu einer kontinuierlichen Schicht zulöten, um einen wie in Fig. 1 gezeigten beschichteten Körper zu liefern. Der Widerstand dieser Probe, der durch Punktkontakt vor der Silberbeschichtung gemessen wurde, betrug 62,9 Ohm. Nach der Beschichtung betrug der gemessene Punktkontakt-Widerstand 7,2 Ohm, was anzeigt, daß die Größe des Kontakt-Widerstandes sehr hoch ist und durch eine hochleitende Beschichtung minimiert werden muß.
Ein 3-Volt Potential wurde über die beschichtete Probe hinweg angelegt. Die Temperatur flachte in 250 Sekunden auf 70ºC ab und war über die gesamte Probe hinweg gleichförmig. Der spezifische Widerstand betrug ungefähr 18 Ohm cm.

Beispiel 4

Eine zu der in Beispiel 3 ähnliche Kohlenstoff beschichtete Wabe wurde hergestellt, außer daß die Seiten nicht flach geschliffen wurden. Eine derartige Probe weist wegen der Zellwände auf der Oberfläche eine rauhe Oberfläche auf. Wenn ein Versuch unternommen wurde, ein Potential über die Probe hinweg anzulegen, traten Funken auf. Das Experiment wurde abgebrochen. Dieses Beispiel veranschaulicht, daß ein gleichförmig guter Kontakt über die Oberfläche hinweg notwendig ist, um die Proben elektrisch zu erhitzen.

Beispiel 5

Ein zu der in Beispiel 3 ähnliche Kohlenstoff beschichtete Wabe und mit 8, 9% Kohlenstoff wurde mit Silberfarbe wie in Beispiel 3 beschichtet. Der gemessene Widerstand betrug 2,8 Ohm. Wenn ein 3 Volt-Potential über die Wabe hinweg angelegt wurde, wurde die Wabe in 250 Sekunden bis zu 135ºC erhitzt und die Temperatur stabilisierte. Eine Erhöhung der Menge des Kohlenstoffes verringerte den Widerstand und erhöhte die Temperatur verglichen mit der Wabe in Beispiel 3. Der spezifische Widerstand dieser Probe betrug ungefähr 7 Ohm cm.

Beispiel 6

Eine zu der in Beispiel 3 ähnliche Kohlenstoff beschichtete Wabe und mit 18% Kohlenstoffbeschichtung, wies einen Widerstand von 0,6 Ohm auf, wenn sie ähnlich wie in Beispiel 3 behandelt wurde, und auf das Anlegen eines 3 Volt- Potentials erhitzte sie sich in 90 Sekunden auf 220ºC. Der spezifische Widerstand dieser Probe betrug ungefähr 1,5 Ohm cm.

Beispiel 7

Eine Wabe mit ungefähr 62 Zellen/m² (400 Zellen/in²), die mit Kohlenstoff wie in Beispiel 1 beschichtet war und die ungefähr 12,5% Kohlenstoff aufwies, wurde mit Silberfarbe in derselben Weise wie die Probe von Beispiel 3 beschichtet. Eine 3 Volt-Potentialdifferenz wurde über die Wabe hinweg angelegt. Die Probe erhitzte sich in 275 Sekunden auf 190ºC und stabilisierte sich bei dieser Temperatur. Der spezifische Widerstand dieser Probe betrug ungefähr 3,25 Ohm cm.
Eine zur Minimierung des Kontaktwiderstandes aufgebrachte Silberfarbe war nicht sehr dauerhaft, kann jedoch dauerhaft gemacht werden, wenn die Temperatur der Farbe/Klebstoff-Grundlage für die hohe Temperatur in der Kontaktgegend bestimmt war.
Kontakte mit höherer Dauerhaftigkeit wurden durch zwei Verfahren erzeugt, die in den Beispielen 8 bis 11 beschrieben sind.
Das erste Verfahren verwendet das Bogenspray-Verfahren.
Das zweite schließt ein Fritten-Bindungs-Verfahren ein.

Beispiel 8

Eine zu der in Beispiel 3 ähnlich Kohlenstoff beschichtete Wabe mit ungefähr 16,8% Kohlenstoff mit denselben Abmessungen wie in Beispiel 3, wurde mit Kupfer auf zwei gegenüberliegenden Seiten durch die Bogenspray-Technik beschichtet. Die Kupferbeschichtung war sehr gleichförmig in der Dicke und haftete an der Oberfläche stark an. Der Widerstand der Wabe, wie gemessen mit einem Punktkontakt vor der Beschichtung, betrug 5,8 Ohm. Nach der Beschichtung betrug der Punktkontaktwiderstand 0,5 Ohm. Die Wabe erhitzte sich in 90 Sekunden mit einem 3 Volt-Potential auf 230ºC. Der spezifische Widerstand der Probe betrug ungefähr 1,25 Ohm cm.

