包括多孔固體的一體式成形體的儲存容器制造技術

本發明專利技術涉及一種包括多孔固體的成形體(3)的儲存容器(1)，其中儲存容器(1)包括壁(5)，該壁具有包括至少一個入口(9)的區段(7)，其中儲存容器(1)具有中心軸線(11)，并且中心軸線(11)是儲存容器(1)的縱向軸線和/或其垂直于所述至少一個入口(9)的橫截面，其中成形體(3)占據儲存容器(1)的內部體積(13)的至少85％，并且成形體(3)包括在關于儲存容器(1)的中心軸線(11)成軸向的軸向方向(17)上的開口(19)，其中開口(19)從成形體(3)的第一端(21)延伸到成形體(3)的相對的第二端(23)，并且其中儲存容器(1)恰好包括一體形成的一個成形體(3)。本發明專利技術還涉及成形體和成形體的用途。

Storage container comprising integrally formed bodies of porous solids

\u672c\u53d1\u660e\u6d89\u53ca\u4e00\u79cd\u5305\u62ec\u591a\u5b54\u56fa\u4f53\u7684\u6210\u5f62\u4f53(3)\u7684\u50a8\u5b58\u5bb9\u5668(1)\uff0c\u5176\u4e2d\u50a8\u5b58\u5bb9\u5668(1)\u5305\u62ec\u58c1(5)\uff0c\u8be5\u58c1\u5177\u6709\u5305\u62ec\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u5165\u53e3(9)\u7684\u533a\u6bb5(7)\uff0c\u5176\u4e2d\u50a8\u5b58\u5bb9\u5668(1)\u5177\u6709\u4e2d\u5fc3\u8f74\u7ebf(11)\uff0c\u5e76\u4e14\u4e2d\u5fc3\u8f74\u7ebf(11)\u662f\u50a8\u5b58\u5bb9\u5668(1)\u7684\u7eb5\u5411\u8f74\u7ebf\u548c/\u6216\u5176\u5782\u76f4\u4e8e\u6240\u8ff0\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u5165\u53e3(9)\u7684\u6a2a\u622a\u9762\uff0c\u5176\u4e2d\u6210\u5f62\u4f53(3)\u5360\u636e\u50a8\u5b58\u5bb9\u5668(1)\u7684\u5185\u90e8\u4f53\u79ef(13)\u7684\u81f3\u5c1185\uff05\uff0c\u5e76\u4e14\u6210\u5f62\u4f53(3)\u5305\u62ec\u5728\u5173\u4e8e\u50a8\u5b58\u5bb9\u5668(1)\u7684\u4e2d\u5fc3\u8f74\u7ebf(11)\u6210\u8f74\u5411\u7684\u8f74\u5411\u65b9\u5411(17)\u4e0a\u7684\u5f00\u53e3(19)\uff0c\u5176\u4e2d\u5f00\u53e3(19)\u4ece\u6210\u5f62\u4f53(3)\u7684\u7b2c\u4e00\u7aef(21)\u5ef6\u4f38\u5230\u6210\u5f62\u4f53(3)\u7684\u76f8\u5bf9\u7684\u7b2c\u4e8c\u7aef(23)\uff0c\u5e76\u4e14\u5176\u4e2d\u50a8\u5b58\u5bb9\u5668(1)\u6070\u597d\u5305\u62ec\u4e00\u4f53\u5f62\u6210\u7684\u4e00\u4e2a\u6210\u5f62\u4f53(3)\u3002 The invention also relates to the use of shaped bodies and forming bodies.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】包括多孔固體的一體式成形體的儲存容器
本專利技術涉及包括多孔固體的成形體的儲存容器。本專利技術還涉及成形體和該成形體的用途。
技術介紹
