BR102017024607A2 - Dispositivo para geração de oxigênio, e, componente de carga para um dispositivo de geração de oxigênio - Google Patents

Abstract

a invenção se refere a um dispositivo de geração de oxigênio, compreendendo pelo menos uma câmara de reação para alojar uma composição para geração de oxigênio, a composição compreendendo uma formulação de fonte de oxigênio e uma formulação líquida iônica, a formulação de fonte de oxigênio compreendendo um composto de peróxido e a formulação líquida iônica compreendendo um líquido iônico com um cátion e um ânion metalizado, meios para manter a formulação da fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica separadas fisicamente umas das outras, meios para estabelecer contato físico da formulação de fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica e meios para permitir que o oxigênio saia da câmara de reação.

Description

(54) Título: DISPOSITIVO PARA GERAÇÃO DE OXIGÊNIO, E, COMPONENTE DE CARGA PARA UM DISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE OXIGÊNIO (51) Int. Cl.: C01B 13/02 (30) Prioridade Unionista: 18/11/2016 EP 16199625.1 (73) Titular(es): GOODRICH LIGHTING SYSTEMS GMBH (72) Inventor(es): FRITZ KUEHN; FLORIAN J. GROCHE; CHRISTOPH KALLFASS (74) Procurador(es): KASZNAR LEONARDOS PROPRIEDADE INTELECTUAL (57) Resumo: A invenção se refere a um dispositivo de geração de oxigênio, compreendendo pelo menos uma câmara de reação para alojar uma composição para geração de oxigênio, a composição compreendendo uma formulação de fonte de oxigênio e uma formulação líquida iônica, a formulação de fonte de oxigênio compreendendo um composto de peróxido e a formulação líquida iônica compreendendo um líquido iônico com um cátion e um ânion metalizado, meios para manter a formulação da fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica separadas fisicamente umas das outras, meios para estabelecer contato físico da formulação de fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica e meios para permitir que o oxigênio saia da câmara de reação.

Tempo de execução [min.]

1/44 “DISPOSITIVO PARA GERAÇÃO DE OXIGÊNIO, E, COMPONENTE DE CARGA PARA UM DISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE OXIGÊNIO” [001] A presente invenção refere-se a dispositivos para geração de oxigênio.

[002] Seres humanos não podem existir sem oxigênio. Em muitos ambientes, no entanto, o fornecimento de oxigênio é insuficiente ou existe o risco de situações de emergência que envolvem falta de oxigênio, por exemplo em submarinos, em minas, em cápsulas espaciais e também em aviões. A pressão do ar diminui com o aumento da altitude do voo e em altitudes de cruzeiro de muitas aeronaves, em particular aeronaves de longo alcance, o oxigênio suficiente para seres humanos não está mais disponível. Portanto, as cabines da aeronave são pressurizadas para garantir um fornecimento de oxigênio suficiente. Em caso de despressurização repentina de uma cabine de aeronave, máscaras de oxigênio devem estar disponíveis, fornecendo oxigênio à tripulação e aos passageiros até que a aeronave atinja um nível de voo em que o oxigênio suficiente esteja disponível.

[003] O oxigênio fornecido por esses sistemas de emergência é tipicamente produzido por chamados velas de clorato ou velas de oxigênio. Esses geradores químicos de oxigênio contêm cloratos ou percloratos como fonte de oxigênio, bem como vários aditivos como combustíveis, catalisadores, aglutinantes e moderadores. As velas de clorato encontram-se muitas vezes na forma de hastes cilíndricas, ou seja, têm uma forma semelhante às velas. As velas de clorato são divulgadas, por exemplo, em WO 97/43210.

[004] Enquanto as velas de clorato são amplamente utilizadas, elas exigem altas temperaturas nas quais a produção de oxigênio ocorre. Ou seja, em velas de cloreto, o oxigênio é liberado a temperaturas entre 450° Ce 700° C. Portanto, é necessário isolamento térmico efetivo de velas de clorato, resultando em um prejuízo de tamanho e peso. Além disso, a decomposição

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2/44 de cloratos e percloratos tende a produzir produtos secundários tóxicos, em particular o cloro, que deve ser removido da corrente de oxigênio, acrescentando em tamanho e peso. Além disso, existe o risco de falha no sistema. Nas velas de clorato, a zona de reação é normalmente líquida, ou seja, há uma zona líquida que se desloca através da vela, começando no ponto de ignição. A zona líquida dentro da vela sólida desestabiliza consideravelmente a vela, de modo que choques mecânicos ou mesmo pequenas vibrações podem resultar na separação das porções de vela, interrompendo assim a transferência de calor e interrompendo a decomposição de clorato ou perclorato. Nesse caso, a produção de oxigênio pode ser interrompida, embora o oxigênio ainda seja vital.

[005] Um tipo diferente de geradores químicos de oxigênio usa peróxidos como fontes de oxigênio como, por exemplo, percarbonato de sódio, perborato de sódio ou uma adução de ureia de peróxido de hidrogênio. A decomposição dos peróxidos produz oxigênio e a reação de decomposição pode ser iniciada por contato dos compostos de peróxido com uma enzima apropriada ou catalisador de metal de transição. Os geradores químicos de oxigênio deste tipo são revelados nos documentos US 2 035 896, WO 86/02063, JPS 61227903 e DE 196 02 149.

[006] Todos estes geradores de oxigênio à base de peróxido conhecidos têm em comum o uso de água para fornecer contato entre os peróxidos e os catalisadores. Infelizmente, a água congela a 0°C e, portanto, nenhum oxigênio pode ser produzido abaixo de 0°C. Isso é inaceitável para muitos sistemas de emergência. Uma desvantagem adicional dos sistemas aquosos é que a decomposição de peróxidos em soluções aquosas resulta em efervescência veemente da mistura de reação. Como consequência, um dispositivo gerador de oxigênio que contém uma composição de geração de oxigênio à base de peróxido deve ter uma estrutura complicada.

[007] Seria benéfico o fornecimento de uma solução para pelo

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3/44 menos alguns dos problemas da técnica anterior descrita acima e o fornecimento de um dispositivo de geração de oxigênio capaz de produzir oxigênio respirável, confiável e continuamente em uma ampla faixa de temperatura e preferencialmente incluindo temperaturas negativas. O oxigênio produzido deve estar a uma temperatura baixa, de preferência abaixo de 150°C e ainda preferencialmente isento de componentes tóxicos ou não nocivos tais como cloro ou monóxido de carbono. Também seria benéfico o fornecimento de um dispositivo capaz de produzir oxigênio durante um longo período de tempo e com uma taxa de fluxo significativa. Seria ainda benéfico fornecer um dispositivo de geração de oxigênio, o dispositivo tendo requisitos mínimos de espaço e sendo leve e de estrutura simples.

[008] As modalidades exemplificativas da invenção incluem um dispositivo de geração de oxigênio, compreendendo pelo menos uma câmara de reação para alojar uma composição para geração de oxigênio, a composição compreendendo uma formulação de fonte de oxigênio e uma formulação líquida iônica, a formulação de fonte de oxigênio compreendendo um composto de peróxido e a formulação líquida iônica compreendendo um líquido iônico com um cátion e um ânion metalizado, meios para manter a formulação da fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica separadas fisicamente umas das outras, meios para estabelecer contato físico da formulação de fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica e meios para permitir que o oxigênio saia da câmara de reação.

[009] As modalidades exemplificativas da invenção também incluem um componente de carga para um dispositivo de geração de oxigênio, o componente de carga compreendendo uma formulação de oxigênio compreendendo um composto de peróxido e/ou uma formulação líquida iônica compreendendo um líquido iônico com um cátion e um ânion metalizado.

[0010] Os exemplos de modalidades da invenção se baseiam em um

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4/44 conceito completamente novo, a utilização de líquidos iônicos para a decomposição de compostos de peróxido sólido.

[0011] As implementações técnicas deste conceito inventivo incluem uma composição para gerar oxigênio, um método para gerar oxigênio a partir desta composição, um dispositivo para gerar oxigênio que contém a composição e a utilização de um líquido iônico como dispersante ou solvente e/ou como dissipador de calor na composição e/ou para liberar oxigênio da composição durante um período prolongado de tempo.

[0012] As implementações desta invenção incluem ainda que o kit é especificamente adaptado para preenchimento ou recarga de um dispositivo para geração de oxigênio de acordo com esta invenção.

[0013] Como pode ser facilmente compreendido, os constituintes da composição são os mesmos, independentemente de qual implementação técnica da invenção é contemplada.

[0014] Por conseguinte, qualquer divulgação fornecida para uma determinada implementação (tal como composição, dispositivo, método ou utilização) é análoga às demais implementações desta invenção.

[0015] As modalidades 1 a 65 abaixo constituem exemplos de implementações desta invenção.

1. Uma composição para geração de oxigênio, compreendendo:

pelo menos uma fonte de oxigênio e pelo menos uma fonte de oxigênio e pelo menos um líquido iônico que compreende um cátion e um ânion, em que a fonte de oxigênio é um composto de peróxido, o líquido iônico está em estado líquido, pelo menos em uma faixa de temperatura de -10°C a +50°C e o ânion é selecionado dentre ânions de metalato.

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2. A composição de acordo com a modalidade 1, em que a fonte de oxigênio e o líquido iônico não estão em contato físico entre si.

3. A composição de acordo com as modalidades 1 ou 2, em que a fonte de oxigênio é selecionada dentre percarbonatos de metal alcalino, perboratos de metal alcalino, peróxido de hidrogênio de ureia e suas misturas.

4. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 3, em que a fonte de oxigênio é uma ou mais dentre Na₂CÜ3 x 1,5 H₂O₂ NaBÜ3 x 4 H₂O, NaBCh x H₂O e peróxido de hidrogênio e ureia.

5. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 4, em que o cátion é selecionado do grupo que consiste em cátions de hidrocarbonetos heterocíclicos, cátions de amônio e fosfônio.

6. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 5, em que o cátion possui pelo menos um substituinte.

7. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 6, em que o cátion é dissubstituído simetricamente ou assimetricamente.

8. A composição de acordo com as modalidades 6 ou 7, em que os substituintes são independentemente selecionados a partir de grupos alquil opcionalmente substituídos com 1 a 18 átomos de carbono.

9. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 8, em que o cátion é selecionado do grupo que consiste em cátions de imidazol, pirrolidínio, amônia, colina, piridínio, pirazólio, piperidínio, fosfênio e sulfônio.

10. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 9, em que o ânion metalizado compreende pelo menos um metal de transição e pelo menos um íon haleto e/ou íon pseudo-halogeneto.

11. A composição de acordo com a modalidade 10, em que o metal de transição é selecionado dentre ferro e cobre.

12. A composição de acordo com as modalidades 10 ou 11, em

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6/44 que o haleto é selecionado do grupo que consiste em cloreto, brometo e iodeto e/ou o pseudo-halogeneto é selecionado do grupo que consiste em cianeto, isocianeto, tiocianato e isotiocianato.

13. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 12, em que o líquido iônico tem a fórmula geral zC⁺ MX_y ^z, em que C representa um cátion monovalente, M é selecionado do grupo que consiste em Fe,³⁺ Fe²⁺ e Cu⁺ e quando M é Fe³⁺, y=4 e z=l, quando M é Fe²⁺, y = 4 e z = 2 e quando M= Cu⁺, y= 2 e z = 1.

14. A composição de acordo com a modalidade 13, em que C representa um cátion imidazólio de N,N'-dissubstituído.

15. A composição de acordo com a modalidade 14, em que os substituintes são independentemente selecionados do grupo que consiste em grupos metil, hidroxietil, butil, hexil e octil.

16. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 15, em que a composição compreende pelo menos um líquido iônico que não possui um ânion metalizado.

17. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 16, em que a fonte de oxigênio está presente em uma quantidade que varia de 1 a 99% em peso da composição e o líquido iônico está presente em uma quantidade que varia de 99 a 1% em peso da composição.

18. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 17, em que a fonte de oxigênio está na forma de um pó ou na forma de pelo menos um pó compacto.

19. A composição de acordo com a modalidade 18, em que o pelo menos um pó compacto foi compactado com uma pressão na faixa de 1 a 220 MPa.

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20. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 19, em que a fonte de oxigênio é um composto de adução de peróxido de hidrogênio.

21. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 20, em que a composição é fornecida como um kit de pelo menos duas formulações separadas fisicamente, em que uma das formulações compreende o líquido iônico com um ânion metalizado e a outra formulação compreende a fonte de oxigênio.

22. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 21, em que a fonte de oxigênio é uma formulação de fonte de oxigênio que compreende dois ou mais compostos de peróxido e, opcionalmente, pelo menos um aditivo.

23. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 22, em que o líquido iônico é uma formulação de líquido iônico que compreende pelo menos um líquido iônico ativo e, opcionalmente, pelo menos um líquido iônico não ativo e, adicionalmente, pelo menos um aditivo.

24. Um método de geração de oxigênio, que compreende o fornecimento de pelo menos uma fonte de oxigênio, o fornecimento de no mínimo um líquido iônico, em que o líquido iônico compreende um cátion e um ânion, em que a fonte de oxigênio é um composto de peróxido, o líquido iônico está no estado líquido pelo menos em uma faixa de temperaturas de -10°C a + 50°C e o ânion é selecionado a partir de ânions metalizados e que entram em contato com a fonte de oxigênio e o líquido iônico.

25. O método de acordo com a modalidade 24, em que a fonte de oxigênio é selecionada dentre percarbonatos de metal alcalino, perboratos

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8/44 de metal alcalino, peróxido de hidrogênio de ureia e suas misturas.

26. O método de acordo as modalidades 24 ou 25, em que a fonte de oxigênio é uma ou mais dentre Na2CÜ3 x 1,5 H2O2 NaBCh x 4 H2O, NaBÜ3 χ H2O e peróxido de hidrogênio e ureia.

27. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 26, em que o cátion é selecionado do grupo que consiste em cátions de hidrocarbonetos heterocíclicos e cátions de amônio e fosfônio.

28. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 27, em que o cátion possui pelo menos um substituinte.

29. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 28, em que o cátion é dis substituído as simetricamente ou simetricamente.

30. O método de acordo com as modalidades 28 ou 29, em que os substituintes são independentemente selecionados a partir de grupos alquil opcionalmente substituídos com 1 a 18 átomos de carbono.

31.0 método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 30, em que o cátion é selecionado do grupo que consiste em cátions de imidazol, pirrolidínio, amônia, colina, piridínio, pirazólio, piperidínio, fosfênio e sulfônio.

32. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 31, em que o ânion metalizado compreende pelo menos um metal de transição e pelo menos um íon haleto e/ou íon pseudo-halogeneto.

33. O método de acordo com a modalidade 32, em que o metal de transição é selecionado dentre ferro e cobre.

34. O método de acordo com as modalidades 32 ou 33, em que o haleto é selecionado do grupo que consiste em cloreto, brometo e iodeto e/ou o pseudo-halogeneto é selecionado do grupo que consiste em cianeto, isocianeto, tiocianato e isotiocianato.

35. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 34, em que o líquido iônico tem a fórmula geral zC⁺ ΜΧγ^ζ em que C

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9/44 representa um cátion monovalente, M é seleccionado do grupo que consiste em Fe²⁺, Fe³⁺ e Cu⁺ e quando M é Fe³⁺, y = 4 e z = 1, quando M é Fe²⁺, y = 4 e z = 2 e quando M= Cu⁺, y= 2 e z = 1.

36. O método de acordo com a modalidade 35, em que C representa um cátion imidazólio de N, N'-dissubstituído.

37. O método de acordo com a modalidade 36, em que os substituintes são independentemente selecionados do grupo que consiste em grupos metil, hidroxialquil, hidroxietil, butil, hexil e octil.

38. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 37, em que a composição compreende pelo menos um líquido iônico que não possui um ânion metalizado.

39. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 38, em que a fonte de oxigênio está presente em uma quantidade que varia de 1 a 99% em peso da composição e o líquido iônico está presente em uma quantidade que varia de 99 a 1 % em peso da composição.

40. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 24 a 39, em que a fonte de oxigênio está na forma de um pó ou na forma de pelo menos um pó compacto.

41. O método de acordo com a modalidade 40, em que o pelo menos um pó compacto foi compactado com uma pressão na faixa de 1 a 220 MPa.

42. A utilização de um líquido iônico que compreende um cátion e um ânion, em que o ânion é selecionado a partir de ânions metalizados, como iniciador de uma reação de decomposição de um composto e como dissipador de calor para dissipar o calor da reação.

43. A utilização da modalidade 42, em que o líquido iônico é um líquido iônico como definido em qualquer uma das modalidades 27 a 38 e

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10/44 a fonte de oxigênio é um composto aduto de peróxido de hidrogênio como definido na modalidade 25 ou 26.

44. Um dispositivo para gerar oxigênio, que compreende pelo menos uma câmara de reação para alojar uma composição para gerar oxigênio, a composição sendo uma formulação de fonte de oxigênio e uma formulação de líquido iônico, em que a formulação de fonte de oxigênio compreende um composto de peróxido e a formulação de líquido iônico compreende um líquido iônico com um cátion e um ânion de metal, meios para manter a formulação da fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico separadas fisicamente uma da outra, meios para estabelecer contato físico entre a formulação da fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico e meios para permitir que o oxigênio saia da câmara de reação.

45. O dispositivo de acordo com a modalidade 44, em que o meio para permitir que o oxigênio saia da câmara de reação é uma membrana permeável aos gases ou uma frita, que é permeável aos gases e à prova de líquidos.

46. O dispositivo de acordo com a modalidade 44 ou 45, em que a câmara de reação compreende um primeiro compartimento para receber uma da formulação de fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico e um segundo compartimento para receber a outra formulação de fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico.

47.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 46, em que os meios para manter a formulação de fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico fisicamente separadas compreendem, pelo menos, um receptáculo dentro da câmara para receber uma dentre a formulação de fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico.

48.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das

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11/44 modalidades 44 a 47, em que os meios para manter uma dentre a formulação de fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico fisicamente separadas compreendem uma membrana, uma folha de metal ou plástico ou uma folha de vidro entre o primeiro compartimento e o segundo compartimento.

49.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 48, em que os meios para estabelecer o contato físico compreendem um dispositivo para destruição dos meios para manter a formulação da fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico fisicamente separadas e um mecanismo de ativação para ativar o dispositivo.

50.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 49, em que o dispositivo para destruição é uma placa sólida, uma grade, uma borda de corte ou um pino de disparo.

51.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 50 em que os meios para estabelecer contato físico são uma seringa ou um mecanismo de dosagem.

52.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 51, em que a pelo menos uma câmara de reação é colocada dentro de um recipiente com uma saída de oxigênio.

53.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 52, em que pelo menos duas câmaras de reação são colocadas dentro de um recipiente com uma saída de oxigênio, em que o recipiente fornece um espaço de gás comum para receber oxigênio que sai das pelo menos duas câmaras de reação.

54.0 dispositivo de acordo com a modalidade 53, que compreende de 3 a 20 câmaras de reação.

55. O dispositivo de acordo com a modalidade 53 ou 54, em que as pelo menos duas câmaras de reação compreendem duas composições diferentes para gerar oxigênio.

56. O dispositivo de acordo com a modalidade 55, em que as

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12/44 diferentes composições para gerar oxigênio diferem seja no tipo de líquido iônico com um ânion metalizado ou no tipo de composto de peróxido ou no grau de compactação da fonte de oxigênio.

57.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 56, em que o composto de peróxido é selecionado dentre percarbonatos de metal alcalino, perboratos de metal alcalino, peróxido de hidrogênio de ureia e suas misturas.

58. O dispositivo de acordo com a modalidade 57, em que o composto de peróxido é um ou mais dentre Na2CÜ3 x 1,5 H2O2 Na BO3 x 4 H2O, Na BO3 x H2O e peróxido de hidrogênio e ureia.

59.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 58, em que o cátion é selecionado do grupo que consiste em cátions de hidrocarbonetos heterocíclicos e cátions de amônio e fosfônio.

60.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 59, em que o cátion representa um cátion imidazólio de N,N'-dissubstituído.

61.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 60, em que a formulação de líquido iônico também compreende um líquido iônico que não possui um ânion metalizado.

62.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 44 a 61, em que o ânion metalizado compreende pelo menos um metal de transição e pelo menos um íon haleto e/ou íon pseudo-halogeneto.

63. O dispositivo de acordo com a modalidade 62, em que o ânion compreende ferro ou cobre.

64.0 dispositivo de acordo com qualquer uma das modalidades 52 a 63, em que a saída de oxigênio compreende meios para restringir o fluxo de gás.

65. O componente de carga para um dispositivo de geração de oxigênio, em que o componente de carga compreende uma formulação de

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13/44 oxigênio que compreende um composto de peróxido e/ou uma formulação de líquido iônico que compreende um líquido iônico com um cátion e um ânion metalizado.

[0016] Uma composição, método, dispositivo ou uso para geração de oxigênio no sentido desta invenção é uma composição, método, dispositivo ou uso destinado a gerar oxigênio, enquanto que quaisquer composições, métodos, dispositivos ou usos que possam gerar oxigênio como uma reação lateral não constituem composições, métodos, dispositivos ou usos no sentido desta invenção.

[0017] As composições geradoras de oxigênio de acordo com exemplos de modalidades da invenção compreendem, como constituintes essenciais, pelo menos um composto de peróxido como uma fonte de oxigênio e pelo menos um líquido iônico como iniciador para uma reação de decomposição da fonte de oxigênio e para dissipar o calor gerado durante a reação de decomposição de peróxido. As composições são sistemas de 2 componentes.

