用于吸附存储器的填充装置和吸附存储器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种吸附存储器或吸附器。
【背景技术】
[0002] 吸附天然气(ANG)具有取代移动存储应用、例如汽车中的压缩天然气的潜力。但是 大量研究工作一直致力于ANG，很少有研究评估吸附热对系统性能的影响。反过来，在ANG应 用中，微粉状固体如活性炭被装在一个容器中W增加存储密度，使得能够通过相同的容量 来进行较低压力的操作。吸附是放热过程。任何吸附或解吸都伴随ANG存储系统的溫度变 化。吸附热在填充及释放循环过程中都会对性能产生不利的影响。填充周期内可发生高达 80°C的升溫。填充周期通常在所释放的吸附热可被移除的燃料站进行，至少对于汽车应用 来说是运样。与填充周期相反，释放速率由应用程序的能量需求决定。该填充时间不能大幅 度变化W减轻对使用ANG存储容器过程中的冷却的影响。包括更多硬件W在汽车应用中缓 和溫度也是不可行的。
[0003] US 2007/180998 Al设及一种利用高度多孔的气体存储材料的最佳吸附和解吸气 体的设备。公开了一种用于分别在吸附过程中吸附气体和在解吸过程中解吸气体的设备。 一种管件配备有多孔的侧壁，并且在每一端有密封连接的端部接头被连接到侧壁上。颗粒 状多孔气体存储材料位于所述管内，其中，所述多孔性可W阻止材料，但允许气体从中通 过。来自多孔管、加热盘管或位于所述管内的热交换器的所选气体可W为解吸过程提供热 量，并且所选气体或热交换器可W在吸附过程中提供冷却。
[0004] US 2008/0290645 Al设及安装在高压储箱中的成形吸收/吸附介质。W预定长度 提供或W填充有气体吸收介质、具有多边形或曲线形且优选为蜂窝形(六边形)横截面形状 的预定长度提供适于气体或热的吸收介质。六边形管可W沿着燃料储箱的径向或纵向轴线 进行安装。介质和/或介质管在储箱制造过程中安装，并包括限定的物理和气体循环关系W 用于维持其中具有气体吸收介质的延伸的管与开放的或填充有热吸收介质的相似形状的 相邻空间的预定的相互关系。
[000引 WO 2009/071436 Al设及用于存储气态控的方法。气态控存储在吸附容器中。当吸 附容器已满时，所存储的控的溫度低于室溫且高于控的挥发溫度。运种解决方案还设及一 种用于存储气态控的装置，该装置包括与相对于周围环境隔离的吸附容器。吸附容器包含 沸石、活性炭或金属有机骨架的合成物。
[0006] US 2009/0261107 Al设及具有气体储箱的机动车辆。公开了由燃料电池系统和/ 或内燃机供给动力并具有填充有气态燃料、特别是天然气或氨气的至少一个气体储箱的车 辆，其中，金属有机骨架(MOF)布置在气体储箱的内部作为用于保持燃料的存储材料。车辆 中可W获得比较高的存储密度和/或用于行李或负载的足够的空间。运根据US 2009/ 0261107 Al实现，其中，包括金属有机骨架(MOF)的气体储箱被实施为用于在压力下储存气 态燃料的压缩气体储箱。
[0007] US 2012/0308944 Al公开了一种制造用于气体发生器的多孔管道W及气体发生 器的方法。公开了一种制造用于气体发生器的多孔管道的方法，该方法包括用板状构件形 成封闭底部的管状构件的管状构件成型步骤，所述步骤通过使用杆状构件和模具压制成型 来进行。随后进行冲孔步骤，将模忍插入管状构件代替杆状构件一-模忍在与其轴向相交 的方向上包括一个或多个通孔，并且使用与每个通孔位置对准的冲孔构件冲穿在管状构件 成型步骤中形成的管状构件，W形成一对或多对相对的冲孔。成对的冲孔之间的距离分别 是选自3mm至IOmm的任何值。
[0008] 在现有技术的方案中产生了问题，其由吸附容器如ANG储箱的大致水平的安装引 起。例如，由于所产生的吸附热，吸附容器变热，运降低了颗粒状吸附材料的导热率，导致金 属有机骨架(MOF)的粒料的容量下降。在US 2007/180998 Al中公开的或根据US 2012/ 0308944 Al的有意穿孔的管道在溫度流体动力学的不均匀分配方面由于重力和由于热与 冷的气体之间的密度差异而不同。热气体倾向于在垂直方向上移动到吸附容器的顶部，而 较冷的气体倾向于（由于重力及其较高的密度而)移动到吸附容器的底部。
[0009] 由于在本技术领域中遇到的问题，本发明的目的是通过ANG存储器产生流体动力 学的均匀分布，运大致降低了（特别是用于车辆使用的)吸附容器的填充周期所需的填充时 间。
【发明内容】
