BR112013019055B1 - método para armazenar ou aumentar o teor de energia de uma mistura de reação e sistema para capturar ou armazenar energia - Google Patents

método para armazenar ou aumentar o teor de energia de uma mistura de reação e sistema para capturar ou armazenar energia Download PDF

Info

Publication number
BR112013019055B1
BR112013019055B1 BR112013019055-8A BR112013019055A BR112013019055B1 BR 112013019055 B1 BR112013019055 B1 BR 112013019055B1 BR 112013019055 A BR112013019055 A BR 112013019055A BR 112013019055 B1 BR112013019055 B1 BR 112013019055B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
heat
reaction
phosphate
energy
inorganic
Prior art date
Application number
BR112013019055-8A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112013019055A2 (pt
Inventor
Wouter Ducheyne
Christian STEVENS
Original Assignee
Technology For Renewable Energy Systems (Tfres) Bvba
Universiteit Gent
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technology For Renewable Energy Systems (Tfres) Bvba, Universiteit Gent filed Critical Technology For Renewable Energy Systems (Tfres) Bvba
Publication of BR112013019055A2 publication Critical patent/BR112013019055A2/pt
Publication of BR112013019055B1 publication Critical patent/BR112013019055B1/pt

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D5/00—Devices using endothermic chemical reactions, e.g. using frigorific mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/16—Materials undergoing chemical reactions when used
    • C09K5/18—Non-reversible chemical reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/16—Materials undergoing chemical reactions when used
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0004—Particular heat storage apparatus
    • F28D2020/0026—Particular heat storage apparatus the heat storage material being enclosed in mobile containers for transporting thermal energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

"MÉTODOS E COMPONENTES PARA ARMAZENAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA". A presente invenção refere-se genericamente a um método de armazenamento de energia térmica ou bomba de calor utilizando reações químicas reversíveis. Dentro de um ciclo reversível, compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais, oxiácido ou de nitrogênio, enxofre ou fósforo, ou seu sal correspondente, são hidrolisados e condensados ou polimerizados de modo a liberar e capturar calor. É consequentemente um primeiro aspecto da presente invenção prover a utilização de ésteres inorgânicos em um método de armazenamento de energia térmica, especificamente utilizando ácidos fosfóricos inorgânicos e/ou seus sais. A invenção ainda provê um método para armazenar energia térmica, o dito método compreendendo uma polimerização dos oxiácido inorgânicos utilizando uma fonte de calor externa. Em um aspecto adicional a invenção provê um método para liberar energia térmica do dito armazenamento de calor que compreende uma etapa de hidrolisação exotérmica dos oxiácido inorgânicos e/ou seu sal. Se nenhum resfriamento acontecer entre a polimerização e a etapa de hidrolisação, pode-se criar uma bomba de calor. Tal bomba de calor poderia ser extremamente útil para melhorar o calor de refugo da indústria para um nível mais alto mais (...).