[0018] Os presentes inventores descobriram que compostos de peróxido tais como compostos adutos de peróxido de hidrogênio podem ser decompostos por determinados líquidos iônicos de uma maneira semelhante à da solução aquosa, mas sem as desvantagens das soluções aquosas. Em particular, a decomposição de compostos peróxidos tais como adutos de peróxido de hidrogênio por esses líquidos iônicos produz oxigênio respirável em baixas temperaturas e sem exigir isolamentos térmicos volumosos para o dispositivo gerador de oxigênio. Os exemplos de composições geradores de oxigênio desta invenção não contêm nenhuma água.

[0019] Os líquidos iônicos são sais no estado líquido. Portanto, qualquer sal que funde sem decomposição ou vaporização produz um líquido iônico. Às vezes, os sais que são líquidos abaixo do ponto de ebulição da água são considerados líquidos iônicos. Tecnicamente interessantes são, em

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14/44 particular, os líquidos iônicos que estão no estado líquido a temperaturas relativamente baixas, tais como a temperatura ambiente ou mesmo abaixo da temperatura ambiente.

[0020] Um composto iônico é considerado como um líquido iônico neste documento quando está no estado líquido pelo menos em uma faixa de temperatura de -10°C a +50°C. Líquidos iônicos preferidos estão no estado líquido pelo menos de -30° C a + 70° C e os líquidos iônicos mais preferidos estão no estado líquido em uma gama de temperatura ainda mais ampla, tal como de -70°C a + 150°C.

[0021] As propriedades dos líquidos iônicos podem ser modificadas e adaptadas às determinadas necessidades, variando a estrutura química. Tipicamente, os líquidos iônicos são termicamente estáveis, possuem amplas regiões líquidas, uma alta capacidade de calor e quase nenhuma pressão de vapor. A maioria deles é incombustível. Eles podem ser usados até mesmo como retardadores de chama. É feita referência a US 2011/0073331 Al divulgando retardadores de chamas líquidas iônicas e citando literatura que descreve os métodos de preparação (parágrafo 0127).

[0022] Como indicado acima, os líquidos iônicos utilizados na presente invenção devem estar no estado líquido a uma temperatura baixa, de preferência até -30°C ou mesmo abaixo disto. Tais líquidos iônicos são sais constituídos por cátions orgânicos e ânions orgânicos e ambos os cátions e ânions são volumosos e preferencialmente assimétricos. Como regra geral, a temperatura de fusão diminui com o aumento do volume e a simetria decrescente de cátions e ânions. As combinações de cátions e ânions altamente volumosos e assimétricos podem não congelar até temperaturas tão baixas como -120°C. Existem muitos líquidos iônicos que são líquidos a 70°C e acima.

[0023] s determinados líquidos iônicos que são capazes de decompor os compostos de adução de peróxido de hidrogênio e outros compostos de

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15/44 peróxido em sistemas não aquosos são líquidos iônicos à base de metalato, ou seja, os ânions são metalatos. Os ânions metálicos são ânions complexos em que o metal é ligado a uma pluralidade de átomos ou grupos pequenos. Estes líquidos iônicos ativos possuem a fórmula geral zC⁺ MX_yz (1), em que C representa um cátion, M representa um metal e X representa um haleto ou um pseudo-halogeneto. Os valores para y, z dependem da valência do determinado metal. Normalmente, y e z estão em um intervalo de um a seis.

[0024] Cátions adequados são, por exemplo, cimentos de imidazólio, pirrolidínio, amônia, colina, piridínio, pirazólio, piperidínio, fosfônio e sulfônio. Os cátions podem ou não ter substituintes. Particularmente, os cátions podem ter um ou mais substituintes. Em exemplos de modalidades, os cátions são dissubstituídos. A substituição pode ser simétrica ou assimétrica. [0025] Exemplos de substituintes (cadeias laterais) são grupos alquil com 1 a 18 átomos de carbono, que podem ser adicionalmente substituídos. Tais substituintes são metil, hidroxialquil tal como grupos hidroxietil, butil, hexil e octil. Exemplos de líquidos iônicos ativos possuem cátions imidazólios de Ν,Ν'-dissubstituído simétricos ou assimétricos.

[0026] Os ânions dos líquidos iônicos ativos compreendem um metal de transição. Os metais de transição, conforme compreendido neste documento, são os elementos que possuem um invólucro d (d-shell) incompleto ou que podem formar íons com um invólucro d incompleto, incluindo lantanídeos e actinídeos. Exemplos de metais de transição são ferro e cobre, devido à sua atividade particularmente alta. O ferro pode estar presente nos líquidos iônicos nos estados de oxidação mais 2 e mais 3, por exemplo e o cobre pode estar presente no estado de oxidação mais 1, por exemplo. Outro exemplo de metal de transição é titânio, por exemplo no estado de oxidação mais 4.

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16/44 [0027] Os ânions compreendem ainda pelo menos dois íons X, em que X tem uma carga de menos 1. Os exemplos de íons são halogenetos e pseudo-halogenetos. Exemplos de halogenetos são fluoreto, cloreto, brometo e iodeto e exemplos de pseudo-halogenetos são cianeto, isocianeto, hidróxido, hidrossulfeto, cianato, isocianato, tiocianato, isotiocianato, azida. Os íons X na fórmula acima (1) podem ser os mesmos ou diferentes. Por exemplo, o ânion de metalato pode conter um íon haleto e um íon pseudo-halogeneto. [0028] Os líquidos iônicos com uma atividade de decomposição de peróxido particularmente elevada são compostos de metalato imidazólio de Ν,Ν'-dissubstituídos que incluem ferro no estado de oxidação mais 2 ou mais 3 ou cobre no estado de oxidação mais 1, com a fórmula (2) abaixo

R’

MXy^z’ (2) [C:\Ui z

quando M representa Fe³⁺, y = 4 e z = 1, quando M representa Fe²⁺, y = 4ez = 2e quando M representa Cu¹⁺ y = 2 e z = 1.

[0029] R e R' representam, independentemente do outro, um grupo alquil opcionalmente substituído com 1 a 18 átomos de carbono, por exemplo um grupo metil, hidroxialquil tal como hidroxietil, butil, hexil ou octil.

[0030] Os líquidos iônicos ativos com a fórmula (1) podem ser preparados, por exemplo, fazendo reagir os compostos precursores CX e MXy.z como descrito em Inorg. Chem., 2001, 40 (10), pp 2298-2304.

[0031] Um único líquido iônico ativo pode ser usado para gerar oxigênio pela decomposição de peróxidos. Alternativamente, diferentes

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17/44 líquidos iônicos ativos podem ser usados em combinação ou, alternativamente, um ou mais líquidos iônicos ativos podem ser usados em combinação com um ou mais líquidos iônicos não ativos. Líquidos iônicos não ativos são sais líquidos que não possuem um ânion de metalato ativo e, portanto, não são capazes de decompor peróxidos para produzir oxigênio respirável. Assim, em exemplos de modalidades, esta invenção usa formulações líquidas iônicas que compreendem um ou mais líquidos iônicos ativos, isto é, líquidos iônicos com ânions metalizados e, opcionalmente, um ou mais líquidos iônicos não ativos, isto é, líquidos iônicos que não possuem ânions metalizados.

[0032] Os líquidos iônicos não ativos que podem ser usados em combinação com os líquidos iônicos ativos não são particularmente limitados. E requerido apenas que sejam líquidos na faixa de temperatura desejada e que não reajam com nenhum constituinte da composição que gera oxigênio ou com um produto de reação ou produto intermediário da reação de decomposição de peróxido.

[0033] Os cátions adequados para os líquidos iônicos não ativos são, por exemplo, os mesmos cátions indicados acima para os líquidos iônicos ativos. Ânions adequados incluem dimetilfosfato, metilsulfato, trifluorometilsulfonato, bis (trisfluorometilsulfonil) imida, cloreto, brometo, iodeto, tetrafluoroborato e hexafluorofosfato. No caso de ânions pequenos, como cloreto, brometo e iodeto, podem ser selecionados cátions particularmente volumosos, de modo a fornecer a liquidez de baixa temperatura desejada.

[0034] Alguns exemplos de líquidos iônicos não ativos são

- butiltrimetilamoniobis(trifluorometilsulfonil)imida

- 1 -butil-3-metibmidazóbotrifluorometanossulfonato,

- 1 -butil-3-metibmidazóbometilfosfato,

- 1 -butil-3-metibmidazóbometilsulfato,

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- 1,1 -butilmetilpirrolidiniobis(trifluorometilsulfonil)imida,

- 1,3-dimetilimidazóliodimetilfosfato,

- 1,3-dimetilimidazolium-metilsulfato.

[0035] Em exemplos de modalidades, é utilizado pelo menos um composto aduto de peróxido de hidrogênio sólido como uma fonte de oxigênio. Os compostos adutos de peróxido de hidrogênio sólido constituem substitutos adequados e estáveis para o peróxido de hidrogênio líquido, são facilmente armazenáveis, estáveis a longo prazo e seguros para trabalhar. Exemplos de fontes de oxigênio são percarbonatos de metais alcalinos, por exemplo, percarbonato de sódio (Na2CÜ3 x 1,5Η2θ2), perboratos de metais alcalinos, por exemplo perborato de sódio (NaBCh x 4H2O, NaBCh x H2O) e ureia-peróxido de hidrogênio (UHP). Em UHP, a ureia e o peróxido de hidrogênio estão presentes em uma razão molar de cerca de 1:1.

[0036] Os compostos peróxidos não são particularmente limitados, desde que sejam estáveis nas condições habituais de armazenamento, de preferência também a temperaturas elevadas, por exemplo, na proximidade de um incêndio. Os compostos de peróxido podem ser usados isoladamente ou em combinações de dois ou mais, ou seja, como formulações de fonte de oxigênio. Tais formulações podem conter outros aditivos que não interferem de forma prejudicial com a reação de decomposição de peróxido. Os compostos peróxidos podem ser solúveis ou parcialmente solúveis ou insolúveis nos líquidos iônicos ativos e não ativos.

[0037] Em exemplos de modalidades, as composições para gerar oxigênio podem compreender de cerca de 1 a 99% em peso de uma ou mais fontes de oxigênio, de cerca de 99 a 1% em peso de um ou mais líquidos iônicos ativos e, opcionalmente, de cerca de 1 a 98% em peso de um ou mais líquidos iônicos não ativos. Em outros exemplos de modalidades, a fonte de oxigênio ou a mistura de fontes de oxigênio constitui de 15 a 45% em peso, os líquidos iônicos ativos ou a mistura de líquidos iônicos ativos constitui de

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19/44 a 85% em peso e o líquido iônico não ativo constitui de 0 a 84 % em peso da composição. Opcionalmente, outros componentes podem estar presentes, por exemplo, dióxido de silicone. Em exemplos de modalidades, as quantidades de tais constituintes adicionais não excedem cerca de 20% em peso da composição.

