吸气材料、包括其的罐以及制备吸气材料和使用吸气材料吸收氢气的方法与流程

吸气材料、包括其的罐以及制备吸气材料和使用吸气材料吸收氢气的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本申请要求于2020年11月23日提交的美国临时申请第63/117,122号的权益，该申请的内容通过引用结合于此。
技术领域
3.本公开大体涉及用于吸收氢气的吸气材料及其制备方法。本公开还大体涉及包括此类吸气材料的罐以及在罐的真空空间中吸收氢气的方法。


背景技术：

4.氧化钯(pdo)是在低温罐的真空空间中常用的吸气材料。具体来说，pdo用于化学地吸收从真空空间中的材料中释放的氢气。pdo与氢反应形成钯金属和水。水被真空空间中的其他材料吸收，因此pdo的量随时间减少(最终全部变成钯金属)。
5.使用钯作为吸气材料的问题之一是它可能非常昂贵。已经考虑使用其他吸气材料，但这些替代材料有其自身的挑战，例如效率不高或潜在致癌等。
6.因此，仍需要新的和改进的吸气材料。


技术实现要素：

7.本主题的多个方面可以在下面描述和要求保护的设备和系统中单独或一起实施。这些方面可以单独使用或者与本文所述主题的其他方面结合使用，并且对这些方面的描述并不旨在排除这些方面的单独使用或者这些方面的单独权利要求或者如所附权利要求中阐述的不同组合。
8.一方面，配置成容纳低温流体的罐包括外罐壁、内罐壁和限定在外壁和内壁之间的真空空间。该罐还包括在真空空间中的吸气材料，其中该吸气材料包括钯和氧化锰，并且在一个实施例中，该吸气材料包括钯掺杂的氧化锰。
9.另一方面，吸气材料包括钯和氧化锰，在一个实施例中，包括钯掺杂的氧化锰。
10.又一方面，一种从罐的壁之间的真空空间去除氢气的方法。该方法包括将吸气材料放置在罐的外壁和内壁之间的空间中，其中吸气材料包括钯和氧化锰，并且在一个实施例中包括钯掺杂的氧化锰。在该空间中产生真空。用该吸气材料吸收氢气。
11.另一方面，一种制备吸气材料的方法。该方法包括将氯化钯溶液和硝酸锰溶液混合以形成混合物。向混合物中加入碳酸氢钠溶液，导致碳酸锰沉淀。向混合物中加入过氧化氢。加热混合物，导致产生产物。从混合物中过滤出所得产物并干燥。加热所得产物，产生包括钯和氧化锰的吸气材料。
附图说明
12.图1是本公开的用于容纳低温流体的罐的实施例的示意图。
具体实施方式
13.用于容纳低温流体12的罐10的实施例如图1所示。罐10包括外罐壁14和内罐壁16。真空空间18被限定在外罐壁14和内罐壁16之间。用于吸收氢气的钯/氧化锰吸气材料20位于真空空间18中。该罐可以进一步包括总体上用22表示的各种入口、出口和通风口。
14.吸气材料可以包括约0.5重量％至约5重量％的钯。此外，吸气材料可以包括约95重量％至约99.5重量％之间的氧化锰。在一个实施例中，吸气材料的氧化锰包括氧化锰(iv)、氧化锰(ii)、氧化锰(iii)、氧化锰(ii、iii)和氧化锰(vii)中的一种或多种。在一个实施例中，吸气材料包括钯掺杂的氧化锰。
15.在一种从罐10的壁14、16之间的真空空间18中去除氢气的方法中。吸气材料20被放置在罐10的外壁14和内壁16之间的空间18中。在空间18中产生真空。包括钯和氧化锰的吸气材料20吸收空间内的氢气。
16.在一个实施例中，包括钯和氧化锰的吸气材料的量足以在罐的寿命期间吸收水合气体。例如，吸气材料的水合吸收的量和速率使得该吸气材料将在真空空间中有效吸收水合达10至20年。
17.制备吸气材料的方法可以包括将氯化钯溶液与硝酸锰溶液混合。可选地，硝酸钯和硝酸锰具有化学计量量。在一个实施例中，氯化钯和硝酸锰的量使得所得吸气材料包括0.5重量％至5重量％之间的钯和95重量％至95.5重量％之间的氧化锰。
18.将碳酸氢钠溶液加入到混合物中以使碳酸锰沉淀。在一个实施例中，碳酸氢钠的量在化学计量上等于混合物中锰的量。向混合物中加入过氧化氢，并且加热混合物，得到产物。在一个实施例中，过氧化氢是30％的溶液。任选地，在加热的同时连续搅拌混合物。将所得产物过滤并干燥。在一个实施例中，将产物在60℃和120℃之间的温度干燥16小时至24小时。然后将产物在200℃和300℃之间煅烧6小时至24小时之间的时间，以形成包括钯和氧化锰的吸气材料。
19.实例
20.在搅拌的同时，将0.06m氯化钯溶液与2.0m硝酸锰溶液混合。向溶液中加入0.8m的碳酸氢钠溶液，以使碳酸锰沉淀。碳酸氢钠的量在化学计量上等于锰的量，导致锰作为碳酸盐沉淀。向溶液中加入少量的30％过氧化氢(0.1-1ml/克预期最终产物)。然后将混合物加热至80℃，同时继续搅拌30分钟。然后过滤所得产物并干燥过夜(约16小时)。然后将其在200℃煅烧24小时，得到钯和锰吸气材料。
21.虽然已经示出和描述了本发明的优选实施例，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对其进行改变和修改。