Description

MÉTODO PARA ARMAZENAR OU AUMENTAR O TEOR DE ENERGIA DE UMA MISTURA DE REAÇÃO E SISTEMA PARA CAPTURAR OU ARMAZENAR ENERGIA Campo da Invenção
[0001] A presente invenção refere-se genericamente a um método de armazenamento de energia térmica ou bomba de calor, isto é, aumenta a energia térmica de uma fonte de calor externa, utilizando reações químicas reversíveis. Dentro de um ciclo reversível, uma mistura que compreende compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais e água tal como, por exemplo, ésteres de nitrato, sulfato, fosfato e sulfonato, é despolimerizada por meio de uma reação de hidrolisação exotérmica e polimerizada por meio de uma reação de condensação endotérmica de modo a liberar e capturar calor. É consequentemente um primeiro aspecto da presente invenção prover a utilização de compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais e água em um método de armazenamento de energia térmica e/ou em um método para aumentar a energia térmica de uma fonte de calor externa, daqui em diante também referido como uma bomba de calor, especificamente utilizando compostos de oxoácido de fósforo inorgânicos e/ou seus sais, tal como, por exemplo, o ácido polifosfórico.
[0002] A invenção ainda provê um método para armazenar energia térmica, o dito método compreendendo uma reação de condensação de uma mistura de reação que compreende compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais e água utilizando uma fonte de calor externa. Em um aspecto adicional a invenção provê um método para liberar energia térmica do dito armazenamento de calor que compreende uma etapa de hidrolisação exotérmica dos compostos de oxoácido inorgânicos ou seus sais.
[0003] Utilizando os métodos e componentes da presente invenção é possível armazenar energia térmica em circunstâncias ambientes em um meio transportável. Como uma consequência este permite converter um processo de geração de calor contínua em um consumo descontínuo e até deslocado. Mais ainda é possível bombear calor de fonte de calor ambiente ou de calor de baixa temperatura, por exemplo, 80-200°C, para níveis de temperatura mais altos com baixo consumo de eletricidade específico, isto é, utilizar o método da presente invenção como uma bomba de calor.
Antecedentes da Invenção
[0004] O armazenamento de energia térmica é muito importante em muitas aplicações relativas à utilização de calor de refugo de processos industriais, energias renováveis ou de diferentes outras fontes. Mais ainda, a recuperação de calor está recebendo uma ampla atenção difundida como um meio para reduzir a demanda sobre combustíveis fósseis e como um meio para reduzir a descarga de gases de Kyoto.
[0005] Diversos sistemas de captura de calor já existem. O calor pode ser gerado de dissipadores solares ou de calor, ou outras fontes que incluem o sol, geotérmica, calor restante ou outras fontes de calor.
[0006] Exemplos de sistemas de captura de calor podem geralmente ser divididos em 3 categorias:
I. Calor sensível <500 MJ/m3:
  • - Sistemas de água
  • - Óleo térmico
II. Calor latente por mudança de fase em materiais <1 MJ/m3:
  • - Materiais que utilizando mudança de fase como um meio para armazenar ou liberar calor. Um exemplo é a utilização de cristalização de acetato de Na. (densidade de calor teórica 300-800 GJ/m3)
  • - Utilizar calor de absorção de água em sílica gel.
III. Calor de reação por reações químicas reversíveis <3 GJ/m3:
  • - Utilizar o calor de mistura de ácido sulfúrico e água.
  • - Utilizar o calor de reação de hidrogênio e metais como o Magnésio. (Densidade de calor teórica 3 GJ/m3)
  • - Hidratos de sal
[0007] A maioria da energia alternativa proposta está utilizando o sol ou o vento como uma fonte de energia. Devido ao processo (ciclo químico) da presente invenção, outra fonte de calor pode ser utilizada com mais facilidade do que atualmente: o calor de refugo. Grandes quantidades de calor de refugo (também denominado calor restante) são geradas na indústria e liberadas no ambiente como não utilizáveis para utilização de energia adicional, mais especificamente geração de eletricidade, isto devido ao baixo estado de exergia. No entanto a utilização de calor restante faz sentido, por exemplo, em áreas residenciais para aquecer casas ou apartamentos e em áreas industriais para aquecer fluxos de processo. Ao invés de utilizar as fontes de energia convencionais com alta exergia, como, por exemplo, gás natural ou outros combustíveis de outros, pode-se utilizar também o calor restante de baixa energia. Este proíbe a utilização de altas fontes de energia calórica para baixas aplicações calóricas. Uma das principais obstruções à utilização do calor restante para estes propósitos é o fato que o calor restante na indústria é utilizado continuamente versus a utilização descontínua de calor residencial e mais ainda o fato que a indústria de produção de calor está localizada bastante distante de áreas residenciais. A capacidade de armazenamento de energia, a facilidade de transporte e as possibilidades de utilizar este ciclo químico como uma bomba de calor do que está abaixo reivindicado, força um avanço para utilização de calor restante e abre um novo caminho para reduzir os gases de Kyoto. A utilização de um transporte barato e de baixa geração de CO2 tal como, por exemplo, cargas brutas ou em contentor por barcos e tubulações formam uma alternativa para os caminhões de estrada de intensiva geração de CO2.