[0038] No contexto neste documento, o termo composição inclui condições em que a fonte de oxigênio e o líquido iônico ativo estão em contato um com o outro, bem como condições em que a fonte de oxigênio e o líquido iônico ativo não estão em contato uns com os outros, ou seja, a fonte de oxigênio e o líquido iônico ativo constituem um kit de peças.

[0039] Quando um composto de peróxido, tal como composto aduto de peróxido de hidrogênio sólido, entra em contato com um líquido iônico ativo com um ânion de metalato, prossegue a decomposição do composto de peróxido. Portanto, os constituintes da composição para gerar oxigênio devem ser armazenados em uma condição em que o líquido iônico ativo não pode desencadear a liberação de oxigênio do composto de peróxido. Em exemplos de modalidades, isto é conseguido através do fornecimento da composição para geração de oxigênio na forma de um kit de peças, ou seja, como uma combinação de dois componentes, em que um componente compreende a pelo menos uma fonte de oxigênio e o outro componente compreende o pelo menos um líquido iônico ativo. O kit pode opcionalmente compreender um ou mais constituintes adicionais, por exemplo, um líquido iônico não ativo. Em exemplos de modalidades, quaisquer outros constituintes da composição para geração de oxigênio são misturados seja na fonte de oxigênio ou no líquido iônico ativo ou em ambos.

[0040] Como outros exemplos de constituintes, podem ser mencionados dióxido de silício (como dissipador de calor), resorcinol (como um eliminador de radicais), 2-metil-hidroquinona, eugenol, fenol e 4propilfenol, todos reduzindo a taxa de reação.

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20/44 [0041] Por conseguinte, um exemplo de método para geração de oxigênio de acordo com a presente invenção compreende o fornecimento de pelo menos uma fonte de oxigênio, fornecendo pelo menos um líquido iônico ativo que compreende um ânion de metalato, em que a fonte de oxigênio é um composto de peróxido e o líquido iônico ativo está no estado líquido pelo menos na faixa de temperatura de -10°C a +50°C e em contato com a fonte de oxigênio e o líquido iônico.

[0042] Um exemplo de dispositivo para geração de oxigênio de acordo com a presente invenção é especificamente adaptado para alojar os constituintes essenciais da composição para geração de oxigênio, isto é, a pelo menos uma fonte de oxigênio e o pelo menos um líquido iônico ativo, em um estado fisicamente separado, os colocando em contato físico uma vez que é desejada uma geração de oxigênio.

[0043] Um exemplo de dispositivo compreende pelo menos uma câmara de reação. A câmara de reação pode ter um único compartimento ou dois compartimentos separados uns dos outros por uma membrana ou outro meio impermeável a líquido que pode ser facilmente destruído, por exemplo, uma fina folha de metal ou plástico ou uma placa de vidro fina. Alternativamente, a câmara de reação pode conter pelo menos um receptáculo para receber um dos constituintes essenciais da composição para gerar oxigênio, isto é, a pelo menos uma fonte de oxigênio ou pelo menos um líquido iônico ativo e, opcionalmente, quaisquer aditivos. Ao colocar uma fonte de oxigênio e o líquido iônico ativo em um receptáculo vedável enquanto o outro constituinte essencial está fora do receptáculo ou, alternativamente, ao colocar um dos constituintes da composição para gerar oxigênio em um primeiro compartimento da câmara de reação enquanto o outro constituinte essencial é colocado em um segundo compartimento da câmara de reação, os constituintes essenciais são mantidos fisicamente separados e uma reação de decomposição do composto de peróxido é evitada.

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21/44 [0044] Para permitir a geração de oxigênio, deve ser estabelecido o contato físico dos constituintes essenciais da composição para geração de oxigênio, isto é, do composto de peróxido e do líquido iônico ativo. Isto pode ser conseguido, por exemplo, pela destruição da membrana ou folha ou outros meios que separam o primeiro compartimento e o segundo compartimento da câmara de reação ou pela destruição do receptáculo contendo um dos constituintes essenciais da composição para geração de oxigênio. A membrana ou outros meios de separação podem ser, por exemplo, destruídos por uma borda de corte de um dispositivo de corte disposto em um dos compartimentos da câmara de reação e o receptáculo disposto dentro de uma câmara de reação que contém apenas um compartimento pode ser, por exemplo, destruído por uma placa sólida ou uma grade. Tanto o dispositivo de corte que tem a borda de corte como a placa ou grade sólida são movidos após a ativação por um acionador, por exemplo, um mecanismo de mola. O acionador pode ser acionado, por exemplo, por uma pessoa que necessita oxigênio ou pode ser acionado automaticamente, uma vez que uma baixa condição de oxigênio é detectada por um sensor de oxigênio.

[0045] Uma vez estabelecido o contato dos constituintes, a geração de oxigênio começa prontamente ou é um pouco atrasada, dependendo do estado dos constituintes, como será descrito abaixo. O oxigênio deixa a câmara de reação através de meios que permitem a passagem de oxigênio, ao mesmo tempo que vedam a câmara de reação, por exemplo uma membrana permeável aos gases ou qualquer outra estrutura permeável aos gases, mas impermeável a líquidos, por exemplo, uma frita ou uma peneira molecular. Quando a câmara de reação está disposta dentro de um recipiente, o oxigênio pode ser liberado em um espaço de cabeça do recipiente e deixar o recipiente através de uma saída de oxigênio.

[0046] Em um exemplo de modalidade, o dispositivo para geração de oxigênio compreende mais de uma câmara de reação e as pelo menos duas

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22/44 câmaras de reação estão dispostas dentro de um recipiente comum. Cada câmara de reação pode ser fornecida, individualmente, com meios para estabelecer o contato físico dos constituintes da composição para geração de oxigênio, ou, alternativamente, um dado comum pode ser fornecido para uma pluralidade das câmaras de reação ou para todas as câmaras de reação. O oxigênio gerado em cada câmara de reação é liberado para um espaço de cabeça comum do recipiente e deixa o recipiente através de uma saída de oxigênio.

[0047] A modalidade que compreende uma pluralidade de câmaras de reação permite que o oxigênio seja fornecido durante um período de tempo particularmente longo carregando as câmaras de reação com composições para gerar oxigênio com diferentes perfis de liberação de oxigênio. Em princípio, essa composição com diferentes perfis de liberação de oxigênio também pode ser carregada em uma única câmara de reação, proporcionando assim oxigênio durante um longo período de tempo. É facilmente evidente que esse dispositivo para geração de oxigênio com apenas uma câmara de reação é de uma construção muito simples. Construções simples são tipicamente as mais confiáveis.

[0048] Verificou-se pelos presentes inventores que o curso da reação de decomposição do composto de peróxido pode ser influenciado por vários fatores.

[0049] A natureza do composto de peróxido não tem influência quase nenhuma, ou seja, todos os compostos de peróxido testados foram considerados como equivalentes.

[0050] No que se refere ao líquido iônico ativo, a atividade pode ser manipulada variando o cátion ou o ânion ou ambos. Como um cátion, diferentes heterociclos podem ser usados e os heterociclos podem ser substituídos por diferentes substituintes. No que diz respeito ao ânion, diferentes metais podem ser utilizados e os halogenetos ou pseudoPetição 870170088473, de 16/11/2017, pág. 31/76

23/44 halogenetos que se coordenam com o metal de transição ou outro metal também podem ser variados. Ali, essas modificações têm alguma influência na taxa de decomposição do peróxido e no ponto de tempo do início da reação de decomposição. A temperatura de reação máxima alcançada durante a reação de decomposição também é um pouco diferente para diferentes composições químicas do líquido iônico. A temperatura de reação máxima, no entanto, também depende da quantidade do líquido iônico ativo e, em particular, da quantidade do composto de peróxido utilizado. A temperatura de reação aumenta com a quantidade crescente de peróxido, mas nunca excede cerca de 120°C.

[0051] A maior influência no perfil da reação de decomposição foi encontrada para a área superficial do composto de peróxido exposto ao líquido iônico ativo. Nos exemplos abaixo, utilizaram-se compostos de adução de peróxido de hidrogênio. É evidente que a taxa de reação pode ser consideravelmente variada por redução ou ampliação da área superficial do composto de adubo de peróxido de hidrogênio. A reação de decomposição é particularmente rápida, quando os compostos de peróxido estão presentes na forma de partículas finas. As partículas pequenas podem ser acessadas facilmente e rapidamente pelo líquido iônico ativo.

[0052] A área de superfície do composto aduto de peróxido de hidrogênio ou de qualquer outro composto de peróxido sólido que é facilmente acessível pelo líquido iônico ativo pode ser efetivamente reduzida pressionando o peróxido em compactações de pó, por exemplo péletes. Os compactos em pó podem diferir em forma (tendo, por exemplo, formas de blocos cilíndricas ou retangulares), em dimensões, em grau de compactação (o que aumenta com o aumento da pressão de compactação) e em peso. Foi verificado que o peso influencia diretamente a quantidade de oxigênio gerada, ou seja, a reação é escalável. A quantidade de peróxido na mistura reacional determina a quantidade de oxigênio gerado. A taxa de reação, no entanto, é

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24/44 independente do peso e da forma das compactações de pó, e também bastante independente das dimensões das compactações de pó.

[0053] Uma forte influência foi encontrada para o grau de compactação. As altas pressões de compactação retardaram claramente o início da reação e/ou prolongaram o período de tempo da geração de oxigênio. A razão é que a pressão de compactação elevada resulta em alta densidade dos compactos de pó, resultando em baixa porosidade das compactações de pó. As compactações de pó que têm muitos poros abertos nas suas superfícies podem ser facilmente e rapidamente penetradas pelo líquido iônico, enquanto as compactações de pó com apenas alguns poros abertos nas suas superfícies não permitem uma rápida penetração do líquido iônico na maior parte das compactações de pó. Portanto, o contato com o líquido iônico ativo é retardado no caso de compactações de pó com alto grau de compactação e o atraso aumenta com o aumento do grau de compactação. Curiosamente, o tamanho de partícula do peróxido antes da compactação não influencia o atraso do início da reação.

[0054] Como consequência, a compressão do composto de peróxido é a medida de escolha para manipular o período de tempo, quando a geração de oxigênio ocorre. Como regra geral, pode-se dizer que o atraso no início da reação de decomposição aumenta com o aumento da pressão de compactação. [0055] Será apreciado que as utilizações, métodos e dispositivos divulgados podem tirar proveito de qualquer dos materiais descritos acima em relação às composições e produtos e vice-versa.

[0056] As referências neste documento a compreender devem ser entendidas como abrangendo incluindo e contendo, bem como consistindo de e constituído essencialmente por.

[0057] O termo um/uma significa pelo menos um/uma.

[0058] A invenção será ilustrada adicionalmente pelos seguintes exemplos não limitativos com referência as figuras anexas, em que:

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As Figuras 1 a 3 são gráficos que ilustram a evolução do oxigênio a partir da UHP com diferentes formulações líquidas iônicas.

