一种低压储氢玻璃纤维管及其制备工艺的制作方法

    技术2024-12-01  12


    本发明涉及玻璃纤维管加工,尤其涉及一种低压储氢玻璃纤维管及其制备工艺。


    背景技术:

    1、使用清洁和可再生的氢能代替化石能源是解决能源和环境危机的有效手段,但是缺乏安全高效的储氢方式是制约氢能大规模应用的一大瓶颈。具有高理论重量和体积氢密度的轻质微管的可逆储氢是一种理想的解决方案,但需要保持较高的储氢安全性和稳定性。

    2、经检索,中国专利申请号为202310826979.7的专利,公开了一种玻璃纤维管的配方及其拉挤生产工艺,具体涉及玻璃纤维管技术领域,包括一种玻璃纤维管的配方,玻璃纤维管配方按照重量配比,包括:浸泡剂和玻璃纤维,所述浸泡剂包括:硬化粉5-10份、硬化水3-6份、脱模粉10-14份,碳酸钙25-35份、树脂45-70份、pe粉3-10份、色膏1-4份,所述碳酸钙为重质碳酸钙,所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2-1.9ml/g,所述重质碳酸钙的比表面积为0.8-1.2m2/g。上述专利中的玻璃纤维管存在以下不足:结构稳定性欠佳,不能够很好的应用于氢气存储,还有待改进。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种低压储氢玻璃纤维管及其制备工艺。

    2、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

    3、一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,包括如下制备配方:

    4、pvdf(聚偏氟乙烯)1.0g;

    5、dmf 50ml;

    6、pvc(聚氯乙烯)0.5-2.5g;

    7、工艺步骤具体为:

    8、s1:将1.0gpvdf溶解在50mldmf里,超声2h获得均匀溶液;

    9、s2:加入0.5-2.5g的pvc,溶解后继续搅拌1小时;

    10、s3:将上述溶液包裹在玻璃纤维上,得到聚氯乙烯改性的玻璃微管。

    11、优选的:所述低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,具体步骤包括:

    12、s1:溶解pvdf;

    13、s11:称取1.0gpvdf粉末;

    14、s12:将pvdf粉末加入到50ml dmf中;

    15、s13:使用超声波振荡器超声处理2小时,直至pvdf完全溶解形成均匀溶液;

    16、s2:加入pvc并进行搅拌;

    17、s21:称取0.5-2.5g的pvc粉末;

    18、s22:将pvc粉末分别加入到含有pvdf的dmf溶液中;

    19、s23:在室温下,使用磁力搅拌器搅拌1小时,确保pvc完全溶解并与pvdf充分混合;

    20、s3:玻璃纤维管的包裹处理;

    21、s4:热处理与固化。

    22、优选的:所述玻璃纤维管的包裹处理的具体步骤包括:

    23、s31:准备玻璃纤维管,确保其表面干净、无油污;

    24、s32:将混合好的pvdf/pvc溶液均匀涂抹在玻璃纤维管的外表面;

    25、s33:使用30-40℃热风干燥,直至溶剂完全蒸发;

    26、s34:检查涂层是否均匀,如有需要,进行二次涂覆以修补未覆盖区域。

    27、优选的:所述热处理与固化的具体步骤包括:

    28、s41:将涂有pvdf/pvc溶液的玻璃纤维管放入预热至80℃的烘箱中;

    29、s42:保持温度,热处理30分钟,使涂层固化;

    30、s43:关闭烘箱,自然降温至室温,避免温度冲击导致材料应力。

    31、优选的:所述制备工艺具体包括如下步骤:

    32、s1:将1.0g pvdf溶解在50ml dmf里,超声2h获得均匀溶液;

    33、s2:加入的pvc,溶解后继续搅拌1小时;

    34、s3:将上述溶液滴加到玻璃纤维上,控制滴加速率为每分钟1滴;

    35、s4:在80℃下加热固化2小时;