由于石油資源日益稀缺，正在對用于運行內燃機或燃料電池的非傳統燃料，如甲烷、乙醇或氫開展越來越多的研究。為此目的，車輛包括用于保持燃料儲備的儲存容器。為了在固定和移動應用中儲存氣體，將氣體儲存在壓力容器中，通常稱為壓縮天然氣(CNG)技術，或將氣體儲存在吸附儲存室(sorptionstore)，通常稱為吸附天然氣(ANG)技術。吸附儲存室也被稱為ANG罐。ANG有潛力替代諸如車輛等移動儲存應用中的壓縮天然氣CNG。在ANG應用中，將多孔固體包裝在儲存容器中以增加儲存密度，從而能夠以相同的容量進行低壓運行。吸附、覆蓋吸附和吸收是放熱過程。任何吸附或解吸伴隨著ANG儲存系統的溫度變化。吸附熱對填充循環和放電循環期間的性能都有不利影響。在填充循環期間可能會發生高達80℃的溫度升高。填充循環通常將在至少用于移動應用的燃料站進行，在所述燃料站可以去除釋放的吸附熱。與填充循環相反，放電速率由解吸的能量需求決定。填充時間不能大幅度變化，以緩解在使用ANG儲存容器期間的冷卻的影響。這樣的儲存容器特別包括吸附有氣體的、具有大的內表面積的吸附劑介質。氣體通過吸附儲存在吸附劑介質上、在吸附劑介質的單個顆粒之間的腔中和在容器的未填充吸附劑介質的部分中。供選擇地或另外，氣體可以被吸附介質吸收。填充的儲存容器可以是加壓的和不加壓的。適合的容器的選擇取決于施加的最大壓力。儲存壓力越高，每體積可以儲存越多的氣體。吸附描述了將氣態或液態流體的原子或分子附著到固體材料的表面上，所述固體材料也稱為吸附劑介質、吸附劑(adsorbent)、吸附物(adsorber)、吸收劑或吸附介質。由吸附的氣體或液體的質量與固體質量的比率限定的固體的吸附能力強烈地取決于溫度，并隨溫度升高而降低。為了最大限度地利用儲存空間，必須考慮在填充過程中在儲存容器中建立的溫度曲線。有效的吸附允許減少填充時間，因為相同量的氣體可以在較短的時間段內儲存。因此，當可用的填充時間有限時，可以增加最大量的儲存氣體。在用氣體填充儲存容器的過程中，兩個原因與容器中的溫度升高相關。這些是由于氣體的壓縮產生的熱和由于放熱吸附釋放的熱。產生的熱的量直接取決于吸附的氣體的量。吸附劑介質吸附的氣體越多，釋放的熱量就越多。并且隨著固體上氣體的吸附量的增加，被定義為每單位時間吸附的氣體量的吸附速率降低。反過來，解吸附是吸熱過程，當從儲存容器中取得氣體時，必須提供熱。因此，當使用具有吸附劑介質的儲存容器時，熱管理非常重要。由于其大的表面積，特別地，金屬有機骨架材料(MOF)對于在氣體儲存中的應用是有意義的。有利地，將粉狀材料加工成致密的成形體。這些可以更方便，特別是以更安全的方式處理。成形體允許更好地利用裝置或容器中可用的體積并減少壓降。成形體成功使用的前提條件首先是具有高吸附能力、足夠的熱穩定性和機械穩定性以及高耐磨性。US2009/0229555A1公開了一種用于吸收氣體的儲存系統，其包括在儲存罐中的多個壓塊(briquette)單元。每個壓塊可以包括與壓縮氣體吸收顆粒物質相關的襯墊或開放容器。該儲存系統設置用于供應或去除熱的機構。熱傳遞機構包括用于輸送氣體和/或流體的通道。這些通道可以通過壓塊單元。US8,100,151B2描述了以預定長度的多邊形或曲線形狀提供的氣體吸收介質。另外，提供了一種吸熱劑介質，其允許在填充期間從吸收劑到罐的外部的改善的熱傳遞。沿著燃料罐的徑向或縱向軸線安裝六角形管。其中具有氣體吸附劑介質的管與相鄰空間(例如，也是類似形狀的管)以預定的相互關系安裝，其中所述相鄰空間是開放的或填充有吸熱劑介質。設置開放空間以允許在由蜂窩組件占據的罐的整個內部體積內的氣體循環。中央換熱器顯示在罐內部。吸附劑和間隔管的組件可以形成多個盤，所述間隔管是開放的或填充有吸熱劑介質。Peng等人,JournaloftheAmericanChemicalSociety(2013),135(32),11887至11894頁，公開了金屬有機骨架材料，其被壓縮成晶片形狀以增加堆積密度。從現有技術中已知的儲存容器和成形體沒有針對儲存容器內部的最大儲存容量和有效的熱傳遞充分優化。在解決熱傳遞的情況下，儲存容器的內部體積的大部分被另外的設備占據，例如熱交換器，這導致額外的重量和能量消耗以及更高的構建成本。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種儲存容器和成形體，其能夠實現最大的儲存容量，合理的熱傳遞性能，因此能夠實現有效的填充過程。此外，應該減小成形體和儲存容器的生產以及成形體在儲存容器中的組裝所需的工作量。該目的是通過包括多孔固體的成形體的儲存容器實現的，其中所述儲存容器包括壁，該壁具有包括至少一個入口的區段，其中所述儲存容器具有中心軸線，并且所述中心軸線是儲存容器的縱向軸線和/或該中心軸線垂直于所述至少一個入口的橫截面，其中所述成形體占據所述儲存容器的內部體積的至少85％，優選地至少90％，更優選地至少93％和最優選地至少95％，并且所述成形體包括在參考儲存容器的中心軸線定義的軸向方向上的開孔，其中所述開孔從成形體的第一端延伸到成形體的相對的第二端，并且其中所述儲存容器恰好包括一體形成的一個成形體。借助本專利技術，儲存容器的內部體積被最大限度地用于設置多孔固體，以便儲存最大量的氣體，但是在儲存容器中仍然可以有所需的氣體流動。成形體的生產和設置被簡化。成形體的尺寸對應于儲存容器的尺寸。