A Figura 4 é um gráfico que ilustra a evolução do oxigênio a partir de diferentes compostos de peróxido com CziminiFeCU,

A Figura 5 é um gráfico que ilustra as temperaturas de reação das reações da UHP com diferentes líquidos iônicos,

A Figura 6 é um gráfico que ilustra as temperaturas de reação durante a decomposição de diferentes quantidades de UHP,

A Figura 7 é um gráfico que ilustra a evolução do oxigênio a partir das compactações de pó em comparação com o pó,

A Figura 8 é um gráfico que ilustra a evolução do oxigênio a partir de diferentes quantidades de compostos de peróxido, tendo um peso diferente a uma pressão de compactação equivalente.

A Figura 9 é um gráfico que ilustra a evolução do oxigênio a partir de compactações de pó de peróxido com diferentes formas,

A Figura 10 é um gráfico que ilustra a evolução do oxigênio a partir de diferentes compostos de peróxido,

A Figura 11 é um gráfico que ilustra a evolução do oxigênio a partir de compostos com peróxido em pó com diferentes tamanhos de partículas antes da compactação,

As Figuras 12 a 16 ilustram esquematicamente várias modalidades de dispositivos para geração de oxigênio a partir de composições de acordo com esta invenção,

As Figuras 17 e 18 são gráficos que ilustram a evolução do oxigênio a partir de dispositivos com várias câmaras de reação e

A Figura 19 é um gráfico que ilustra as temperaturas de pico de reação para cada câmara de reação do dispositivo ilustrado na Figura 18. [0059] Em todos os gráficos que ilustram a evolução do oxigênio ou a temperatura de reação, a evolução do oxigênio (ou temperatura de reação,

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26/44 respectivamente) é plotada em tempo de execução, em que o tempo de execução é o tempo que começa a correr no ponto de tempo de contato da fonte de oxigênio com o líquido iônico.

[0060] Nos exemplos seguintes, utilizou-se um medidor de gás de cilindro com um simples captador de tensão e um conversor analógico-digital para medição do volume de oxigênio que foi gerado pela reação de decomposição de peróxido. Isso resultou em um erro de medição sistemática. Em muitos exemplos, o volume de gás medido foi um tanto maior do que o volume de gás teoricamente possível. A razão é que a reação de decomposição é ligeiramente exotérmica, aquecendo o oxigênio gerado a uma temperatura acima da temperatura ambiente. Quando o oxigênio sai da câmara de reação, ele é arrefecido até a temperatura ambiente, levando a contração do volume de gás. O medidor de gás de cilindro utilizado não conseguiu compensar os erros de volume devido à contração do volume de gás após o resfriamento. Em vez disso, o volume negativo (diminuição do volume) foi registrado como um volume positivo (aumento de volume). O valor de 0,13 X 1000 cm³ indicado em algumas das Figuras corresponde à quantidade teórica do O₂ liberável.

[0061] Nos exemplos, as seguintes abreviações são usadas

C20mim 1-(2 hidroxietil)-3metilimidazólio

C4mim 1-Butil-3-metilimidazólio _Feill Fe Cu¹ FeCI4- FeCU²' CuCI2'

C6mim 1-Hexil-3metilimidazólio

TFSI

C8mim 1-Octil-3-metilimidazólio

IL: líquido iônico

UHP: peróxido de hidrogênio e ureia

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Exemplo 1 [0062] 10,0 mmol de ureia-peróxido de hidrogênio (UHP) e 10,0 mmol de tetracloro ferratos de imidazólio diferentes são carregados em um balão de fundo redondo. Depois de fechar o recipiente, o volume de oxigênio liberado é medido com um medidor de gás de cilindro. As quantidades carregadas e o volume de gases liberados são indicados para diferentes líquidos iônicos ativos na tabela 1.

Tabela 1:

[0063] Quantidades carregadas e volume de oxigênio liberado para reações de diferentes tetracloro ferratos de imidazólio e lg de UHP.

líquido iônico	C2OHmimFeCl4	C4MEFeÜ4	C6inimFeCl4	CsmimFeCLi
massa da UHP	lg	lg	lg	lg
massa de IL	3,10 g	3,36 g	3,65 g	3,93 g
volume do gás	132,5 cm3	135 cm3	135 cm3	165 cm3

[0064] O perfil de reação é mostrado na Figura 1. A Figura 1 mostra que o início da reação de decomposição depende fortemente do líquido iônico particular usado.

Exemplo 2 [0065] 10,0 mmol de ureia-peróxido de hidrogênio (UHP) são carregados cada um em um recipiente com formulações líquidas iônicas como indicado na tabela 2. Após o fechamento do recipiente, o volume de gás liberado é medido. Os resultados estão ilustrados na tabela 2 e figura 2.

Tabela 2:

IF formulação	C4inimCuCl2	6% de solução de C4inimCuCl2 em CrmimTFSI	Uítnini/I e (II) Cl4	CrmimFe (III) CU: Uítnini/I e (II) Cl4 1: 1 (molar)
quantidade de UHP	1 g	1 g	1 g	1 g
quantidade IF	2,73 g	2,69 g	5,32 g	4,34 g
volume do gás	150 cm3	113 cm3	120 cm3	108 cm3

[0066] Quantidades carregadas e volumes de gases liberados para reações de diferentes formulações líquidas iônicas com lg de UHP.

[0067] A Tabela 2 e a Figura 2 mostram que as quantidades de oxigênio liberadas são semelhantes para diferentes líquidos iônicos, no entanto, o início da reação de decomposição varia consideravelmente para diferentes formulações líquidas iônicas.

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Exemplo 3:

[0068] 10 mmol de UHP e 10 mmol de diferentes tetra-halogenetos de imidazólio são carregados em um balão de fundo redondo. Os líquidos iônicos particulares utilizados são indicados na tabela 3. Depois de fechar o recipiente, o volume de gás liberado foi medido com um medidor de gás de cilindro. As quantidades carregadas e os volumes de gases liberados pelos diferentes líquidos iônicos também são indicados na tabela 3.

Tabela 3

Formulação de IL	C4mimFeBr4	C4mimFeBrCl3	C4mimFeCl4
quantidade de UHP	1 g	1 g	1 g
quantidade de IL	5,15 g	3,81 g	3,36 g
volume do gás	128 cm3	128 cm3	135 cm3

[0069] Quantidades carregadas e volumes de gás liberados para reações de diferentes tetrahaloferratos de imidazólio e lg de UHP.

[0070] Como mostram a tabela 3 e a figura 3, os volumes de oxigênio liberados são muito similares para os diferentes tetrahaloferratos, no entanto, o ponto de tempo de início da reação de decomposição difere consideravelmente dos diferentes tetrahaloferratos.

Exemplo 4:

[0071] 10 mmol de compostos aduto de peróxido de hidrogênio conforme indicado na tabela 4 e 10 mmol de Cqmim Fe CI4 são carregados em um balão de fundo redondo. Depois de fechar o recipiente, o volume de gás liberado é medido com um medidor de gás de cilindro. As quantidades carregadas e os volumes de oxigênio liberados de diferentes peróxidos são mostrados na tabela 4 e figura 4.

[0072] Pode ser observado diferentes compostos de peróxido e também misturas de compostos de peróxido são eficazes para a produção de oxigênio.

Tabela 4

aduto de peróxido	carbonato de sódio	perborato de sódio	UHP	perborato de sódio: UHP 1: 1 (molar)
quantidade de peróxido	1,5 g	1,54 g	1 g	1,25 g
quantidade de IL	3,36 g	3,36 g	3,36 g	3,36 g
volume do gás	128 cm3	128 cm3	133 cm3	135 cm3

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Exemplo 5:

[0073] 10 mmol de UHP e 10 mmol de líquido iônico ativo como indicado na tabela 5 são carregados em um balão de fundo redondo. Depois de fechar o recipiente, o volume de oxigênio liberado é medido com um medidor de gás de cilindro. Simultaneamente, a temperatura da solução de reação é medida com um termopar (tipo K). As temperaturas máximas medidas estão listadas na tabela 5 e são mostradas na figura 5. Pode ver-se que as temperaturas máximas são diferentes para diferentes líquidos iônicos, no entanto, as temperaturas máximas são sempre baixas. Mesmo a temperatura máxima mais alta é inferior a 120°C.

Tabela 5:

Temperatura de reação máxima para diferentes líquidos iônicos quando decompondo 1 g de UHP

IL	Temperatura máxima
C2OHinimFeCl4	79°C
C4mimCuCl2	81°C
C4ÍmFeBr4	119°C
C4mimFeCl4	57°C

Exemplo 6:

[0074] Quantidades diferentes de ureia-peróxido de hidrogênio (UHP) e quantidades equimolares de C4mim Fe CU são carregadas em um balão de fundo redondo. Depois de fechar o recipiente, o volume de gás liberado é medido com um medidor de gás de cilindro e simultaneamente a temperatura na solução de reação é medida com um termopar (tipo K).

[0075] As temperaturas máximas medidas e os volumes de gás liberados estão listados na tabela 6. As temperaturas máximas são também mostradas na Figura 6.

Tabela 6:

quantidade de UHP	volume de gás liberado	temperatura máxima
lgdeUHP	140 cm3	79 °C
5g de UHP	545 cm3	81 °C
lOgdeUHP	1388 cm3	119 °C

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30/44 [0079] Temperatura de reação máxima para diferentes líquidos iônicos quando decompondo lg de UHP.

[0076] Como mostram a tabela 6 e a figura 6, as temperaturas máximas aumentam com quantidades crescentes de peróxido. No entanto, em todos os casos, as temperaturas de reação estão abaixo de 120°C.

Exemplo 7:

[0077] Adicionou-se 1 g de composto aduto de ureia-peróxido de hidrogênio (UHP) em pó ou comprimido em um pélete (molde cilíndrico) ou comprimido em um cubo, em um balão de vidro com uma formulação de líquido iônico à base de ferrato de imidazólio ^MEFeCLQ com capacidade de decomposição de peróxido. Após fechar o recipiente, o volume de oxigênio liberado é medido com um medidor de gás de cilindro. As pressões de compressão, o oxigênio liberado e o tempo até a liberação completa do oxigênio disponível estão listados na tabela 7. A Figura 7 mostra o volume de oxigênio liberado versus o tempo de reação para as compactações em pó UHP (péletes) e o pó de UHP.

[0078] Os resultados evidenciam claramente que, no caso de uma fonte de oxigênio em pó, a reação de decomposição da fonte de oxigênio começa prontamente após combinação da fonte de oxigênio e o líquido iônico ativo, enquanto que no caso de uma fonte de oxigênio em forma comprimida, o início da reação de decomposição está um pouco atrasado. A Figura 8 ilustra uma comparação da evolução de oxigênio de diferentes geometrias de molde para compactação de pó de peróxido de compressão idêntica.

