[發明專利]多孔穩定化床、其制造方法和包括多孔穩定化床的制品

有效

• 申請號: 201280034027.1
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN103747864A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 詹姆斯·F·克勞斯納;梅仁偉;阿尤布·邁赫迪扎德赫·莫門;凱爾·艾倫
• 申請（專利權）人: 佛羅里達大學研究基金會公司
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;B01J19/24;C01B31/20
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

相關申請的引用

本申請要求2011年7月8日提交的美國申請號US61/505890的權益，其全部內容包括在此以供參考。

背景技術

包括磁性顆粒的流化床通常用于促進高溫化學反應。為了產生含磁性顆粒的流化床，將磁性顆粒置于基板上然后一起燒結。然而，在燒結過程中，形成基板的顆粒熔合到一起從而產生金屬氧化物團塊，其具有非常低的表面積并且不再能被流化。圖1示出了燒結工藝。在圖1中，可以看到具有磁性顆粒置于其上的粉末顆粒被燒結并熔合到一起形成金屬氧化物團塊，該金屬氧化物團塊具有非常低的表面積。金屬氧化物的低表面積團塊不適于支持化學反應且不能流化。

因此需要開發制造整體床（monolithic?bed）的方法，其具有高孔隙率和表面積，且其可以以類似于流化床的方式發揮作用。整體固體床（monolithic?solid?bed）區段用于進行化學反應是期望的。

關于聯邦資助的研究或支持的聲明

根據來自美國能源部/國家能源技術實驗室（NETL）的授予資金編號DE-FE0001321的授予，美國政府對本發明享有權利。

發明內容

本發明公開了一種方法，包括在反應器中設置第一顆粒；第一顆粒是磁性顆粒或者可受磁場、電場、或磁場與電場的組合影響的顆粒；在反應器中流化第一顆粒；對反應器施加均勻磁場、均勻電場、或均勻磁場與均勻電場的組合；提升反應器溫度；以及熔合第一顆粒從而形成整體固體（整塊固體，monolithic?solid）。

本發明還公開了一種方法，包括在反應器中設置第一顆粒；所述第一顆粒是磁性顆粒或者可受磁場、電場、或電場與磁場的組合影響的顆粒；在反應器中流化第一顆粒；對反應器施加均勻磁場、均勻電場、或均勻磁場與均勻電場的組合；將多種反應物置于反應器中；提升反應器溫度從而使反應物在反應器中反應；以及熔合第一顆粒從而形成整體固體。

本發明還公開了包括整體固體的制品，該整體固體包括以對齊鏈（aligned?chain）的形式熔合在一起的多個金屬顆粒；所述整體固體是多孔的。

附圖說明

圖1是常規流化床反應器中發生顆粒熔合的示圖；

圖2是產生整體固體的示例性裝置的示圖；

圖3A是開始反應之前若干鐵粉顆粒的掃描電子顯微鏡圖像；

圖3B是開始反應之前二氧化硅顆粒的掃描電子顯微鏡圖像；

圖4是用于實施例1中裝置的示圖；

圖5以不同放大倍數示出使用表1中列出的鐵和二氧化硅顆粒磁穩定的多孔結構的小樣品的掃描電子顯微鏡顯微鏡圖像；

圖6示出了在7個連續氧化/還原周期中，對于100克鐵（與105克二氧化硅混合）氫氣生產速率數據的曲線圖；

圖7示出了在800℃，8個連續氧化/還原周期中氫氣的相對產量（fractional?yield）；

圖8示出了在800℃，8個連續氧化/還原周期中二氧化碳的相對產量（實線為FY_CO2，虛線為注入的CO流速）；

圖9為使用不同反應材料的重復氧化還原周期的峰值氫氣生產速度比較的示圖；

圖10為在溫度以5℃/min升高到1000℃過程中活性碳氧化的熱重分析（TGA）結果的示圖；以及

圖11示出了碳活化完成后整體固體的顯微照片（兩個不同放大倍數）。

具體實施方式

可以理解，當指定元件“在另一個元件上”時，其可以直接在另一個元件上，或其間可出現中間元件。相比，當指定一個元件“直接在另一個元件上”時，則沒有中間元件出現。如本文所用，術語“和/或”包括一個或更多相關列出項的任何和所有組合。

可以理解，雖然本文術語第一、第二、第三等可以用來描述不同元件、組件、區域、層和/或部件，但這些元件、組件、區域、層和/或部件不應受這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件、組件、區域、層或部件與另一個元件、組件、區域、層或部件區分開來。因此，下文討論的第一元件、組件、區域、層或部件可稱為第二元件、組件、區域、層或部件，而不偏離本發明的教導。