[发明专利]一种采用高性能炭基吸附剂储存氢气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制备方法，特别涉及一种高性能炭基氢气储存吸附剂的制备方法。

背景技术

氢资源丰富、可再生、环境友好及热值高等特点，使H₂被看作是理想的用于替代化石燃料(如：石油、煤及天然气等)的能源资源。氢是宇宙中最丰富的元素之一，地球上的物质66 %是由氢组成。H₂具有非常高的燃烧值，可用作飞机、汽车等内燃机燃料，而燃烧后H₂O是唯一产物，故氢气被视为理想的清洁燃料。氢气来源非常广泛，可通过电解水，石油、天然气、煤等化石燃料制取，也可由常规燃料醇、烃类制得，也可以由生物质制取 (如，细菌制氢、发酵制氢等)。氢能汽车在发达国家相继出现是氢能车载利用的实例，但仍不能在市场上流通，氢气的车载储存是限制其发展的重要原因，即使在273 K、6.0 MPa下，其氢气的重量储存量仅0.59 %，远不能满足实际情况的正常使用，氢气的车载储存也是今后实际应用中必须突破的瓶颈。目前储氢方式主要有五种：1.) 高压储氢；2.) 液态储氢；3.) 金属化合物储氢；4.) 有机物储氢；5.) 吸附储氢；其中将炭材料用于H₂吸附储存是较理想的一种H₂储存方式。活性炭是一种具有复杂的多孔结构及大的比表面积的炭材料，在低温下表现出了良好的H₂吸附特性，而受到了人们高度的重视，早在1967年就有关于活性炭用于H₂吸附储存的报道。近些年，超高比表面积活性炭的问世，进一步引起了人们研究H₂在超高比表面积活性炭上的吸附性能的兴趣。超高比表面积活性炭具有更大的比表面积、孔径更小且分布更均匀，更适宜分子尺寸较小的H₂吸附储存。目前将活性炭用于H₂吸附储存的研究主要集中在理论上的研究，为了获得具有高的H₂吸附性能的活性炭吸附剂，从活性炭吸附剂制备入手，探索活性炭吸附剂制备条件对氢气吸附储存性能的影响，开发具有高的氢气吸附性能的吸附剂，这为氢能的开发利用具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种采用高性能炭基吸附剂储存氢气的方法，采用该方法不仅氢气吸附储存量大，而且方法简单，成本较低。

该发明目的是通过以下技术方案实现的：一种采用高性能炭基吸附剂储存氢气的方法，包括以下步骤：

a，将重量比KOH/碳为2.0～4.0的活化剂KOH和石油焦充分搅拌混合；

b，将混合好的原料置于活化炉中，于N₂气氛中以升温速率为2～10 ℃ /min从室温升至800～900 ℃，并在终点温度下活化60～120 min；

c，待活化反应结束且温度降到室温时，取出样品经水洗至中性，再在120 ℃下烘烤8—12小时制得高性能炭基吸附剂；

d,将步骤c所制备的高性能炭基吸附剂5—11 g装入吸附管中，在120 ℃下减压脱气处理240 min；

e，d步骤处理结束后，自然冷却并通过温度调节器将温度调到0～30℃的吸附温度；

f，恒温120 min后，将纯度不小于99.999 %的氢气通入到吸附压力为0～9.0 MPa的吸附管中，恒温吸附平衡360 min即可。

进一步，步骤a中，KOH/石油焦重量比为3.0；步骤c中，终点活化温度为800 ℃，活化处理时间为90 min。 

本发明的有益效果：采用本方法储存氢气，通过吸附剂制备条件的调变，在较温和的条件下制得具有高氢气吸附性能的吸附剂，与成品活性炭用于氢气吸附储存相比，本方法具有吸附剂的制备方法简单、价格低廉、氢气吸附性能可调，氢气吸附储存量大等优点。 

具体实施方式

本发明的一种采用高性能炭基吸附剂储存氢气的方法，包括以下步骤：

a，将重量比KOH/碳为2.0～4.0的活化剂KOH和石油焦充分搅拌混合；

b，将混合好的原料置于活化炉中，于N₂气氛中以升温速率为2～10 ℃ /min从室温升至800～900 ℃，并在终点温度下活化60～120 min；

c，待活化反应结束且温度降到室温时，取出样品经水洗至中性，再在120 ℃下烘烤8—12小时制得高性能炭基吸附剂；

d,将步骤c所制备的高性能炭基吸附剂5—11 g装入吸附管中，在120 ℃下减压脱气处理240 min；