[發(fā)明專利]甲烷吸附裝置和儲(chǔ)存方法及在交通工具中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310053074.7
• 申請(qǐng)日: 2013-02-19
• 公開（公告）號(hào): CN103292151A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅臬;崔驥;楊立章
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅臬;崔驥
• 主分類號(hào): F17C1/00
• 分類號(hào): F17C1/00;F17C11/00;F02B69/02
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 崔濱生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以下內(nèi)容：改進(jìn)吸附氣體，尤其是天然氣的方式，增加吸附的氣體量，和吸附式天然氣的容器的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

壓縮天然氣指的是一種把甲烷氣體壓縮到200個(gè)大氣壓以上的技術(shù)。其壓力容器一般是金屬容器或者纖維增強(qiáng)復(fù)合材料容器。

吸附式天然氣(Adsorbed?Natural?Gas)通常指的是低壓情況下(35個(gè)大氣壓)把甲烷壓縮的技術(shù)。在吸附式天然氣里技術(shù)中，天然氣的儲(chǔ)存量可以通過使用吸附得到提高。一般提高的量在35個(gè)大氣壓下面是3倍左右。通常，吸附劑是塊狀形狀，一般是木炭或焦炭，壓縮后的活性炭顆粒，金屬有機(jī)物結(jié)構(gòu)，或高比表面沸石材料。許多塊狀吸附劑堆積在一起然后包裝到一個(gè)容器里。吸附劑可以開始就是塊狀的，或者開始是粉末狀的然后在壓力或者粘接劑的作用下做成塊狀的。此后，把容器通過一些工藝?yán)绾附樱忭敚芊獾冗M(jìn)行密封成不漏氣的結(jié)構(gòu)，這種先裝填充劑再密封的方法在工藝上難度很大。甚至有些廠家把兩片傳統(tǒng)鋼瓶在填充好吸附劑以后再焊接起來。因?yàn)檫@樣，這種鋼瓶承壓性能很弱，只能承受低壓。已經(jīng)取得一些商業(yè)應(yīng)用的ENERGTEK公司的吸附式天然氣鋼瓶使用壓力為50-70大氣壓。因?yàn)槲绞教烊粴饧夹g(shù)通常在高壓壓縮條件下總比低壓壓縮條件下儲(chǔ)存更多的氣體，而傳統(tǒng)的吸附式天然氣材料和組裝技術(shù)不于在中高壓條件。因此，業(yè)內(nèi)需要一種新的對(duì)高低壓都適用的吸附式天然氣材料和裝填工藝。

盡管許多吸附劑宏觀上是塊狀，這些吸附劑通常是由微小的顆粒組成的，這些微小顆粒的基本結(jié)構(gòu)一般都是微米或者納米級(jí)別的，所以吸附劑很容易產(chǎn)生粉塵。這些粉塵很容易進(jìn)入到輸氣管路里面，甚至形成管路堵塞，甚至影響后端的設(shè)備：如發(fā)動(dòng)機(jī)造成發(fā)動(dòng)機(jī)損傷。

所以，最好能有一個(gè)有效的過濾方法防止這些粉塵從容器里外逸出來。在某些人的工作方式中，有人使用玻璃棉等過濾材料在管路或者容器出口處進(jìn)行過濾。然而，管路的直徑很小，玻璃棉的過濾面積有限，如果粉塵的量大，時(shí)間長(zhǎng)久，還是容易造成壓降增高，最終還是堵塞。因此，需要一個(gè)高表面積的過濾方法來濾除粉塵。

此外，把吸附劑做成塊狀通常需要使用一定量的粘接劑，而這些粘接劑本身不是吸附材料，不能提供吸附能力。因此最好不使用粘接劑這樣更有效利用容器空間。更不利的是，粘接劑可能會(huì)粘到吸附劑本身從而降低吸附劑的吸附能力。而且用了粘接劑以后的大塊的吸附劑不利于氣體從中央到外表面的進(jìn)出。因此，希望能夠用吸附劑本身的粉末狀或者顆粒狀，要做到這一點(diǎn)，必須有一種有效的方式防止吸附劑起灰，防止粉塵在包裝，處理的工藝中進(jìn)入到閥門，管路(例如防止在用等離子體處理活性炭的時(shí)候防止活性炭起灰)。

另一方面，對(duì)吸附式天然氣為能源的車輛而言，吸附劑可能在使用當(dāng)中起灰堵塞影響輸氣管或閥門。為了解決這個(gè)問題，目前其他地方使用了很多方法，但所有的方法一般不外乎用內(nèi)置在容器內(nèi)部的或者管路上的過濾裝置，也會(huì)遇到同樣的上述問題。所以對(duì)于吸附式天然氣汽車而言，也需要有一種有效的過濾方法或者裝置，最好能夠直接用粉末或者小顆粒狀的吸附劑而不需要引入大量粘接劑。據(jù)本申請(qǐng)人所知，現(xiàn)在沒有報(bào)道有效的解決方案。

進(jìn)一步說，許多吸附式天然氣方面的努力因吸附劑的短壽命而受到挫折。影響壽命的因素一般是因?yàn)樘烊粴庵械碾s質(zhì)，所以氣體過濾氣是需要的。油類，重油類，硫化物，水等成分都會(huì)導(dǎo)致吸附的短壽。因此需要一種有效的除去以上雜質(zhì)的過濾裝置。

吸附式天然氣在汽車的運(yùn)用上也要考慮熱管理，因?yàn)橛捎谳敋膺^程會(huì)因?yàn)槲綗幔箿?yīng)等產(chǎn)生溫度變化，所以在減壓放氣的時(shí)候天然氣閥門(對(duì)容器內(nèi)天然氣做預(yù)減壓的調(diào)節(jié)器)必須被外源的熱加熱以防止防止被冰凍結(jié)。同時(shí)在壓縮吸附的時(shí)候，裝有吸附劑的容器會(huì)產(chǎn)生大量的熱，從而導(dǎo)致溫度升高降低吸附速度和吸附容量。所以，需要對(duì)充放氣做溫度控制和材料做優(yōu)化，比如需要導(dǎo)熱性能更好的吸附材料和傳熱好的填充劑。

還有一個(gè)困難是明顯的天然氣加氣站數(shù)量不足，而且設(shè)備昂貴，市場(chǎng)上迫切需要家庭小區(qū)充氣的裝置。

最后，要使吸附式天然氣實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化除了必須讓吸附劑在充放氣和開車的時(shí)候不起灰以外，還必須開發(fā)出無油的，無泄漏的壓氣機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種天然氣吸附裝置和儲(chǔ)存方法及在天然氣交通工具中的應(yīng)用，它可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的吸附氣體量不足等問題。