在包括膨胀石墨的多孔材料上通过化学吸附来存储气体的方法
【专利摘要】一种用固相存储气体以便于以气相进行分配的存储方法，其特征在于，存储方法在于，把呈气相的气体引入包含反应混合物的存储容器（1）中，所述反应混合物的表观密度介于40kg/m3和60kg/m3之间并优选约为50kg/m3，并且所述反应混合物由反应物和膨胀的天然石墨组成，该反应混合物和气体为，当反应混合物和气体设置为彼此存在时，发生热化学反应，该热化学反应的作用是气体被反应物吸收和产生固体反应产物；以及相反地，反应混合物和气体发生解吸反应，该解吸反应的作用是在反应物已经吸收了气体时在施加于反应物的加热的作用下，解吸由反应物吸收的气体。
【专利说明】在包括膨胀石墨的多孔材料上通过化学吸附来存储气体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及把通常以液相存储的气体用固相进行存储的方法和设备，以便其以气相进行分配。
【背景技术】
[0002]已经知道为了保证在温度和压力的标准条件下通常为气相的气体的存储，尤其为了保证其运输，对这些气体实施压缩以便使之过渡为液相，因此在同样体积中存储的气体的量大大增加。
[0003]然而，这些气体的呈液相的存储具有各种缺陷。
[0004]第一缺陷是所存储的液相的不稳定性，这使得用户要采取一些预防措施，尤其是在涉及其运输时。
[0005]第二缺陷一方面与液化气体的体积随温度而增大有关，另一方面与存储容器中的压力高并且压力还随温度而增大有关，因此包含液化气体的容器应该结合这些不同的因素，因此使得设计者赋予容器一厚度，该厚度要比容器在如果其容纳仅气相气体时具有的厚度要大得多。
[0006]此外在另一【技术领域】中，存在使用热化学法的冷生产系统，其中反应器与包含液相气体的容器进行受控连通。当反应器和容器连通时，包含在容器中的液化气体气化，这吸收一定热量，导致容器冷却，并且该气体被反应物吸收，因此产生放热化学反应，导致反应器是放热源。一旦反应终止，如果加热反应器中容纳的产物，则释放已被反应物吸收的气体并且该气体然后在容器中冷凝。在某些冷生产系统中使用这样的设备，尤其是在希望部署关于供电电源的操作自治性时。
[0007]本发明提出使用这样的设备的反应器作为气体的存储容器，以便在其中以固体形式储存气体。事实上，已发现，当呈气相的气体全部已经与反应物作用时，得到形成固体化合物的反应产物。
[0008]因此例如，在由氯化锰构成反应物和由氨构成气体的情况下，该热化学反应如下:
[0009]
Mn(NH3)2CI2M(NH3) O Mn(NH3)6Cl2 +6HR
[0010]并且由此获得的固体反应产物是氯化锰的氨化物。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提出一种方法，该方法允许实现把初始呈气相的气体用固相存储，以便允许其的运输，而无需用户采取特别的预防措施，同时保证该气体以气相分配。
[0012]因此本发明的目标是一种用固相存储气体以便于以气相进行分配的存储方法，其特征在于，存储方法在于，把呈气相的气体引入包含反应混合物的存储容器中，所述反应混合物的表观密度介于40kg/m3和60kg/m3之间并优选约为50kg/m3，并且所述反应混合物由反应物和膨胀的天然石墨组成，该反应混合物和气体为，当反应混合物和气体设置为彼此存在时，发生热化学反应，该热化学反应的作用是气体被反应物吸收和产生固体反应产物；以及相反地，反应混合物和气体发生解吸反应，该解吸反应是在反应物已经吸收了气体时在施加于反应物的加热的作用下，解吸由反应物吸收的气体。
[0013]根据本发明，反应混合物优选地呈块的形式。事实上知道，为了使反应物的总量能够与气体相作用，必须使气体能够容易地自由地在反应物的“整体”的内部流动。这就是为什么提出在使用该同一类型热化学反应的冷生产技术中使用允许增加反应物的渗透性的基质粘合剂。该基质粘合剂还具有良好的导热性，这将允许基质粘合剂向外部释放出由热化学反应产生的热量，否则反应有可能在完成之前被阻止。
[0014]此外，由反应物和基质粘合剂构成的反应混合物尤其具有反应物的质量方面的比率介于85%和96%之间并优选约为94%。
[0015]在本发明的一实施变型中，要存储的气体呈液相，并且该液相的气体在被引入存储容器中之前经受汽化步骤。
[0016]气体可优选地由氨，甲胺或氢构成，并且反应物可尤其由碱性盐、碱土盐、金属盐或由它们的混合物构成。因此可以尤其使用氯化锰、氯化钙、氯化钡或使用它们的混合物。
[0017]本发明的目标还有一种用固相存储气体以便于以气相进行分配的存储设备，其特征在于，所述存储设备包括存储容器，该存储容器包含由反应物和膨胀的天然石墨组成的反应混合物，该反应混合物的表观密度介于40kg/m3和60kg/m3之间并优选约为50kg/m3,该反应混合物和气体为，当反应混合物和气体设置为彼此存在时，发生热化学反应，该热化学反应的作用是气体被反应物吸收和产生固体反应产物；以及相反地，反应混合物和气体发生解吸反应，该解吸反应是在反应物已经吸收了气体时在施加于反应物的加热的作用下，解吸由反应物吸收的气体。