技术特征：
1.一种配置成容纳低温流体的罐，包括：a.外罐壁；b.内罐壁；c.限定在所述外罐壁和所述内罐壁之间的真空空间；以及d.在所述真空空间中的吸气材料，所述吸气材料包括钯和氧化锰。2.根据权利要求1所述的罐，其中，所述吸气材料包括钯掺杂的氧化锰。3.根据权利要求1或2中任一项所述的罐，其中，所述吸气材料包括约0.5重量％至约5重量％的钯。4.根据权利要求1-3中任一项所述的罐，其中，所述吸气材料包括约95重量％至约99.5重量％之间的氧化锰。5.根据权利要求4所述的罐，其中，所述氧化锰包括氧化锰(iv)、氧化锰(ii)、氧化锰(iii)、氧化锰(ii、iii)和氧化锰(vii)中的一种或多种。6.一种吸气材料，包括：钯和氧化锰。7.根据权利要求6所述的吸气材料，其中，所述材料包括钯掺杂的氧化锰。8.根据权利要求6或7中任一项所述的吸气材料，其中，所述吸气材料包括约0.5重量％至约5重量％的钯。9.根据权利要求6-8中任一项所述的吸气材料，其中，所述吸气材料包括约95重量％至约99.5重量％之间的氧化锰。10.根据权利要求9所述的吸气材料，其中，所述氧化锰包括氧化锰(iv)、氧化锰(ii)、氧化锰(iii)、氧化锰(ii、iii)和氧化锰(vii)中的一种或多种。11.一种从罐的壁之间的真空空间去除氢气的方法，所述方法包括：a.将吸气材料放置在罐的外壁和内壁之间的空间中，所述吸气材料包括钯和氧化锰；b.在所述空间中产生真空；以及c.用所述吸气材料吸收氢气。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述吸气材料包括钯掺杂的氧化锰。13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中，所述吸气材料包括约0.5重量％至约5重量％的钯。14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中，所述吸气材料包括约95重量％至约99.5重量％之间的氧化锰。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述氧化锰包括氧化锰(iv)、氧化锰(ii)、氧化锰(iii)、氧化锰(ii、iii)和氧化锰(vii)中的一种或多种。16.一种制备吸气材料的方法，所述方法包括：a.将氯化钯溶液和硝酸锰溶液混合以形成混合物；b.向所述混合物中加入碳酸氢钠溶液，导致碳酸锰沉淀；c.向所述混合物中加入过氧化氢；d.加热所述混合物，导致产生产物；e.从所述混合物中过滤所得产物；f.干燥所得产物；
g.加热所得产物，从而产生包括钯和氧化锰的吸气材料。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述氯化钯和硝酸锰具有化学计量量。18.根据权利要求16或17中任一项所述的方法，其中，所述碳酸氢钠的量在化学计量上等于锰的量。19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，其中，加热所述混合物包括在60℃和120℃之间加热。20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中，步骤d还包括搅拌所述混合物。21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，其中，加热所得产物包括在200℃和300℃之间煅烧6小时至24小时之间的时间。22.根据权利要求16-21中任一项所述的方法，其中，所述吸气材料包括钯掺杂的氧化锰。23.根据权利要求16-22中任一项所述的方法，其中，所述吸气材料包括约0.5重量％至约5重量％的钯。24.根据权利要求16-23中任一项所述的方法，其中，所述吸气材料包括约95重量％至约99.5重量％之间的氧化锰。25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述氧化锰包括氧化锰(iv)、氧化锰(ii)、氧化锰(iii)、氧化锰(ii、iii)和氧化锰(vii)中的一种或多种。

技术总结
一种包括钯和氧化锰的低成本吸气材料及其制备方法。包括所述吸气材料的罐，以及去除氢气的方法。氢气的方法。氢气的方法。


技术研发人员：E
受保护的技术使用者：查特股份有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2023/10/20