[发明专利]含有碳纤维的储氨混合物多孔固体样块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有碳纤维的储氨混合物多孔固体样块及其制备方法，应用于汽车尾气后处理系统以及燃料电池系统。

背景技术

能源危机和环境污染是人类进入二十一世纪必须面对的两个非常严峻的问题。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。

汽车尾气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，进而达到净化尾气的目的一种系统。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，需要进一步解决。能源方面，氢燃料电池汽车被公认是一个极为有效的解决未来能源问题的技术方案。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较高的一类氢前驱体，氨气分子属于活泼极性分子，常温下非常活泼，极易扩散，不容易存储。如果能够解决好氨气的储存问题，就可以开辟一条新的氨气利用的技术路线。

工业上，利用金属盐和氨气的吸附解吸的可逆过程来应用于食品保鲜制冷，首先金属盐和氨气的吸附过程是放热过程，然后氨气解吸又吸收热量，使环境制冷，因此，某些特定的金属盐对氨气吸附解吸是基本的物理化学常识。在国家专利信息网，以“储氨”、“金属盐”为主题词进行检索， 专利号为CN200680005886.2的‘氨的高密度存储’专利包含氨吸收/解吸固体材料，该材料容易制备和处理并可以极高密度的存储氨，并且氨在受控条件下容易释放。但是，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，进而产生本专利。

本发明依托具有较好吸附能力的氯化锶金属盐粉末在一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和释放氨气的活性混合物。该混合物含有一定量的碳纤维（carbon fiber），以增加金属盐样块的机械强度和稳定性，这是由于碳纤维本身所具有的特殊性能所决定的。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度，是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。

碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势包括以下几个特点：高强度、出色的耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数、热容量小、比重小、抗腐蚀与辐射性能优秀。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有碳纤维的储氨活性混合物多孔固体样块及其制备方法，其保证了金属盐的储氨特性又提高了混合物样块的机械强度和结构稳定性，防止样块在使用过程中由于振动而产生的掉粉现象的发生。

本发明的技术方案是这样实现的：一种含有碳纤维的储氨活性混合物多孔固体样块及其制备方法，储氨活性混合物多孔固体样块主要由无水氯化锶、碳纤维和工业用球粘土组成，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：

（1）将重量百分比68~80wt%的工业无水氯化锶盐粉末、4~8wt%的碳纤维、2~4wt%工业用球粘土、3~12wt%的去离子水和6~10wt%的工业酒精组成混合物；

（2）混合物通过搅拌机搅拌均匀，搅拌1~10h，形成半干性的混合粉体；

（3）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30~60分钟，形成湿体样块；

（4）样块在60~80℃，真空度为10^-1~1kPa的条件下干燥1~4h，或在100℃的温度下干燥2~4h。