[0018]本发明尤其有利之处在于存储容器中的压力比要存储的气体的饱和蒸汽压力小得多，换句话说，比包含以液化形式的同一气体的容器中存在的压力小得多。因此发现在根据本发明的方法在其中存储有氨的容器中，在45°C的存储压力是7. 3 X IO5Pa,而在包含在同样温度下的液相氨的容器中压力是18. 2 X IO5Pa0
[0019]在这些条件下，理解本发明允许很大程度地简化存储容器的结构，和减小存储容器的壁的厚度，这同时体现为重量和成本的明显降低。
[0020]此外，所存储的气体的量和体积几乎无关于存储温度，这在气体的存储容器被带到温度容易很大程度地改变的条件中时是特别有利的。
[0021]此外，运输既不需要预防措施也不需要特别注意，这当然大大方便了运输。
[0022]最后，与包含液相气体的和在其内的连接器应该分布在容器的非常精确的区域中以便避免呈液相的气体离开的容器相反，根据本发明的存储容器能够布置其位置完全自由的连通器。
[0023]本发明在必须把气体，如氨，在小重量和体积的货柜中的受限体积中存储的应用中特别有利。因此，在机动车领域中，本发明允许把通常在消除排放气体污染中使用的氨用固相存储和根据需要并以简单的方式通过由热化学系统的反应器的可控加热激活逆热化学反应，将氨以气相释放。【专利附图】
【附图说明】
[0024]参照附图，下文将描述本发明的作为非限定性示例的一实施方式，在附图中:
[0025]一图1是根据本发明的存储容器的纵向的直径剖面示意图，
[0026]一图2是根据本发明的存储容器的实施变型的局部纵向的直径剖面示意图，
[0027]—图3是温度压力图，其示出在存储容器的第一填充方式中使用的氨的状态变化曲线和氯化钡的分解的曲线，
[0028]一图4是填充设施的示意图，
[0029]一图5是温度压力图，其示出在存储容器的第二填充方式中使用的氨的状态变化曲线和氯化钡的分解的曲线，
[0030]一图6和图7是根据本发明的存储容器的两个实施变型的纵向的直径剖面示意图。
【具体实施方式】
[0031]在本发明的当前实施例中，期望把氨气存储在容器中。
[0032]为此，首先在存储容器中设置反应物，在此情况中是氯化钡，该反应物能够与氨发生反应并且根据以下反应产生固体反应产物:
[0033]
【权利要求】
1.一种用固相存储气体以便于以气相进行分配的存储方法，其特征在于，存储方法在于，把呈气相的气体引入包含反应混合物的存储容器（1)中，所述反应混合物的表观密度介于40kg/m3和60kg/m3之间并优选约为50kg/m3，并且所述反应混合物由反应物和膨胀的天然石墨组成，该反应混合物和气体为，当反应混合物和气体设置为彼此存在时，发生热化学反应，该热化学反应的作用是气体被反应物吸收和产生固体反应产物；以及相反地，反应混合物和气体发生解吸反应，该解吸反应是在反应物已经吸收了气体时在施加于反应物的加热的作用下，解吸由反应物吸收的气体。
2.根据权利要求1所述的存储方法，其特征在于，使用这样的反应混合物（3):反应物在反应混合物中的质量方面的比率介于85%和96%之间并优选约为94%。
3.根据权利要求1或2所述的存储方法，其中要存储的气体呈液相，其特征在于，该液相的气体在被引入存储容器中之前经受汽化步骤。
4.一种用固相存储气体以便于以气相进行分配的存储设备，其特征在于，所述存储设备包括存储容器，该存储容器包含由反应物和膨胀的天然石墨组成的反应混合物，该反应混合物的表观密度介于40kg/m3和60kg/m3之间并优选约为50kg/m3,该反应混合物和气体为，当反应混合物和气体设置为彼此存在时，发生热化学反应，该热化学反应的作用是气体被反应物吸收和产生固体反应产物；以及相反地，反应混合物和气体发生解吸反应，该解吸反应是在反应物已经吸收了气体时在施加于反应物的加热的作用下，解吸由反应物吸收的气体。
5.根据权利要求4所述的存储设备，其特征在于，反应物在反应混合物中的质量方面的比率介于85%和96%之间并优选约为94%。
6.根据权利要求4或5所述的存储设备，其特征在于，反应混合物呈块的形式。
7.根据权利要求4至6之一所述的存储设备，其特征在于，气体由氨，和/或甲胺和/或氢构成。
8.根据权利要求4至7中之一所述的存储设备，其特征在于，反应物尤其由碱性盐，和/或碱土盐，和/或金属盐构成。
9.根据权利要求8所述的存储设备，其特征在于，反应物由氯化锰和/或氯化钡，和/或氯化钙构成。
【文档编号】F17C11/00GK103842710SQ201280047107
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2011年8月12日
【发明者】F·金德贝泰, L·里戈 申请人:科尔德维公司