包括冲击吸收装置的存储通过吸附而被存储的气体的储箱的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于存储气体的储箱。
[0002] 更具体地，本发明涉及一种能够用于安装在机动车上的去除污染或能量存储系统 中的储箱。
[0003] 本发明尤其地但不限于适用于氨或氢气的存储。更具一般性地，本发明适用于任 何类型的能够通过在化合物上的吸附来存储的气体。
【背景技术】
[0004] 在本文档的以下部分中描述了用于存储氨的储箱的具体情况。氨例如被用于注入 到车辆的排放线中以减少排放气体中的氮氧化物（NOx)的量。当然，本发明适用于任何其 他类型的气体，尤其是氢气。
[0005] 存在于车辆、尤其是柴油车辆的排放气体中的氮氧化物能够通过选择性催化还原 (通常称为"SelectiveCatalyticReduction"，缩写为SCR)技术来去除。根据该技术，在 催化剂的上游处将一定剂量的氨（NH3)或氨前驱物注入到排放线中，还原反应发生于催化 剂处。目前，氨通过前驱物（一般是尿素水溶液）的热分解来产生。标准化尿素溶液（例 如以商品名Adblue?销售的32. 5%尿素共晶体水溶液）的车载存储、输配和定量系统同 样已经投放到市场上。
[0006] 另一技术在于通过在盐上的吸附来存储氨，该盐最通常是碱土金属氯化物。一般 在该情况下，存储系统包括储箱，该储箱包括一个或多个被设计为包裹盐的蜂巢。
[0007] "蜂巢"指的是限定至少一个用于容纳盐的内体积的内室或空腔。
[0008] 存储系统还包括配置为加热容纳在每个蜂巢中的盐的加热设备。由此，通过加热 盐来释放氨。
[0009] 已知多种类型的用于通过吸附来存储氨（或氢气）的储箱。这些已知储箱一般使 用单一材料、双材料、多材料或复合材料的蜂巢。
[0010] -般性地，期望这些蜂巢具有对于氨（或氢气）的渗透性小，良好的抗压强度，以 及良好的抗冲击强度。
[0011] 越来越追求减小储箱的重量。一种解决方案可以在于减小蜂巢的厚度。然而，在 减小这些蜂巢的厚度的同时减小了储箱的抗冲击强度。
[0012] 因此，期望提供一种具有渗透性小、良好的抗压强度和良好的抗冲击强度的重量 小的储箱。
[0013] 还期望提供易于制造并且制造成本低的这样的储箱。
[0014] 还期望提供尤其适于通过吸附来存储氨或氢气的这样的储箱。
【发明内容】
[0015] 在本发明的一个具体实施例中，提出了一种用于存储气体的储箱，该气体通过在 化合物上的吸附来存储，该储箱包括至少一个能够容纳该化合物的蜂巢。所述至少一个蜂 巢包括冲击吸收装置。
[0016]本发明的蜂巢尤其适合于存储化合物（也称为反应基质（matriceinactive))， 优选地为固体，其上通过吸附（优选地通过化学吸附）而固定有气体（氨、氢气等）。在氨 的情况下，该化合物一般是碱金属、碱土金属或过渡金属的氯化物。该化合物可以处于粉末 状态或呈粒料的形式。该化合物优选地为碱土金属氯化物，并特别优选地为Mg、Ba或Sr的 氯化物。对于氢气的情况，该化合物可以例如是与其他元素、例如镁（Mg)、锂（Li)、钠（Na) 或铝（A1)结合的硼（B，非金属）。与钾（K)、镍（Ni)或氯（Cl)的组合也是合适的。
[0017] 例如，本发明的蜂巢可以是单一材料、双材料、多材料或复合材料、金属、塑料或它 们的组合。
[0018] 在一个优选的实施例中，本发明的蜂巢是单一材料（例如塑料）的。由此，原理在 于给蜂巢配备冲击吸收装置，以能够在保证良好的抗冲击强度的同时减小蜂巢的厚度。换 句话说，符合本发明的冲击吸收装置能够补偿由于蜂巢厚度减小所导致的抗冲击强度的减 损。实际上，冲击吸收装置的尺寸被设计好并安装在蜂巢上和/或蜂巢内部，以使得为蜂巢 提供保护和有效缓冲的界面，尤其是在储箱的冲击或撞击的情况下。
[0019] 通过给蜂巢配备冲击吸收装置，这些蜂巢的厚度能够减小。例如，本发明的储箱可 以包括复合材料的蜂巢（例如由填充玻璃纤维的聚邻苯二甲酰胺制成）。优选地，如在本说 明下文中可见，冲击吸收装置由重量小的材料制成。由此，本发明的储箱不仅受益于传统储 箱的优点（化学兼容性、渗透性小和良好的抗压强度），而且该储箱还更轻（借助于其蜂巢 的厚度减小）。
[0020] 符合本发明的冲击吸收装置可以例如通过弹性甚至塑性变形来吸收冲击能量。
[0021] 冲击吸收装置可以具有任意形式。
[0022] 在一个具体的实施例中，冲击吸收装置可以为二维拉胀（aux6tique)结构，例如 三角形结构、梯形或正弦形结构。在该实施例中，二维结构（构成冲击吸收装置）可以例如 分布在蜂巢外表面的不同点处。这些二维结构的分布图可以例如通过仿真来确定。
[0023] 在另一具体实施例中，冲击吸收装置可以是三维拉胀结构，例如卷绕在圆柱形表 面上的二维结构。此外，这些拉胀结构可以是连续或不连续的（包括开孔）。