[0079] A Figura 8 compara os perfis de reação de decomposição de compactos de pó quadrados e compactos de pó redondos. Os compactos em pó têm o mesmo grau de compressão. Obviamente, as diferentes geometrias não influenciam o perfil de reação de decomposição. Em vez disso, a taxa de reação no início da reação e o volume de oxigênio liberados são muito semelhantes as compactações de pó quadrada e redonda.

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Tabela 7:

aduto de peróxido (forma)	massa	pressão compactação	de	volume	tempo 1
UHP (em pó)	ig	-	133 cm3	2,2 min
UHP (pélete)	ig	75 MPa	135 cm3	8,4 min
UHP (quadrado)	ig	74 MPa	142 cm3	8,1 min

1) tempo significa tempo até a liberação completa de todo o oxigênio disponível.

Exemplo 8:

[0080] Foram misturadas diferentes quantidades de composto de ureia-peróxido de hidrogênio comprimido em grânulos (forma redonda) em um balão de vidro com uma formulação de líquido iônico baseada em imidazolioferrato (C4mim Fe CI4) com capacidade de decomposição de peróxido. Depois de fechar o recipiente de reação, o volume de gás liberado é medido com um medidor de gás de cilindro. Do mesmo modo, uma fonte de oxigênio, composta de UHP e perborato de sódio (razão molar 1: 3) foi tratada da mesma maneira. As quantidades de peróxido, a pressão de compactação, o volume de gás liberado e o tempo até a liberação completa do oxigênio disponível estão listados na tabela 8. A geração de oxigênio para os péletes de ureia-peróxido de hidrogênio (os péletes possuem diâmetros diferentes devido a diferentes quantidades de UHP) versus o tempo de reação é representada na Figura 9. A Figura 10 representa a geração de oxigênio a partir de grânulos de aduto de peróxido misturado (UHP: perborato de sódio, razão molar 1:3).

Tabela 8:

Aduto de peróxido (formato)	massa	pressão compactação	de	volume	tempo1
UHP (pélete)	ig	75 MPa		140 cm3	5,5 min
UHP (pélete)	5g	75 MPa		550 cm3	6,1 min
UHP (pélete)	10 g	75 MPa		1100 cm3	6,1 min
UHP: perborato de sódio 1:3 (molar) (pélete)	10,9 g	75 MPa		1165 cm3	5,5 min

1) tempo significa tempo até a liberação completa de todo o oxigênio disponível

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32/44 [0081] A Figura 11 representa uma comparação da liberação de oxigênio do pélete com uma massa de lg, comparando grânulos feitos de pó de UHP com diferentes tamanhos de partículas.

[0082] Pode ser visto na Figura 9 que a quantidade de peróxido utilizada determina a quantidade de oxigênio gerada. A taxa de reação e o tempo de início da reação de decomposição não são significativamente influenciados pela quantidade de peróxido utilizada.

[0083] A Figura 10 ilustra que a geração de oxigênio a partir de ureiaperóxido de hidrogênio como única fonte de oxigênio é semelhante à geração de oxigênio a partir de uma fonte mista de oxigênio que compreende UHP e perborato de sódio. A fonte de oxigênio particular tem pouca influência na quantidade de oxigênio gerado, na taxa de reação e no início da reação de decomposição.

[0084] Enquanto o grau de compactação, ou seja, a pressão de compactação, influencia significativamente o ponto de tempo do início da reação de decomposição, os tamanhos de partículas antes da compactação não desempenham um papel. Isto é evidente a partir da Figura 11, que compara a geração de oxigênio dos péletes de UHP de peso igual, que foram pressionadas com a mesma pressão de compactação. Um exemplo, no entanto, foi moído em partículas muito finas antes da compressão. No entanto, o perfil de reação é quase idêntico para ambas as amostras.

[0085] Em exemplos de modalidades, é projetado especificamente um dispositivo para geração de oxigênio a partir de composições como descrito acima, que usa líquidos iônicos com ânions metalizados para decomposição de um composto de peróxido como fonte de oxigênio e para a dissipação de calor de reação gerado durante a reação de decomposição, é projetado especificamente. Um dispositivo para geração de oxigênio, em exemplos de modalidades, tem pelo menos uma câmara de reação para armazenamento da composição em uma condição em que a fonte de oxigênio e o líquido iônico

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33/44 ativo não estão em contato físico entre si. Tal contato físico da fonte de oxigênio e do líquido iônico ativo deve ser estabelecido no momento em que é necessário oxigênio. Em exemplos de modalidades, o dispositivo é equipado com meios adequados para permitir que a fonte de oxigênio e o líquido iônico ativo entrem em contato nesse mesmo momento. Além disso, em exemplos de modalidades, o dispositivo permite que o oxigênio gerado saia da câmara de reação. Alguns exemplos de modalidades são ilustrados nas Figuras 12 a 16, em que números de referência semelhantes designam componentes semelhantes. A descrição de tais exemplos de modalidades não deve ser interpretada como limitativa da invenção de qualquer maneira.

[0086] A Figura 12 ilustra um dispositivo 1 para gerar oxigênio com uma única câmara de reação 2 para armazenamento da composição para geração de oxigênio. Em uma mesma câmara de reação 2, pelo menos uma das fontes de oxigênio e líquido iônico ativo é englobada em um receptáculo de modo a evitar o contato com o respectivo outro constituinte contido na câmara de reação 2. Na modalidade ilustrada na Figura 12, estão dispostos dois receptáculos 5, 6 na câmara de reação. O receptáculo 5 contém a formulação de fonte de oxigênio 7, por exemplo em forma de pó ou comprimida em péletes. O receptáculo 6 contém uma formulação de líquido iônico 8. Alternativamente, pode haver apenas um receptáculo para incluir a formulação da fonte de oxigênio, enquanto que a formulação de líquido iônico é livre na câmara de reação 2 ou a formulação de líquido iônico 8 pode ser incluída dentro de um receptáculo, enquanto que a formulação de fonte de oxigênio 7 não está incluída em um receptáculo separado.

[0087] Neste documento, o termo formulação de fonte de oxigênio significa que a fonte de oxigênio pode ser um único composto de peróxido, mas também pode ser uma combinação de dois ou mais compostos de peróxido e pode conter opcionalmente quaisquer aditivos que não interagem negativamente com a reação de decomposição de peróxido.

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34/44 [0088] O termo formulação de líquido iônico, tal como utilizado neste documento, indica que o líquido iônico pode ser um único líquido iônico ativo como descrito acima, mas pode ser também uma combinação de dois ou mais líquidos iônicos ativos como descrito acima ou pode ser diluído por um ou vários líquidos iônicos não ativos diferentes. Além disso, a formulação de líquido iônico pode conter quaisquer aditivos que não interagem negativamente com a reação de decomposição de peróxido.

[0089] É desejável armazenar a formulação da fonte de oxigênio 7 e a formulação de líquido iônico 8 dentro da câmara de reação 2 em uma disposição tal que a formulação da fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico possam se misturar intimamente uma vez que sejam necessárias gerações de oxigênio. Por outro lado, a mistura intempestiva deve ser evitada. Portanto, nos exemplos de modalidades, tanto a formulação de fonte de oxigênio como a formulação de líquido iônico são colocadas cada uma em um receptáculo. Isso constitui uma medida preventiva vantajosa contra a mistura acidental da fonte de oxigênio e do líquido iônico ativo em caso de vazamento ou quebra do receptáculo.

[0090] Em uma situação em que o oxigênio deve ser gerado, o receptáculo 5, ou os receptáculos 5 e 6, respectivamente, são destruídos por um dispositivo de quebra 18. Na figura 12, o dispositivo de quebra 18 tem a forma de uma placa, no entanto, os meios para destruir os receptáculos não estão limitados a placas e outros meios são conhecidos por aqueles versados na técnica, por exemplo, pinos ou grades de disparo. O movimento da placa 18 pode ser conseguido por uma mola 19 ou outro mecanismo de ativação. Durante o armazenamento do dispositivo para geração de oxigênio, a mola 19 está sob tensão e mantem a placa 18 em uma posição distante dos receptáculos 5, 6. Uma vez que a tensão é liberada por um mecanismo de gatilho adequado (não mostrado), a mola 19 move a placa 18 em direção aos receptáculos 5, 6 e a placa 18 destrói os receptáculos 5, 6. Tal gatilho pode

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35/44 ser, por exemplo, o ato de puxar uma máscara de oxigênio para um passageiro em um avião. Outro exemplo de mecanismo de disparo é um sensor de oxigênio que detecta uma baixa condição de oxigênio.

[0091] Os recipientes 5, 6 e a placa 18 são feitos de materiais que garantem que os receptáculos 5, 6 serão quebrados ou rompidos quando atingidos pela placa 18. Exemplos de materiais são folhas de plástico ou vidro para receptáculos 5, 6, e material plástico mais espesso ou metal para placa 18.

[0092] A destruição dos receptáculos 5, 6 provoca a mistura da formulação de fonte de oxigênio 7 e a formulação de líquido iônico 8, e inicia a geração de oxigênio já à temperatura ambiente ou temperaturas abaixo da temperatura ambiente. A fim de permitir que o oxigênio saia da câmara de reação 2, a câmara de reação 2 tem uma abertura que é vedada, na modalidade ilustrada, com uma membrana permeável aos gases 16. A abertura pode estar em uma posição diferente da mostrada na Figura 12 ou pode haver mais de uma abertura. Isto aplica-se de forma análoga a todos os dispositivos para geração de oxigênio desta invenção.

[0093] O oxigênio gerado nos dispositivos desta invenção pode ser passado através de um filtro ou outros meios de purificação como é conhecido na técnica. Os dispositivos podem estar equipados com tais meios.

[0094] A reação geradora de oxigênio é um processo apenas ligeiramente exotérmico e o calor de reação gerado pelo processo de decomposição não aquece consideravelmente o oxigênio gerado. O oxigênio que sai da câmara de reação está quase a uma temperatura adequada para respiração, ou seja, bem abaixo de 150°C. A câmara de reação 2 não precisa resistir a altas temperaturas e pode ser feita de materiais leves e de baixo ponto de fusão, como o plástico. Além disso, qualquer isolamento volumoso não é necessário. Isto é particularmente vantajoso em todos os casos em que o peso deve ser economizado e/ou o espaço é limitado como, por exemplo, no

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36/44 caso de máscaras de oxigênio que devem ser instaladas em uma aeronave. [0095] A Figura 13 ilustra uma modalidade alternativa de um dispositivo inventivo 1 para geração de oxigênio. Na modalidade da figura 13, a câmara de reação 2 tem dois compartimentos, um primeiro compartimento 3 e um segundo compartimento 4, os quais são separados por uma membrana de impermeável a líquido 17.0 primeiro compartimento 3 contém a formulação de fonte de oxigênio 7 e está equipado com um dispositivo de corte 20 com uma borda de corte 20'. O dispositivo de corte está disposto em uma posição que permite que a borda de corte 20' corte através da membrana 17 que separa o primeiro compartimento 3 e o segundo compartimento 4.

