本發(fā)明涉及氣體存儲結(jié)構(gòu)的制造方法。
這樣的存儲結(jié)構(gòu)適用于通過吸附來存儲氣體，例如氨或氫氣。
這樣的存儲結(jié)構(gòu)尤其適用于通過scr(選擇性催化還原)減少機(jī)動(dòng)車排放氣體中的nox的還原系統(tǒng)中。
本發(fā)明還涉及存儲盒和scr系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車輛(尤其是柴油車輛)排放氣體中的氮氧化物能夠通過選擇性催化還原技術(shù)(一般稱作scr)去除。根據(jù)該技術(shù)，一定劑量的氨(nh3)在催化劑上游被注入排放管線中，催化還原反應(yīng)在該催化劑上發(fā)生。
已知這樣的氨存儲系統(tǒng)，其中氨通過吸附被存儲在鹽上，該鹽通常是堿土金屬氯化物。一般性地，這樣的存儲系統(tǒng)包括其中存儲有該鹽的一個(gè)(或多個(gè))存儲盒，和用于加熱該鹽的加熱裝置。由此，通過加熱該鹽釋放氨。
文檔wo2006/081824描述了一種用于制造氨存儲結(jié)構(gòu)的技術(shù)，該技術(shù)實(shí)施對氨飽和的鹽的壓實(shí)。觀察到，簡單的對氨飽和的鹽的壓實(shí)不能實(shí)現(xiàn)令人滿意的存儲結(jié)構(gòu)(即存儲基質(zhì))。實(shí)際上，被壓實(shí)的鹽的低的熱導(dǎo)率抑制了材料內(nèi)部的熱傳遞，由此延遲了大體積的鹽的氨解吸反應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間。此外，與吸附相關(guān)的體積的高度增大可能會導(dǎo)致存儲結(jié)構(gòu)中的裂縫。該存儲結(jié)構(gòu)因此不能夠以令人滿意的方式重新達(dá)到氨飽和。
因此，期望的是提供這樣的存儲結(jié)構(gòu)，該存儲結(jié)構(gòu)能夠既高密度地又可逆地存儲氨而不損壞該結(jié)構(gòu)。
還期望的是提供這樣的存儲結(jié)構(gòu)，該存儲結(jié)構(gòu)具有優(yōu)化的效率，尤其是在熱傳遞方面。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為此，本發(fā)明的主題特別地在于一種用于制造氣體存儲結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括以下步驟：
-在液體中溶解或分散能夠通過吸附存儲所述氣體的鹽，以形成溶液；
-將支撐件插入或浸入溶液中；
-加熱溶液直至液體完全蒸發(fā)，以使鹽在支撐件上堆積、凝結(jié)、或粘結(jié)(agglomération)。
本發(fā)明的存儲結(jié)構(gòu)包括其上固著有所述鹽的支撐件。更具體地說，提出了通過在真空下蒸發(fā)而使鹽沉積在支撐件的全部或局部上。根據(jù)該實(shí)施方式，鹽顆粒不會產(chǎn)生變形，并獲得具有多孔的顆粒結(jié)塊。該顆粒結(jié)塊由此形成鹽層或鹽殼，該鹽層或鹽殼能夠可逆地存儲氨，并具有在氣體吸附階段抵抗鹽顆粒膨脹的非常良好的性能。
支撐件起到骨架的作用。這樣的支撐件可以具有任意的二維或三維形狀。由此，本發(fā)明的方法能夠容易地制造具有復(fù)雜幾何形狀的存儲結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括這樣的步驟：在液體中溶解或分散粉末狀的鹽。該步驟可以例如借助于高速均化器類型的或往復(fù)式的攪拌器來實(shí)施。在一個(gè)具體實(shí)施方式中，實(shí)施接近60℃的放熱溶解。
根據(jù)一個(gè)特別有利的實(shí)施方式，在水或能夠使鹽溶解或懸浮的其它溶劑中溶解粉末狀的鹽。這樣的溶劑可以改善烘干和特殊粘結(jié)劑的添加。該實(shí)施方式簡單且有效。而且，這樣的實(shí)施方式能夠獲得受控的多孔性基質(zhì)。
在另一具體實(shí)施方式中，可以在水或其它溶劑與添加劑的混合物中溶解或分散粉末狀的鹽。例如，該添加劑可以是粘結(jié)劑，例如纖維素和衍生物、微晶纖維素、硬脂酸鎂、明膠、糖、淀粉或諸如pvdf的聚合物，也可以是一種或多種導(dǎo)通填料，例如石墨、碳黑或碳纖維。
根據(jù)本發(fā)明的方法還包括這樣的步驟：將支撐件插入或浸入液體/鹽的混合物(即溶液或分散體)。根據(jù)一個(gè)特別有利的實(shí)施方式，以使得支撐件完全浸沒在溶液中的方式插入支撐件。在一個(gè)具體實(shí)施方式中，讓支撐件自由地處于溶液中。在另一具體實(shí)施方式中，可以使用被配置為用于在溶液中將支撐件保持在預(yù)定位置的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的方法還包括這樣的步驟：加熱溶液。例如在烘箱或在爐子中實(shí)施的(在正常壓強(qiáng)下、在降低的壓強(qiáng)下等)該加熱步驟(或烘干步驟)旨在使得全部液體蒸發(fā)。例如，在該步驟期間實(shí)施的烘干可以在90℃-120℃之間的溫度下以漸進(jìn)的方式實(shí)施。例如，以帶有空氣更新的方式或在能夠連續(xù)工作的水平或豎直爐子中以動(dòng)態(tài)烘干的方式來加熱溶液幾個(gè)小時(shí)。
