[发明专利]用于储存和/或过滤物质的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求如下专利申请的优先权和权益：2010年2月13日提交的名称为“FULL SPECTRUM ENERGYAND RESOURCE INDEPENDENCE”的美国临时申请No.61/304,403；2010年2月17日提交的名称为“ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF USE THEREOF”的美国专利申请No.12/707,651；2010年2月17日提交的名称为“ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF USE THEREOF”的PCT申请No.PCT/US10/24497；2010年2月17日提交的名称为“APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEATION DURING ELECTROLYSIS”的美国专利申请No.12/707,653；2010年2月17日提交的名称为“APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEATION DURING ELECTROLYSIS”的PCT申请No.PCT/US10/24498；2010年2月17日提交的名称为“APPARATUS AND METHOD FOR GAS CAPTURE DURING ELECTROLYSIS”的美国专利申请No.12/707,656；2010年2月17日提交的名称为“APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEATION DURING ELECTROLYSIS”的PCT申请No.PCT/US10/24499；以及2009年8月27日提交的名称为“ELECTROLYZERAND ENERGY INDEPENDENCE TECHNOLOGIES”的美国临时专利申请No.61/237,476。这些申请中的每一个以全文引用的方式并入。

技术领域

本技术涉及通过包括吸附介质的装置储存和/或过滤物质。

背景技术

尽管对可再生资源的需要渐增，但世界持续使用石油来满足其许多能量需求。石油的副产物为汽车、船舶和飞机供应燃料，且在世界的许多地方，石油的副产物燃烧以产生电力。尽管石油是极有用的物质，但地球仅含有有限量，而且当石油从地面提取以及当燃烧其副产物以获得能量时，地球的居民(植物和动物)直接和间接地受到伤害。为了保护环境并满足渐增的世界人口的能量需求，人们必须用替代物质代替石油。

尽管人类需要避开使用石油，但很少替代物可被获得、加工、储存且可像石油那样便宜且容易地使用，并具有与对石油的需要相匹配的量。因此，石油依然是全世界的经济中的必要燃料。石油在整个世界的统治地位的关键因素是其副产物的高能量密度/体积，这能够使烃类以满足社会需要的能量容量得以运输和储存。例如，汽油含有约44.4兆焦/千克(″MJ/kg″)，柴油燃料含有约45.4MJ/kg。氢和甲烷(其均为易得的汽油和柴油的燃料替代物)分别含有约143MJ/kg和55.6MJ/kg。然而，氢和甲烷在室温和大气压下为气体，因此比诸如汽油和柴油的液体烃密度小得多。因此，氢气仅含有约.01079兆焦/升(″MJ/l″)且甲烷气体仅含有约.0378MJ/l，而汽油含有约32MJ/l且柴油含有约38.6MJ/l。如果诸如氢和甲烷的气体要在世界水平上代替烃类，则它们必须能够以补偿它们的低能量密度/体积的方式被储存。

已开发许多方法用于以更高能量密度/体积来储存氢和其他气体。第一方式是在极高压力下储存气体。尽管该方法可用于许多应用，包括通过管道运输气体，但其对于大多数典型应用是不可行的，因为大量能量浪费在压缩气体上。而且，对于大多数车辆、飞机或可能由压缩气体供给燃料的其他机器而言，能够承受高压的罐过重。另一方式是储存作为液体或软泥(slush)的气体。该方式遭受多个缺点之苦，包括大量的储存成本。例如，如同氢(石油最可行的替代物之一)一样，许多气体在极低温度下沸腾，这意味着它们必须低温储存，而且将气体冷却至液体或软泥并保持其冷却将浪费相当大量的能量。

氢和其他气体也可作为被吸收的物质或作为金属氢化物而以更高的能量密度/体积被储存。不幸地，许多金属氢化物包含稀土金属，并由于用于储存的重金属而具有比烃类更低的能量密度/重量。另外，接收氢的材料(如活性炭颗粒、碳化组织、沸石和氢化物粒子)为较差的热导体，这意味着可以冷却这些材料以吸收气体的速率以及可以加热这些材料以释放气体的速率均受到限制。这些材料也可能降解或产生灰尘和碎片，这可污染所释放的气体并堵塞储存系统的递送导管、配件、阀和过滤器。