[发明专利]含有膨胀石墨和硅溶胶的储氨混合物样块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有膨胀石墨和硅溶胶的储氨混合物样块及其制备方法，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

当前，全球面临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，达到净化尾气的目的，实现车辆的国4或以上的标准的达标。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135℃以上的温度环境下才能分解，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。氨气的分子式为NH₃，它是一种含氢密度最高的气体，常温下非常的活泼，极易扩散，并具有毒害性。因此，如果能够解决好氨气的储存问题，就可以开辟一条储氨—制氢—储氢的氢燃料电池技术路线。

众所周知，某些金属盐在特定的条件下可以与氨气形成络合物，然后在一定温度或者压力下又可以实现氨气的解吸，进而实现氨气的存储和利用的功能。例如，1个氯化钙分子可以和8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’专利包含氨吸收/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。

膨胀石墨是一种利用物理或化学的方法使非碳质反应物插入石墨层间，与炭素的六角网络平面结合的同时又保持了石墨层状结构的晶体化合物。它不仅保持石墨优异的理化性质，而且由于插入物质与石墨层的相互作用而呈现出原有石墨及插层物质不具备的新性能。从目前的研究来看，膨胀石墨是一种性能优良的吸附剂，尤其是它具有疏松多孔结构，与其它吸附剂相比，膨胀石墨有许多优点，包括：极强的耐压性、柔韧性、可塑性和自润滑性；极强的抗高、低温、抗腐蚀、抗辐射特性；极强的抗震特性；极强的电导率；极强的抗老化、抗扭曲的特性；可以抵制各种金属的熔化及渗透；无毒、不含任何致癌物，对环境没有危害。

鉴于此，本发明将利用具有强吸附能力的氯化锶在特定条件下可以进行氨气吸附和解吸的原理，制备出一种可以存储氨气的活性混合物孔固体样块。而且，该混合物孔固体样块中还添加了有一定量的膨胀石墨，大大增加了金属盐的吸附能力，同时提高了混合物孔固体样块的结构稳定性，解决了混合物孔固体样块在多次吸附和解吸过程中粉化和结构塌陷的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有膨胀石墨和硅溶胶的储氨混合物样块及其制备方法，其添加膨胀石墨使得氯化锶金属盐粉末具有更多的NH₃分子通道，产生了较大的比表面积，增加了混合物孔固体样块的吸附能力，膨胀石墨的稳定骨架结构也为混合物孔固体样块在多次吸附/解吸过程中可能出现的结构塌陷提供了有力保障，在制备储氨活性混合物孔固体样块的过程中，还添加了适量的工业硅溶胶，有效地改善了混合物孔固体样块的粘度及比表面积。

本发明的技术方案是这样实现的：含有膨胀石墨和硅溶胶的储氨混合物样块，由无水氯化锶、膨胀石墨和工业用硅溶胶组成，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：按重量百分比，将工业无水氯化锶盐粉末50~85wt%、膨胀石墨3~12wt%、工业用硅溶胶2~12wt%、去离子水5~25wt%和工业酒精5~9wt%组成混合物，通过搅拌机搅拌均匀，搅拌1~10h，形成半干性的混合粉体；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1~3h，或在80~100℃的温度下干燥2~4h。