專利名稱：碳納米管儲氫及其包覆方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米材料儲氫及其儲氫后的包覆技術，特別是一種碳納米管儲氫及其包覆方法。
二 背景技術氫能是一種取之不盡、用之不揭的可再生潔凈能源，但氫能的儲運是制約氫能利用的一個重要因素。目前氫能儲運的主要方法有液化儲運法、壓縮儲運法、固氫---液氫混合儲運法、金屬氫化物儲運法、有機液態(tài)氫化物儲氫、無機化合物儲氫、活性炭吸附儲氫等，但這幾種儲氫方法均存在質(zhì)量儲氫量低(2％wt～3％wt左右)，不能滿足動力能源的使用要求。
近年來隨著碳納米管研究的不斷深入，碳納米管在氫能儲運方面的廣闊應用前景正日益顯示出來，國內(nèi)外科學家對碳納米管的儲氫性能進行了廣泛的研究，據(jù)資料報道，碳納米管儲氫最大可達10％wt～12％wt以上，最小只有3％wt～5％wt左右，但碳納米管作為氫能的載體一般是在高壓狀態(tài)下，主要利用碳納米管的高比表面性對氫能的物理吸附來完成的，當系統(tǒng)壓力降低或卸壓后，碳納米管中所吸附的氫將部分或大部分脫吸，不利于準確計量碳納米管的儲氫量和氫能的穩(wěn)定儲存與利用。
目前，關于碳納米管儲氫的研究還停留在儲氫量和儲氫機制的基礎理論方面，至于儲氫后的碳納米管如何在系統(tǒng)卸壓后使氫能繼續(xù)穩(wěn)定長期儲存在碳納米管中而不外逸，還未見文獻報導。
為解決上述問題，目前的做法是利用碳納米管吸氫過程中系統(tǒng)壓力的降低值和放氫時所排開液體的體積來計算碳納米管的吸附氫量，或者利用碳納米管吸氫后的重量變化來計算吸附氫量。這兩種方法，前者受環(huán)境溫度的影響較大，后者受系統(tǒng)壓力的影響較大，既不能準確計算出碳納米管的吸附氫量，又不能解決常壓下氫能的儲存問題。
三 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種在進行碳納米管儲氫的同時，對儲氫后的碳納米管進行包覆處理，以避免儲氫后的碳納米管在系統(tǒng)卸壓后氫能外逸的碳納米管儲氫及其包覆方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案為一種碳納米管儲氫及其包覆方法，包括儲氫和包覆兩個部分，工藝流程和操作條件按下列方式進行先進行預處理碳納米管進行純化、洗滌、干燥、剪切，剪切時不破壞碳納米管的結構；真空處理儲氫罐和包覆罐分別抽成真空，然后將包覆介質(zhì)送入包覆罐，碳納米管送入儲氫罐；然后儲氫處理關閉壓力閥，調(diào)節(jié)氫氣的進氣閥門，進行碳納米管儲氫；包覆處理打開壓力閥，儲氫后的碳納米管在氣流帶動下，經(jīng)壓力閥進入包覆罐，當系統(tǒng)壓力平衡后，關閉壓力閥，進行儲氫碳納米管包覆，包覆結束后，打開放散閥，使包覆罐恢復常壓，取出包覆后的儲氫碳納米管，待酒精或苯揮發(fā)后即得干燥狀態(tài)的包覆后的儲氫碳納米管。
本發(fā)明的原理是碳納米管對酒精和苯的浸潤性，以及酒精和苯的自揮發(fā)性。當儲氫后的碳納米管與酒精或苯的溶液混合時，碳納米管的表面對酒精和苯具有很強的浸潤吸附性能，從而將酒精或苯的無機鹽溶液包覆在碳納米管的表面和管子的兩端，當系統(tǒng)卸壓后，酒精或苯在大氣中揮發(fā)，而無機鹽留在碳納米管的表面和兩端，阻礙了氫氣的外逸。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是1.實現(xiàn)了碳納米管的高壓儲氫和常壓輸運的目的；2.可以對碳納米管的儲氫量進行比較精確的計算，既可以計算包覆后的碳納米管的儲氫量，又可以通過系統(tǒng)壓力的降低來計算碳納米管的儲氫量，從而達到雙重驗證的目的，有利于碳納米管的長期穩(wěn)定儲氫及對碳納米管的儲氫性能進行深入細致的研究；3.該方法適用于一切納米、亞微米、微米材料的吸附與包覆；4.包覆后的儲氫碳納米管可以作為推進劑的有益補充能源用在固體火箭推進劑或火藥中，也可用于能源電池中。
四


圖1是本發(fā)明的碳納米管儲氫及其包覆方法的工藝流程圖。
圖2是本發(fā)明碳納米管儲氫及其包覆方法的裝置示意圖。
五具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