[0010] 由于在本技术领域中遇到的问题，本发明的目的是通过ANG存储器产生流体动力 学的均匀分布，运大致降低了（特别是用于车辆使用的)吸附容器的填充周期所需的填充时 间。
[0011] 根据本发明，一种用于吸附存储器的填充装置一一所述吸附存储器容纳有至少一 种吸附介质、例如金属有机骨架(MOF)-一为管状并具有限定中空内部的罩，所述填充装置 包括位于所述罩内的孔口，所述吸附存储器大致水平地安装，其中，所述孔口可布置在填充 装置的上部。可替代地，所述孔口布置在所述填充装置的周向上，但是在所述填充装置的底 部留出没有孔口的区域，例如所述填充装置的罩的周边的30°至最多180°、优选约120°的角 度内。运些角度可W根据所述至少一种吸附介质的孔隙率来变化。孔隙率被定义成在粒料 形状的至少一种吸附介质之间的空隙空间与吸附存储器的总的中空内部空间之间的比例。
[0012] 利用所述罩，所述填充装置沿轴向延伸通过所述吸附容器。
[0013] 因为只有所述填充装置的上部设置有孔口 W及所述填充装置的周边的下部罩30° 至180°、优选120°的角度内封闭，没有控类气体、例如甲烧(CH4)或另一天然气体的射流朝 向布置成大致水平的ANG吸附存储器的底部喷射。射流仅被喷射到所述ANG吸附存储器的内 部的上部，从而，实现了 ANG吸附存储器的内部存在的所述吸附材料如MOF内的均匀的溫度 分布。根据本发明的解决方案的主要效果是MOF粒料从其中屯、到周边区域的导热率增大，运 是由于所述ANG吸附存储器的周边/周界/圆周的外部冷却。
[0014] 根据本发明，所述孔口布置在填充装置的所述罩的轴向上。非常有益的是，所述孔 口的布置从管状填充装置的整个长度的=分之一或=分之二开始。使所述孔口从所述填充 装置在其轴向上的一半长度开始布置，但是，在所述填充装置的周边在30°到180°、优选 120°的一角度内未布置下表面区域上，可W实现非常好的结果。
[0015] 又一个有利的实施例由布置成沿所述管状填充装置的轴向观看时相对于彼此等 距离的孔口给出。所述孔口可W成排地布置在所述填充装置的上部，所述排在填充装置的 表面布置成相对于彼此等距离。孔口的数量在3、4或7之间变化，每一排在所述上部的周向 上均匀或不均匀地分布。所述孔口可被加工成孔或加工成槽/缝，槽沿界定所述填充装置的 中空内部的罩的轴向延伸，槽形孔口在所述填充装置的周边的下部在30°至180°、优选约 120°的一角度内也不存在。具有大致管状的形状的所述填充装置被紧固到具有大致柱形/ 圆柱形构造的ANG吸附存储器的一个端面上。
[0016] 沿着所述填充装置的上部的周边布置的孔口可W具有相同的几何形状。在本文的 上下文中是指，所述孔口一一无论制成孔或槽一一关于直径相同，并且关于槽长度相同，所 述槽沿填充装置的轴向延伸。
[0017] 可替代地，填充装置可W包括沿填充装置的轴向布置即布置在填充装置的所述罩 上并可具有变化的直径的孔口。运意味着，在所述填充装置的轴向上等距或不等距布置的 所述孔口可W具有连续减小的直径，或者可W具有一一沿填充装置的轴向观看一一变化的 直径，即增大的直径，特别是从管状形状的填充装置的长度的一半开始。代替在填充装置的 上部的表面上具有等距布置的孔口，所述孔口可通过不同的距离布置，即，轴向的距离相对 于端部一一即所述管状形状的填充设备的尖端一一减小或增大。在运种情况下，沿着根据 本发明的填充装置的周边的下部在下周边的一角度内不存在孔口，该角度为30°至180°、优 选约120°。
[0018] 总之，无论运些孔口特别地通过钻孔操作被制造成孔，或者特别通过钻或银操作 制造成槽，所述填充装置的上部都产生孔口图案。所述图案可布置成孔图案或槽图案，所述 孔口可分别具有相同几何形状或者可W具有在直径或槽长度方面有变化的几何形状。在填 充装置的上半部的表面上的所述图案布置中，所述孔口关于沿着填充装置的所述上壳的周 边布置在相邻的排中的孔口可相对于彼此具有偏移。本发明还公开了一种吸附存储器，即 ANG吸附存储器，其中包括至少一种吸附材料，例如金属有机骨架(MOF)，该吸附存储器配备 有如前面所述的填充装置。所述ANG吸附存储器具有大致柱形/圆柱形的形状并沿水平方向 安装。在一个优选实施例中，填充装置布置在所述ANG吸附存储器内的中屯、入口部中，从而 使管状填充装置的表面相对于限定了 ANG吸附存储器的内壁等距。
[0019] 由于只有所述填充装置的上部设置有孔口，W及所述填充装置的周边的下部在周 边的约30°至180°、优选120°的角度内封闭，没有控类如甲烧(CH4)或另一种天然气体的气 体射流在朝向布置成大致水平的所述ANG吸附存储器的底部发射。射