[0096] Os compartimentos 3, 4 possuem aberturas vedadas pelas membranas 15, 16, respectivamente. As membranas 15, 16 são permeáveis aos gases, permitindo assim que o oxigênio gerado durante a reação geradora de oxigênio saia da câmara de reação 2.

[0097] Um mecanismo de ativação 19, por exemplo uma mola, é fornecido para mover a borda de corte 20' para a membrana 17 e através da membrana 17. Tal mecanismo é descrito em DE 10 2009 041 065 Al. Conforme explicado em conexão com a figura 12, a mola 19 está sob tensão durante o armazenamento do dispositivo 1 e uma vez que a tensão é liberada por um mecanismo de gatilho (não mostrado), a mola 19 move o dispositivo de corte em direção à membrana 17, a extremidade de corte 20' destrói a membrana 17 e o primeiro compartimento 3 e o segundo compartimento 4 são combinados em uma única câmara de reação 2.

[0098] Na modalidade ilustrada na figura 13, a formulação de fonte de oxigênio 7 está contida no primeiro compartimento 3 e a formulação de líquido iônico 8 está contida no segundo compartimento 4. Após a destruição da membrana 17, a formulação 7 da fonte de oxigênio cai para o segundo compartimento 4 e mistura com a formulação de líquido iônico 8. O oxigênio gerado sai da câmara de reação 2 através das membranas 15, 16.

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37/44 [0099] E claro que também é possível colocar a formulação de líquido iônico 8 no primeiro compartimento 3 e a formulação 7 da fonte de oxigênio no segundo compartimento 4.

[00100] Como material para o dispositivo de corte 20, qualquer material que possa cortar a membrana 17 pode ser utilizado, por exemplo uma folha de metal. O primeiro compartimento 3 e o segundo compartimento 4 podem ser formados a partir dos mesmos materiais que a única câmara de reação 2 ilustrada na figura 12.

[00101] Outra modalidade de um dispositivo inventivo 1 para gerar oxigênio é ilustrada na figura 14. Na modalidade da figura 14, a câmara de reação 2 é equipada com um dispositivo de injeção 21, por exemplo uma seringa ou outro dispositivo de dosagem.

[00102] A câmara de reação 2 e o dispositivo de injeção 21 estão conectados ou constituem unidades separadas que podem ser conectadas para formar uma única unidade. Uma abertura ou várias aberturas na parede da câmara de reação 2 permitem que o oxigênio gerado durante a reação de decomposição de peróxido saia da câmara de reação 2. As aberturas são vedadas, na modalidade ilustrada, por membranas permeáveis aos gases 16. Na modalidade ilustrada na figura 14, as aberturas são fornecidas na junção da câmara de reação 2 e do dispositivo de injeção 21.

[00103] O exemplo de dispositivo de injeção da figura 14 compreende uma barra de deslizamento 22, uma cavilha 23 e uma lança de injeção 24. O dispositivo de injeção está adaptado para manter a formulação 7 da fonte de oxigênio ou a formulação de líquido iônico 8, no exemplo ilustrado a formulação de líquido iônico 8. A formulação de líquido iônico 8 está contida em um receptáculo 5, feito a partir de um material que pode ser facilmente rompido, por exemplo uma folha de plástico. A formulação de fonte de oxigênio 7 está contida na câmara de reação 2.

[00104] A barra de deslizamento 22 pode ser acionada de forma

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38/44 análoga ao dispositivo de quebra 18 na figura 12 e ao dispositivo de corte 20 na figura 13. Uma vez atuada, a barra de deslizamento 22 empurra o receptáculo 5 em direção à cavilha 23, o receptáculo 5 é rompido e a formulação de líquido iônico 8 é injetada através da lança de injeção 24 na câmara de reação 2.Preferencialmente, a lança de injeção 24 está provida de vários orifícios (não ilustrados) de modo a fornecer uma distribuição uniforme da formulação de líquido iônico 8. A formulação de líquido iônico 8 absorve a formulação 7 da fonte de oxigênio e a reação de decomposição do peróxido começa, gerando oxigênio. O oxigênio deixa a câmara de reação 2 através das membranas 16.

[00105] De forma análoga às modalidades descritas acima, o arranjo da formulação de fonte de oxigênio 7 e a formulação de líquido iônico 8 podem ser diferentes do arranjo ilustrado na figura 14. Em particular, se não for um líquido, mas a matéria sólida estiver contida no dispositivo de injeção ou na unidade de dosagem 21, não é necessário um receptáculo 5 e não são necessários meios para destruir o receptáculo, como o pico 23 e uma lança de injeção.

[00106] A Fig. 15 representa uma modalidade do dispositivo 1 para geração de oxigênio que é semelhante à modalidade representada na Fig. 12. Diferente da modalidade da Fig. 12, o dispositivo para geração de oxigênio da Fig. 15 está contido em um recipiente 10 que circunda e protege a câmara de reação 2. Neste caso, o oxigênio gerado não é liberado diretamente para o meio ambiente, mas entra em um espaço de gás 11 entre a membrana permeável aos gases 16 e uma parede superior do recipiente 10. O oxigênio sai do espaço de gás 11 através de uma saída de gás 12 que pode ser, por exemplo, provida com um filtro.

[00107] Um dispositivo 1 como mostrado na Fig. 15 tipicamente não precisa de nenhum outro isolamento térmico. Em vez disso, o recipiente 10 fornece um isolamento suficiente. Se desejado, uma camada fina (por

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39/44 exemplo, com uma espessura de cerca de 1 a 3 mm) de um material isolante pode ser colocada entre a parede externa da câmara de reação 2 e a parede interna do recipiente 10. Tal material isolante também pode servir para a finalidade adicional de manter a câmara de reação 2 firmemente fixada no recipiente 10. Não deve ser fornecido material isolante entre a membrana 16 e a parede do recipiente oposta à membrana 16, isto é, no espaço de gás 11. [00108] Alojar a câmara de reação dentro de um recipiente é particularmente vantajoso em dispositivos para geração de oxigênio que possuem mais de uma câmara de reação, por exemplo, duas câmaras de reação ou uma pluralidade ou multiplicidade de câmaras de reação 2. Uma modalidade possuindo oito câmaras de reação 2 é ilustrada na Fig. 16.

[00109] No dispositivo para geração de oxigênio ilustrado na Fig. 16, as câmaras de reação 2 são mostradas esquematicamente. Geralmente, a construção das câmaras de reação 2 não está limitada de qualquer maneira. Por exemplo, as câmaras de reação como ilustrado nas Figs. 12 a 14 podem ser usadas. Além disso, a disposição das câmaras de reação não está limitada ao arranjo mostrado na Fig. 16. Em vez disso, as câmaras de reação podem ser dispostas dentro do recipiente 10 de qualquer maneira apropriada.

[00110] A geração de oxigênio nas câmaras de reação 2 é iniciada após a ativação das câmaras de reação 2. Na modalidade ilustrada na Fig. 16, todas as câmaras de reação 2 são ativadas simultaneamente por um mecanismo de ativação comum, tal como uma mola, concebida para empurrar uma placa 18 para as câmaras de reação 2, como descrito em ligação com a Fig. 12. Alternativamente, cada câmara de reação pode ser ativada individualmente, ou seja, pode ter seu próprio mecanismo de ativação, ou várias câmaras de reação podem ser dispostas em grupos, cada grupo possuindo seu próprio mecanismo de ativação. Por exemplo, na modalidade da Fig. 16, as oito câmaras de reação podem ser dispostas em dois grupos de quatro câmaras, cada grupo possuindo seu próprio mecanismo de ativação.

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40/44 [00111] O recipiente 10 fornece um espaço de gás 11 que recebe oxigênio de todas as câmaras de reação 2 e o oxigênio coletado no espaço de gás 11 sai do espaço de gás 11 através da saída de gás 12. Alternativamente, o espaço de gás 11 pode ser dividido em uma pluralidade de compartimentos. Um compartimento separado, com sua própria saída de gás, pode ser atribuído a cada câmara de reação 2 ou um compartimento pode fornecer um espaço de gás comum para um grupo de câmaras de reação 2. Por exemplo, o recipiente 10 pode fornecer dois espaços de gás lie cada espaço de gás 11 pode coletar oxigênio a partir de quatro câmaras de reação 2.

[00112] Um dispositivo para geração de oxigênio com várias câmaras de reação 2 permite prolongar a geração de oxigênio durante um longo período de tempo. Conforme explicado acima, o ponto de tempo do início da reação de decomposição pode ser manipulado pela escolha de líquidos iônicos ativos apropriados e, em particular, pela minimização ou maximização da área de superfície acessível do composto aduto de peróxido de hidrogênio, por exemplo, por moagem do composto peróxido a um pó fino ou pressionando o composto peróxido em compactos de pó. Quanto maior a pressão de compactação, maior será a densidade dos compactos de pó resultantes, minimizando assim a área de superfície acessível do composto de peróxido. [00113] Em um dispositivo como ilustrado na figura 16, cada uma das 8 câmaras de reação 2 pode ser carregada com uma composição diferente para geração de oxigênio. Por exemplo, quatro câmaras podem ser carregadas com as composições utilizadas no exemplo 2, que produzem oxigênio em quatro pontos diferentes no tempo, uma primeira descarga de oxigênio disponível 15 segundos após a mistura da fonte de oxigênio e do líquido iônico ativo e uma última descarga de oxigênio disponível cerca de três minutos após a mistura da fonte de oxigênio e do líquido iônico ativo.

[00114] As quatro câmaras de reação restantes podem ser carregadas com a mesma composição que fornece o último fluxo de oxigênio (três

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41/44 minutos após a mistura), no entanto, com as formulações de fonte de oxigênio que foram pressionadas em compactos de pó, a pressão de compactação aumentando de uma câmara para outra. Nessas câmaras, o início da reação de decomposição será mais retardado, em comparação com a câmara que fornece uma descarga de oxigênio três minutos após a mistura, o atraso aumentando com o aumento da pressão de compactação. Esta medida prolonga ainda mais o intervalo de tempo em que o oxigênio respirável está disponível.

[00115] Os exemplos 9 e 10 abaixo ilustram a evolução do oxigênio a partir de um dispositivo para geração de oxigênio com nove câmaras de reação (exemplo 9) e a evolução do gás a partir de um dispositivo para geração de oxigênio com 11 câmaras de reação bem como os perfis de temperatura das 11 câmaras de reação (exemplo 10).

Exemplo 9 [00116] As formulações líquidas iônicas listadas na tabela 9 foram carregadas nas câmaras de reação de um dispositivo para geração de oxigênio com 9 câmaras de reação. Em seguida, cada câmara foi carregada com lOg de adição de peróxido de hidrogênio de ureia sob a forma de péletes.