結合圖1、圖2，本發(fā)明的一種具體實施方式
為第一步對碳納米管進行預處理，包括對碳納米管進行純化、洗滌、干燥、剪切、分散；第二步觀察壓力表3和壓力表6，檢查系統(tǒng)的氣密性，杜絕系統(tǒng)連接不良；第三步關閉閥門2、放散閥5、壓力閥9和三通閥7以及儲氫罐8和包覆罐上的放散閥5、加料閥，分別打開儲氫罐和包覆罐上的真空閥對系統(tǒng)抽真空；第四步打開儲氫罐8上的加料閥迅速往儲氫罐加入碳納米管并關閉加料閥；打開包覆罐上的加料閥迅速加入包覆劑并關閉加料閥；第五步打開閥門2和三通閥7，進行碳納米管的儲氫實驗直至達到規(guī)定時間；第六步儲氫實驗結束后，打開壓力閥9，碳納米管在氣流的帶動下進入包覆罐10，關閉壓力閥9和閥門2及氫氣1，進行儲氫后的碳納米管的包覆實驗；第七步包覆實驗結束后，打開放散閥5和儲氫罐8、包覆罐10上的放散閥放出殘余氫氣；第八步關閉氫氣閥，結束實驗。
權利要求
1.一種碳納米管儲氫及其包覆方法，包括儲氫和包覆兩個部分，工藝流程和操作條件按下列方式進行1.1預處理碳納米管進行純化、洗滌、干燥、剪切，剪切時不破壞碳納米管的結構；1.2真空處理儲氫罐和包覆罐分別抽成真空，然后將包覆介質(zhì)送入包覆罐，碳納米管送入儲氫罐；1.3儲氫關閉壓力閥，調(diào)節(jié)氫氣的進氣閥門，進行碳納米管儲氫；1.4包覆打開壓力閥，儲氫后的碳納米管在氣流帶動下，經(jīng)壓力閥進入包覆罐，當系統(tǒng)壓力平衡后，關閉壓力閥，進行儲氫碳納米管包覆；1.5包覆結束后，打開放散閥，使包覆罐恢復常壓；1.6取出包覆后的儲氫碳納米管，待酒精或苯揮發(fā)后即得干燥狀態(tài)的包覆后的儲氫碳納米管。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種碳納米管儲氫及其包覆方法，其特征在于預處理的碳納米管在高壓下進行儲氫后，不經(jīng)卸壓分離處理直接進行儲氫碳納米管的包覆處理，防止貯存的氫氣外逸。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的碳納米管儲氫及其包覆方法，其特征在于預處理時采用氣流粉碎。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的碳納米管儲氫及其包覆方法，其特征在于預處理時采用微波分散。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的碳納米管儲氫及其包覆方法，其特征在于儲氫壓力在8～12MPa。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的碳納米管儲氫及其包覆方法，其特征在于包覆介質(zhì)為酒精和苯。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的碳納米管儲氫及其包覆方法，其特征在于包覆時間在30～60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳納米管儲氫及其包覆方法。包括儲氫和包覆兩個部分，先進行純化、洗滌、干燥、剪切預處理，然后將包覆介質(zhì)送入包覆罐，碳納米管送入儲氫罐進行碳納米管儲氫，儲氫后的碳納米管在氣流帶動下，經(jīng)壓力閥進入包覆罐進行儲氫碳納米管包覆，包覆結束后，打開放散閥，使包覆罐恢復常壓，取出包覆后的儲氫碳納米管，即得干燥狀態(tài)的包覆后的儲氫碳納米管。本發(fā)明實現(xiàn)了碳納米管的高壓儲氫和常壓輸運的目的，可以對碳納米管的儲氫量進行比較精確的計算，從而達到雙重驗證的目的，適用于一切納米、亞微米、微米材料的吸附與包覆，包覆后的儲氫碳納米管可以作為推進劑的有益補充能源用在固體火箭推進劑或火藥中，也可用于能源電池中。
文檔編號C01B31/00GK1673072SQ20041001442
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月24日 優(yōu)先權日2004年3月24日
發(fā)明者李鳳生, 崔平, 劉宏英, 姜煒, 宋洪昌, 楊毅, 白華萍, 鄧國棟 申請人:南京理工大學