[0024] 拉胀结构为人所熟知。在例如以下文献中说明了这种结构：Choi,J.B.和 Lakes，R.S.，"具有负泊松比的聚合物多孔材料的非线性特性"，《材料科学期刊》， 27, 4678-4684(1992) ;Choi，J.B.和Lakes,R.S.，"负泊松比泡沫的泊松比的非线性分析"， 《复合材料期刊》，29,（1)，113-128,（1995) ;Dong，L和Lakes,R.S.，"黏弹性弹性体泡沫的 泊松比的频率依赖性"，《多孔聚合物》，30,277-285，（2011);6代 &代8,6.1，6代65 4丄.， LakesR.S?和Rouxel，T.，"泊松比和现代材料"，《自然材料》，10,823-83711月（2011)。
[0025] 在另一具体实施例中，冲击吸收装置的形式可以是保护壳（或层）。保护壳（构成 冲击吸收装置）可以配置为覆盖蜂巢的整个或一部分。保护壳的形状和尺寸优选地适于能 够贴合蜂巢的外表面。在一个具体实施例中，保护壳的形式可以是在其中插入蜂巢的弹性 的套（管、壳或罩）。
[0026] 有利地，冲击吸收装置由塑料制成。热塑性聚合物材料在本发明的范围内提供了 良好的结果，尤其是由于重量、机械和化学强度、便于实施（这允许获得复杂的形状）的优 点。
[0027] 特别地，可以使用热固性、热塑性或弹性体材料。
[0028] 在热塑性材料中，聚乙烯和聚丙烯特别有利。
[0029] 这些塑料制成的冲击吸收装置可以（例如机械地或化学地）粘附或不粘附在蜂巢 结构上。粘附能够在保证整体更好的密封性的同时进一步增大抗冲击强度。
[0030] 使用聚乙稀已经获得了良好的结果。例如，由聚乙稀制成的厚度大约为2mm至6mm 的保护壳非常适合厚度大约为〇. 2mm至0. 5mm的单一材料（例如金属）的蜂巢。
[0031] 在另一具体实施例中，可以使用凝胶和硅酮制成的材料。
[0032] 在另一具体实施例中，冲击吸收装置可以至少部分地用聚氨酯泡沫来实现。
[0033] 在另一具体实施例中，冲击吸收装置还可以基于泡沫铝来实现。
[0034] 优选地，冲击吸收装置通过包覆成型安装在蜂巢上。通过包覆成型来制造本发明 的储箱是特别有利的，因为它简单而经济。包覆成型使得冲击吸收装置以完全密封的方式 组装在蜂巢的外部周边上。此外，可以通过仅实施一次同样的包覆成型操作来给一组蜂巢 配备冲击吸收装置。
[0035] 替代地，还可以考虑布置由聚烯烃构成的粘附性聚合层，其中所述聚烯烃经过功 能化处理，以使其具有极性并因此能够粘附在蜂巢上。
[0036] 在一个具体实施例中，可以借助于经过功能化处理的聚乙烯或聚丙烯层，该功能 化处理借助于例如丙烯酸酯和马来酸酐的极化特性。作为示例，可以使用接枝马来酸酐的 聚丙烯或PEHD(例如：由Addcomp公司销售的PRIEX)。
[0037] 当然，可以使用其他组装技术，例如卡接、螺接、粘接等技术。
[0038] 有利地，冲击吸收装置的形状和/或其实施方式和/或其组装方式使得冲击吸收 装置能够被用作组件的支撑。
[0039] 本发明的储箱可以用于被安装在机动车上的去除污染或能量存储的系统。一般性 地，这种系统包括功能组件和/或液压组件，例如歧管（用于将流体引向确定的点的管道组 合）。
[0040] 在一个有利的实施例中，歧管可以容置（或成型）在冲击吸收装置中。
[0041] 在另一有利的实施例中，本发明的储箱包括一组蜂巢和保证蜂巢之间联通的管道 网。该管道网可以容置（或成型）在冲击吸收装置中。
[0042] 可以添加呈肋条或插件形式的增强件，以改善蜂巢的抗压强度和机械强度。有利 地，这些增强件可以模制在冲击吸收装置中。
[0043] 例如，玻璃纤维或碳纤维的织物或金属网格可以容置在冲击吸收装置的内部。
[0044] 在一个有利的实施例中，本发明的储箱包括一个或多个加热元件和/或相变材 料（MCP)。特别地，可以用已知的加热丝、正温度系数（英文为"positivetemperature coefficient"，缩写为PTC)类型的热敏电阻或柔性加热器来加热容纳在每个蜂巢中的化 合物。
[0045] 使用加热（和/或冷却）元件或相变材料能够稳定包含在蜂巢中的反应物的温 度，并由此确保稳定地产生氨。并且，在蜂巢之间使用差异化加热和/或相对不同的量的相 变材料能够使某些蜂巢缺乏或富含氨；例如，当系统停止（例如在车辆停止之后）时，在冷 却地更快的蜂巢（例如包含很少或不包含相变材料）中氨的含量会以不利于冷却地更慢的 蜂巢（例如包含很多相变材料）的方式增大。这对于确保在车辆停止之后再快速地提供氨 是特别有利的，例如在此时通过优选地激活富含氨的蜂巢。
[0046] 例如，加热元件可以布置在蜂巢的外部。
[0047] 通过在蜂巢之上包覆成型塑料保护层（构成冲击吸收装置），该保护层使加热元 件平铺并牢固地保持（在回缩之后）在蜂巢上。由此，该组装能够确保加热元件与蜂巢之 间永久的接触，并因此改善加热元件与存储在蜂巢中的化合物之间的热交换。塑料保护层 (构成冲击吸收装置）还能够使蜂巢和加热元件与外部热隔离。
[0048] 有利地，冲击吸收装置包括能够