由此，在加熱步驟結(jié)束時(shí)，獲得固著在支撐件上的干燥的鹽層或鹽殼。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，該支撐件是柵格式的。由此，獲得鹽在支撐件上更好的粘結(jié)。實(shí)際上，鹽滲透該柵格的全部或部分網(wǎng)眼，以鎖固于其上。在一個(gè)具體實(shí)施方式中，柵格可以完全被鹽包裹(即包覆)。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，柵格包括紡織纖維。例如，纖維由熱塑性材料制成。柵格也可以包括碳纖維，以改善熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。
熱塑性材料是指任何熱塑性聚合物(其中包括熱塑性彈性體)及其混合物。術(shù)語“聚合物”既指均聚物也指共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。非限制性地，這樣的共聚物的例子有：無規(guī)則分布共聚物、序列共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
特別地，可以使用聚烯烴、熱塑性聚酯、聚酮、聚酰胺及其共聚物。也可以使用聚合物或共聚物的混合物，同樣也可以使用具有無機(jī)、有機(jī)和/或天然填料的聚合性物質(zhì)的混合物。
例如，柵格可以包括高密度聚乙烯(pehd)纖維。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，柵格包括至少一條金屬絲線和/或碳絲線。該(些)金屬和/或碳絲線可以被用作加熱元件。由此，根據(jù)本發(fā)明的存儲結(jié)構(gòu)可以集成絲線加熱器。這樣的絲線加熱器能夠確保熱量在鹽中良好的擴(kuò)散。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，柵格可以集成紡織纖維和金屬絲線元件。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，柵格包括至少一個(gè)氣體擴(kuò)散管。由此，根據(jù)本發(fā)明的存儲結(jié)構(gòu)可以集成擴(kuò)散器。由此使得氣體在鹽中的擴(kuò)散更便利。
在本發(fā)明中，鹽能夠通過吸附存儲任何類型的氣體。優(yōu)選地，氣體是氨或氫氣。對于存儲氨，堿土氯化物類型的鹽相當(dāng)適合。兩種鹽是特別有利的：氯化鍶(srcl2)和氯化鋇(bacl2)，這是由于當(dāng)所述鹽氨飽和時(shí)具有高壓強(qiáng)和結(jié)晶密度(大約為0.6kgnh3/l)，由此限制了使氨解除吸附所必需提供的能量(對于使bacl2或srcl2從20攝氏度的環(huán)境溫度達(dá)到對應(yīng)于3bar的氨蒸氣壓強(qiáng)的溫度，所需提供的能量分別為5kj/kg和20kj/kg)。其它鹽也是合適的：氯化鈣(cacl2)、氯化鎂(mgcl2)或氯化鎳(nicl2)。
本發(fā)明的主題還在于一種存儲盒，該存儲盒包括一個(gè)或多個(gè)通過如上所述的方法獲得的存儲結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的存儲盒尤其適于被安裝到機(jī)動(dòng)車上。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，按一定形狀成形存儲結(jié)構(gòu)(即實(shí)行切割)，然后將其插入盒中。然后，將例如氨引入盒中，以給存儲結(jié)構(gòu)充裝氨。
在第一實(shí)施例中，在盒中疊置多個(gè)存儲結(jié)構(gòu)。在該第一例子中，每個(gè)存儲結(jié)構(gòu)都包括金屬(或碳)柵格。在該第一例子中，金屬柵格彼此連接并連接到同一供電電源。
在第二實(shí)施例中，在盒中疊置多個(gè)存儲結(jié)構(gòu)。在該第二例子中，每個(gè)存儲結(jié)構(gòu)包括金屬柵格。在該第二例子中，金屬柵格連接到不同的供電電源。
本發(fā)明的主題還在于一種機(jī)動(dòng)車的scr系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)如上所述的存儲盒。