成形體被開孔完全貫穿，所述開孔優選地位于儲存容器的所述至少一個入口的延長范圍(prolongation)中。因此，進入儲存容器并到達成形體的氣體可以進一步從成形體的第一端引入儲存容器和成形體，到達成形體的相對的第二端。成形體，也可以稱為整料(monolith)，是由多孔固體一體制成的。成形體的形式僅由多孔固體構成，優選地在儲存容器中不需要另外的容器、殼體、外罩或封套來收集多孔材料。通常，將粉狀形式的多孔固體壓制成成形體的形式。在本專利技術的上下文中，儲存容器的內部體積是指由儲存容器的壁包圍的體積。當由成形體占據的內部體積的比例較高時，可以在儲存容器中設置更多的多孔固體用于吸附氣體。設置根據本專利技術的儲存容器來儲存氣體，其優選地用作燃料。氣體通過所述至少一個入口送入儲存容器中。在填充過程中，儲存容器內的氣體被壓縮并吸收到多孔固體上或多孔固體中。壓縮和吸附產生熱，因此氣體、儲存容器和成形體升溫。儲存容器內的溫度分布取決于成形體中和成形體周圍的流動條件和熱傳遞條件。在一個優選的實施方案中，成形體包括在軸向方向上的中空通道，并且每個中空通道的橫截面區域/面積小于所述開口的橫截面區域/面積。中空通道的內徑優選地在0.5mm至3mm的范圍內。優選地，為了在填充過程期間有合理的壓降，所有中空通道的橫截面區域/面積的總和比所述至少一個入口的橫截面區域/面積小或大的幅度低于20％，更優選地低于10％和最優選地低于5％。相鄰中空通道的橫截面區域的兩個外周之間的最短距離小于2cm，更優選地在0.8cm至1.2cm的范圍內，最優選為1cm。中空通道可以在成形體上以彼此相等的距離均勻分布。通常，每個圖案都是可能的，例如同心圓。借本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種包括多孔固體的成形體(3)的儲存容器(1)，其中所述儲存容器(1)包括壁(5)，所述壁具有包括至少一個入口(9)的區段(7)，其中所述儲存容器(1)具有中心軸線(11)，并且所述中心軸線(11)是所述儲存容器(1)的縱向軸線和/或所述中心軸線垂直于所述至少一個入口(9)的橫截面，其中所述成形體(3)占據所述儲存容器(1)的內部體積(13)的至少85％，并且所述成形體(3)包括開孔(19)，所述開孔在參考儲存容器(1)的中心軸線(11)定義的軸向方向(17)上，其中所述開孔(19)從成形體(3)的第一端(21)延伸到成形體(3)的相對的第二端(23)，并且其中所述儲存容器(1)恰好包括一體形成的一個成形體(3)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.11.11 US 62/077,9341.一種包括多孔固體的成形體(3)的儲存容器(1)，其中所述儲存容器(1)包括壁(5)，所述壁具有包括至少一個入口(9)的區段(7)，其中所述儲存容器(1)具有中心軸線(11)，并且所述中心軸線(11)是所述儲存容器(1)的縱向軸線和/或所述中心軸線垂直于所述至少一個入口(9)的橫截面，其中所述成形體(3)占據所述儲存容器(1)的內部體積(13)的至少85％，并且所述成形體(3)包括開孔(19)，所述開孔在參考儲存容器(1)的中心軸線(11)定義的軸向方向(17)上，其中所述開孔(19)從成形體(3)的第一端(21)延伸到成形體(3)的相對的第二端(23)，并且其中所述儲存容器(1)恰好包括一體形成的一個成形體(3)。2.根據權利要求1所述的儲存容器，其中所述成形體(3)包括在軸向方向(17)上的中空通道(15)，并且每個中空通道(15)的橫截面區域(25)小于所述開孔(19)的橫截面區域(27)。3.根據權利要求1或2所述的儲存容器，其中所述中空通道(15)的內徑(31)在0.5mm至3mm的范圍內。4.根據權利要求1至3中任一項所述的儲存容器，其中所有中空通道(15)的橫截面區域(25)的總和比所述至少一個入口(9)的橫截面區域小或大不到20％。5.根據權利要求1至4中任一項所述的儲存容器，其中相鄰中空通道(15)的橫截面區域(25)的兩個外周之間的最短距離(33)小于2cm。6.根據權利要求1至5中任一項所述的儲存容器，其中所述儲存容器(1)包括至少一個出口(35)，并且所述至少一個入口(9)和所述至少一個出口(35)都設置在所述儲存容器(1)的所述壁(5)的相同區段(7)中。7.根據權利要求1至6中任一項所述的儲存容器，其中在儲存容器(1)的壁(5)與成形體(3)的面朝軸向方向(17)并且背朝所述至少一個入口(9)的端面(45)之間設有沒有成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·維克特，S·馬克思，U·穆勒，L·阿諾德，A·拉克，J·蘭什，W·多蘭，M·圣塔瑪莉亞，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：發明
國別省市：德國,DE