Beispiel 9

Ein zu dem in Beispiel 4 identisches Waben-Substrat wurde durch Bogen-Sprühen mit Aluminium beschichtet und erreichte in 120 Sekunden eine Temperatur von 200ºC.

Beispiel 10

Eine zu der in Beispiel 5 identische Wabe wurde durch Bogen-Sprühen mit Nickel beschichtet. Mit einer 3 Volt- Potentialdifferenz erhitzte sich die Probe in 90 Sekunden auf 225ºC.

Beispiel 11

Waben mit ungefähr 62 Zellen/cm² (400 Zellen/in²), die wie in Beispiel 1 mit Aktivkohle beschichtet waren, und die ungefähr 14,9% Kohlenstoff als eine Beschichtung aufwiesen, wurden mit einem Gemisch aus feinem Kupferpulver und Glasbinder von Ferro beschichtet. Das Kupferpulver von US Bronz Powders Inc. wurde in zwei Zusammensetzungen mit EG2798 Fritten von Ferro vermischt: (1) 16% Fritten - 84% Kupfer, und (2) 23% Fritten und 77% Kupfer. Die beiden Zusammensetzungen wurden jeweils mit einem Polymerbinder Polyacetylenkarbonat von Air Products Corp. vermischt und auf die Aktivkohle beschichteten Waben aufgestrichen. Die Waben wurden dann zur Entfernung des Bindemittels und zum Löten der Fritte für 30 Minuten bei 550ºC gebrannt. Die gebrannten Proben wiesen eine stark anhaftende Beschichtung von Kupfer und Fritten auf.
Bei einer angelegten Spannung von 3 Volt erhitzten sich die mit den Zusammensetzungen (1) und (2) beschichteten Waben in 120 Sekunden bzw. in 225 Sekunden auf 200ºC.
Dieses Beispiel zeigt, daß die Aufheiz-Temperatur und die Heizgeschwindigkeit durch Veränderung des Fritten- zu Metall-Verhältnisses gesteuert werden kann.

Claims

1. Körper, mit

einer Aktivkohlestruktur mit Einrichtungen, um hierdurch einen Prozeßstrom zu führen; und

Leitungseinrichtungen auf der Struktur, um durch diese einen elektrischen Strom zu leiten, dadurch gekennzeichnet, daß

die Aktivkohlestruktur ein nicht elektrisch leitendes monolithisches anorganisches Substrat ist, das mit einer kontinuierlichen ununterbrochenen Aktivkohleschicht beschichtet ist, wobei die Aktivkohle von einem Kohlenstoff-Precursor abgeleitet ist.

2. Körper nach Anspruch 1, wobei die monolithische Struktur in Form einer Wabe vorliegt.

3. Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leitungseinrichtung eine elektrisch leitende Metallschicht auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Struktur ist.

4. Körper nach Anspruch 3, wobei die Metallschicht ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kupfer, Aluminium, Silber, Zink, Nickel, Blei, Zinn und Legierungen hiervon.

5. Körper nach Anspruch 4, wobei das Metall Kupfer ist.

6. Körper nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Metallschicht eine Dicke aufweist, die ausreicht, um einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,001 Ohm.cm zu erhalten.

7. Körper nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Metallschicht eine Dicke aufweist, die ausreicht, um einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,01 Ohm.cm zu erhalten.

8. Körper nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Metallschicht eine Dicke aufweist, die ausreicht, um einen spezifischen Widerstand von mindestens 0,10 Ohm.cm zu erhalten.

9. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das anorganische Substrat aus einem Material ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Keramik, Glaskeramik, Glas und Kombinationen hiervon.

10. Körper nach Anspruch 9, wobei das Material Cordierit oder ein anderes keramisches Material ist.

11. Körper nach Anspruch 9, wobei das Material Cordierit ist.

12. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Aktivkohleschicht bereitgestellt wurde, durch

a) Inkontaktbringen des anorganischen Substrats mit einem Kohlenstoff-Precursor;

b) Härten des Kohlenstoff-Precursors;

c) Carbonisieren des gehärteten Kohlenstoff-Precursors, um eine gleichmäßige Kohlenstoffschicht auf dem Substrat auszubilden; und

d) Aktivieren des Kohlenstoffs.

13. Körper nach Anspruch 12, wobei der Kohlenstoff-Precursor ein wärmehärtbarer Kunststoff ist.

14. Verfahren zur Adsorption und Desorption von Bestandteilen aus einem Fluid- Prozeßstrom, umfassend einen Adsorptionsschritt, bei dem ein Fluid-Prozeßstrom durch einen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 13 geführt wird, um den Körper in einer Form bereitzustellen, bei der die Aktivkohlestruktur darin adsorbierte Spezies aufweist und einen Desorptionsschritt, wobei ein elektrischer Strom durch die Struktur geführt wird, um deren Temperatur über die Desorptionstemperatur der adsorbierten Spezies zu erhöhen, wodurch die adsorbierten Spezies desorbieren und aus der Struktur heraustreten.