    36、s5:自然冷却至室温,得到聚氯乙烯改性的玻璃微管。

    37、优选的:所述s2中,pvc的加入量控制在0.5g、1.0g、1.5g、2.0g或2.5g。

    38、优选的:所述低压储氢玻璃纤维管的表征方法如下:

    39、x射线衍射:测试样品的晶体结构和组成成分;

    40、扫描电子显微镜:观察样品的表面微观形貌以及尺寸分布;

    41、氮气吸附-脱附测试:分析样品的比表面积和孔径分布。

    42、优选的:所述低压储氢玻璃纤维管的表征方法具体为:

    43、使用x-射线粉末衍射对合成样品的晶体结构和组成成分进行测试分析;

    44、使用扫描电子显微镜观察制备样品的表面微观形貌以及尺寸分布;

    45、使用自动分析仪对进行氮气吸附-脱附测试;测试在液氮下进行。

    46、优选的:所述制备工艺中,对合成样品的晶体结构和组成成分进行测试分析时,扫描范围为5-80°,扫描速度5°/min;其中,观察制备样品的表面微观形貌时,工作电压控制在15kv。

    47、本发明的有益效果为:

    48、1.本发明的表面涂装方法,将稳定的pvc与pvdf混合后均匀的包裹在玻璃微管的表面,经过包裹的玻璃微管表现出更优异的氢气储存和释放的能力。

    49、2.本发明通过有关pvc的添加量,pvc-4的在常压下和10bar压力下的储氢性能达到8.1wt%和9.6wt%;优异的氢气储存能力是由于pvc包裹在玻璃微管的表面,提高了玻璃微管的结构稳定性,提高力学性质。

    50、3.本发明涂覆聚合物覆盖了玻璃微管的表面瑕疵,同时还可分散作用在玻璃上的压强,有效的防止氢气从玻璃壁面溢出,提高玻璃微管的氢气储存能力;为开发更高效的物理储氢方法提供了全新的思路,对未来大规模开发氢气储存器件具有巨大优势。



    技术特征:

    1.一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,包括如下制备配方:

    2.根据权利要求1所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,具体步骤包括:

    3.根据权利要求2所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述玻璃纤维管的包裹处理的具体步骤包括:

    4.根据权利要求3所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述热处理与固化的具体步骤包括:

    5.根据权利要求1所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述制备工艺具体包括如下步骤:

    6.根据权利要求5所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述s2中,pvc的加入量控制在0.5g、1.0g、1.5g、2.0g或2.5g。

    7.根据权利要求1所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述低压储氢玻璃纤维管的表征方法如下:

    8.根据权利要求1所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述低压储氢玻璃纤维管的表征方法具体为:

    9.根据权利要求1所述的一种低压储氢玻璃纤维管的制备工艺,其特征在于,所述制备工艺中,对合成样品的晶体结构和组成成分进行测试分析时,扫描范围为5-80°,扫描速度5°/min;其中,观察制备样品的表面微观形貌时,工作电压控制在15kv。

    10.一种低压储氢玻璃纤维管,其特征在于,根据权利要求1-9任一项所述的低压储氢玻璃纤维管的制备工艺制备而得。


    技术总结
    本发明公开了一种低压储氢玻璃纤维管及其制备工艺,涉及玻璃纤维管加工技术领域;包括如下制备配方:聚偏氟乙烯1.0g;DMF 50mL;聚氯乙烯0.5‑2.5g;工艺步骤具体为:将1.0gPVDF溶解在50mLDMF里,超声2h获得均匀溶液;加入0.5‑2.5g的PVC,溶解后继续搅拌1小时;将上述溶液包裹在玻璃纤维上,得到聚氯乙烯改性的玻璃微管。本发明的表面涂装方法,将稳定的PVC与PVDF混合后均匀的包裹在玻璃微管的表面,经过包裹的玻璃微管表现出更优异的氢气储存和释放的能力;为开发更高效的物理储氢方法提供了全新的思路,对未来大规模开发氢气储存器件具有巨大优势。

    技术研发人员:王明明,林臻,王细弟
    受保护的技术使用者:深圳市中天明晟科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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