[00117] A evolução do oxigênio começou alguns segundos após o carregamento das pastilhas de UHP nas câmaras de reação, em uma primeira câmara de reação. Após aproximadamente meio minuto, a reação de decomposição foi completa nesta primeira câmara de reação e a evolução do oxigênio parou. Após dois minutos, a evolução do oxigênio começou em uma segunda câmara de reação e novamente a reação de decomposição foi completada em aproximadamente meio minuto, mas antes que a evolução do oxigênio parasse completamente, a reação de decomposição de peróxido começou em uma terceira câmara. Seguiram-se as câmaras remanescentes, o atraso no início da reação de decomposição sendo característico para cada composição geradora de oxigênio. Como resultado, o volume de oxigênio liberado aumentou gradualmente (Figura 17).

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Tabela 9: Formulações dos 9 reatores individuais.

IL 1	IL2	Razão Molar IF 1 (massa)	Razão Molar IF 2 (massa)
C.4mim2CuCl4	C4MEFeÜ4	1 (16,8 g)	1 (13,7 g)
C2OHmimFeCl4	C4MEFeÜ4	9 (29,2 g)	1 (3,4 g)
C2OHmimFeCl4	CeMEFeCL	3 (24,4 g)	1 (9,8 g)
C2OHmimFeCl4	CeMEFeCL	1 (16,2 g)	1 (19,6g)
C2OHmimFeCl4	CeMEFeCL	1 (3,2)	9 (32,8 g)
C2OHmimFeCl4	CeMEFeCL	1 (2,9 g)	10 (33,2 g)
C2OHmimFeCl4	C4MEFeCl4	1 (2,5 g)	12 (31,1 g)
C2OHmimFeCl4	C4MEFeCl4	1 (3,3 g)	9 (30,3 g)
C2OHmimFeCl4	CsmimFeCL	1 (8,1 g)	3 (29,5 g)

Exemplo 10 [00118] As formulações líquidas iônicas listadas na tabela 10 foram carregadas nas câmaras de reação de um dispositivo para geração de oxigênio com 11 câmaras de reação. Além disso, foi carregado 1 g de aduto de peróxido de hidrogênio de ureia em forma de péletes em cada câmara de reação. O oxigênio gerado foi medido com um medidor de gás de tambor e a temperatura em cada câmara de reação foi medida com termopares (tipo K) fornecidos em cada câmara de reação. Os resultados estão representados nas figuras 18 e 19.

Tabela 10: Formulações de IL de todas as 11 câmaras de reação

IL 1	IL 2	Razão Molar IL 1 (massa)	Razão Molar IL 2 (massa)
C4mim2CuCL	C4MEFeCI4	1 (L68 g)	KL37 g)
C2OHmimFeCL	C4MEFeCI4	9 (2,92 g)	K0,34g)
C2OHmimFeCL	CsmimFeCE	3 (2,44 g)	1 (0,98 g)
C2OHmimFeCL	CsmimFeCE	1 (1,62 g)	1 (l,96g)
C2OHmimFeCL	CemimFeCL	l(0,32g)	9 (3,28 g)
C2OHmimFeCL	CemimFeCL	1 (1,62 g)	1 d,82 g)
C2OHmimFeCL	C4MEFeCI4	1 (0,25 g)	12 (3,11 g)
C2OHmimFeCL	CsmimFeCE	1 (0,81 g)	3 (2,95 g)
C2OHmimFeCL	CsmimFeCL	1 (0,65 g)	4 (3,14 g)
C2OHmimFeCL	CsmimFeCL	l(0,32g)	9 (3,54 g)
C2OHmimFeCL	CsmimFeCL	l(0,30g)	10 (3,57 g)

[00119] A Figura 18 mostra a taxa de fluxo de oxigênio fornecida pelas 11 câmaras de reação, individualmente e o volume de oxigênio gerado em relação ao tempo de execução. Semelhante ao exemplo 9 (figura 17), as composições contidas em cada câmara de reação geraram oxigênio durante um período de tempo curto, sendo o ponto no tempo de início da reação de decomposição característico para cada composição geradora de oxigênio. O

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43/44 volume total de oxigênio gerado aumentou gradualmente.

[00120] A Figura 19 mostra o perfil de temperatura de cada uma das 11 câmaras de reação individuais. A Figura 19 prova que em nenhuma das câmaras de reação a temperatura de reação máxima excedeu 105°C.

[00121] Voltando novamente à figura 18, pode ser observado que o oxigênio respirável está disponível há mais de 11 minutos, no entanto, a geração de oxigênio não é tão contínua quanto seria desejável. Uma geração suave de oxigênio pode ser conseguida pelo fornecimento da saída de gás 12 de um dispositivo para geração de oxigênio como ilustrado na figura 5 com um pequeno orifício ou qualquer outro meio para restringir o fluxo de oxigênio para fora do espaço de gás 11.

[00122] Em cada câmara de reação individual, uma quantidade relativamente grande de oxigênio é produzida dentro de um curto período de tempo. Dentro deste curto período de tempo, mais oxigênio do que é necessário está disponível. Por outro lado, também há períodos de tempo em que não é produzido oxigênio, enquanto o oxigênio é necessário. Consequentemente, as fases de abundância de oxigênio e deficiência de oxigênio alternam entre si. Restringir a saída de oxigênio do espaço de gás 11 fornece um tampão que armazena o excesso de oxigênio para períodos de falta de oxigênio, fornecendo assim oxigênio suficiente por um longo período de tempo satisfatório.

[00123] Uma vez que as reações de decomposição são escaláveis para diferentes tamanhos de reator, é facilmente possível carregar um dispositivo para geração de oxigênio com uma composição geradora de oxigênio em uma quantidade suficiente para fornecer uma taxa de fluxo de oxigênio desejada. Para sistemas de emergência, a velocidade de fluxo desejada é tipicamente de pelo menos 41 oxigênio por minuto.

[00124] Os dispositivos para geração de oxigênio podem ser projetados

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44/44 como dispositivos descartáveis (para um único uso) preenchidos com uma composição para geração de oxigênio ou como dispositivos reutilizáveis que podem ser recarregados após uso com outra composição para gerar oxigênio. Em exemplos de modalidades desta invenção, formulações de fonte de oxigênio e formulações líquidas iônicas são fornecidas sob a forma de componentes adequados para recarregar um dispositivo para gerar oxigênio, por exemplo sob a forma de cartuchos substituíveis/mutuamente permutáveis. Os cartuchos são preenchidos com uma formulação de fonte de oxigênio ou com uma formulação de líquido iônico.

[00125] Os dispositivos para geração de oxigênio de acordo com a presente invenção não são sensíveis a interrupções do processo de produção de oxigênio, em contraste com velas de clorato que podem ser facilmente desestabilizadas, por exemplo, por agitação. A agitação de um dispositivo para geração de oxigênio de acordo com a presente invenção melhora a mistura da fonte de oxigênio e o líquido iônico ativo e, portanto, promove a reação de geração de oxigênio.

[00126] Além disso, os dispositivos inventivos podem ser interpretados de tal maneira que a orientação dos dispositivos para gerar oxigênio no campo de gravidade da terra seja arbitrária. Para este fim, várias saídas de oxigênio (vedadas por membranas permeáveis aos gases ou outras estruturas que permitam a passagem de oxigênio, enquanto bloqueiam a passagem de substâncias não gasosas) devem ser fornecidas nas paredes de reação da câmara 2 e as aberturas devem ser dispostas de tal maneira que sempre existe uma abertura que não é coberta pelo líquido iônico, independentemente da orientação do dispositivo.

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1/3

Claims (2)

REIVINDICAÇÕES

1/19

0.20

0.15 C2OHmimFeCI4

C4mimFeCI4

C6mimFeCI4

C8mimFeCI4

0.13

0.10

2<

α>

ε ο

>

0.050.001 ' ι ι '—ι——ι——ι—>—ι—>—ι—>—|——|

1. Dispositivo para geração de oxigênio, caracterizado pelo fato de que compreende:

pelo menos uma câmara de reação para alojar uma composição para gerar oxigênio, a composição compreendendo uma formulação de fonte de oxigênio e uma formulação líquida iônica, a formulação de fonte de oxigênio compreendendo um composto de peróxido e a formulação líquida iônica compreendendo um líquido iônico com um cátion e um ânion de metal, meios para manter a formulação da fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica separadas fisicamente uma da outra, meios para estabelecer contato físico entre a formulação da fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica, e meios para permitir que o oxigênio saia da câmara de reação.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio para permitir que o oxigênio saia da câmara de reação é uma membrana permeável aos gases ou uma frita, que é permeável aos gases e à prova de líquidos.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação compreende um primeiro compartimento para receber uma dentre a formulação de fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica e um segundo compartimento para receber uma outra dentre a formulação de fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica.

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os meios para manter a formulação de fonte de oxigênio e a formulação de líquido iônico fisicamente separados compreendem pelo menos um receptáculo dentro da câmara para receber uma dentre a formulação de fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica, ou compreender uma membrana, uma folha de metal ou plástico ou uma folha de vidro entre o primeiro compartimento e o segundo

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2/3 compartimento.

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os meios para estabelecer o contato físico compreendem um mecanismo de dosagem ou dispositivo para destruição dos meios para manter a formulação da fonte de oxigênio e a formulação líquida iônica fisicamente separadas e um mecanismo de ativação para ativar o dispositivo ou o mecanismo de dosagem.

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para destruição é uma placa sólida, uma grade, uma borda de corte ou um pino de disparo.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma câmara de reação é colocada dentro de um recipiente com uma saída de oxigênio.

8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas câmaras de reação, ou de 3 a 20 câmaras de reação, são colocadas dentro de um recipiente com uma saída de oxigênio, o recipiente proporcionando um espaço de gás comum para receber oxigênio que sai das pelo menos duas ou de 3 a 20 câmaras de reação.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas câmaras de reação compreendem duas composições diferentes para geração de oxigênio, em que as diferentes composições para geração de oxigênio podem diferir ou no tipo de líquido iônico com um ânion metalizado ou no tipo de composto peróxido, ou em grau de compactação da fonte de oxigênio.

10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o composto de

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3/3 peróxido é selecionado de percarbonatos de metal alcalino, perboratos de metal alcalino, peróxido de hidrogênio de ureia e suas misturas.

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o cátion é selecionado do grupo que consiste em cátions de hidrocarbonetos heterocíclicos, cátions de amônio e de fosfônio.

12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 ali, caracterizado pelo fato de que a formulação líquida iônica também compreende um líquido iônico que não possui um ânion metalizado.

13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o ânion metalizado compreende pelo menos um metal de transição e pelo menos um íon haleto e/ou íon pseudo-halogeneto.

14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 13, caracterizado pelo fato de que a saída de oxigênio compreende meios para restringir o fluxo de gás.

15. Componente de carga para um dispositivo de geração de oxigênio, caracterizado pelo fato de que o componente de carga compreende uma formulação de oxigênio compreendendo um composto de peróxido e/ou uma formulação líquida iônica compreendendo um líquido iônico com um cátion e um ânion metalizado.

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