[0008] No método adicionalmente descrito neste texto, o calor é utilizado para formar polímeros de compostos de oxoácido inorgânicos ou seus sais por uma reação de (poli) condensação de moléculas inorgânicas ou moléculas que contêm submoléculas inorgânicas com compostos de polioxoácido ou seus sais. Concentrações de prótons, catalisadores, membranas, etc. são utilizados para promover a síntese (reação de condensação) e a reação de hidrólise. Por exemplo, o ácido mono fosfórico e os ácidos poli fosfóricos são adicionalmente polimerizados por meio de adição de calor e removendo água (condensação). A reação de hidrólise pela adição da água novamente, gera o calor de despolimerização exotérmica.
[0009] Mais ainda, o método e os componentes podem ser utilizados como uma bomba de calor reversível que permite gerar frio de calor restante, ou aumentar a energia térmica de fontes de calor, com um consumo elétrico muito baixo, tipicamente 1-10%. Este consequentemente claramente difere de sistemas de bomba de calor existentes tais como;
A. Ciclo Rankine Orgânico (ORC) que bombeia calor de fontes de baixa temperatura para níveis de temperatura mais altos ou utilizando o ORC para produzir eletricidade de calor restante. Tipicamente a sua eficiência térmica realista ou COP é uma razão de calor para energia de aproximadamente 3-5.
B. Utilizar Brometo de Lítio ou água/NH3 e calor restante como uma bomba de calor para produzir frio absorvendo o calor devido à dissolução de Li-Br em água sob condições de vácuo. Em US 6.177.025 B1, e JP01161082 este processo é adicionalmente otimizado, com uma eficiência aperfeiçoada, por meio de um aditivo de inibição de cristalização.
C. Sistemas enzimáticos tal como, por exemplo, descrito em CN101168481A, ver documento completo e resumo de WPI conta número 2008-H14900 [46] e resumo CAS conta número 2008:538691. Neste documento ATP é utilizado para realizar um armazenamento e liberação de alta energia. Isto é feito pela utilização de uma glândula secretória, e consequentemente difere da reação de hidrolisação reversível da presente invenção.
D. Processos de cristalização que liberam calor com uma transição de fase para formar uma forma sólida ou sólida cristalina.
  • - JP 58060198A; Matsushita electric works ltd; Nomura Kazuo; Material de acumulação de calor. Nesta patente o fosfato de sódio; Na2HP04 é utilizado para armazenar calor por meio de cristalização ou transição de fase, por meio de um agente de núcleo específico.
  • - GB 1396292 A; Randall; 10 Fev. 1971; Aperfeiçoamentos em ou relativos a unidades de armazenamento de calor. Nesta patente a utilização de um calor de cristalização de fosfatos é utilizada para armazenar calor.
E. Utilizar calor de dissolução tal como após colocar óxido de enxofre e ácido sulfúrico em contato com água ou calor de queima colocando S em contato com o ar, como descrito nas 2 patentes abaixo:
  • - US 4.421.734; Norman 20 de Dezembro de 1983; Ciclo de armazenamento de calor Ácido Sulfúrico - enxofre. Nesta patente o calor da dissolução de dióxido de enxofre ou ácido sulfúrico altamente concentrado em água, atuando como um solvente, para formar ácido sulfúrico de baixa concentração e a queima de enxofre com oxigênio são utilizados para produzir calor. Para realizar o armazenamento de calor, o ácido sulfúrico altamente concentrado e o enxofre precisam ser armazenados. Este armazenamento permite a nivelação de calor do sol durante um período mais longo.
  • - US 4.532.778; Clark et al 06 de Agosto de 1985; bomba de calor química e sistema de armazenamento de energia química. Nesta patente US o calor de dissolução de ácido sulfúrico é utilizado para armazenar calor ou para realizar uma bomba de calor para aumentar o nível de temperatura (ou aumentar a energia térmica) de calor de refugo.
F. Sistemas adicionais que utilizam calor de dissolução estão baseados na aplicação de hidratos de sal, como, por exemplo, MgCl2, Mg(OH)2 Ca(OH)2, carbonato de sódio e água, para utilizar o calor de mistura dos sais em água.
  • - Patentes recentes de engenharia, 2008, 2.208-216. Revisão de patentes recentes sobre bomba de calor química. Cheng Wang, Peng Zhang e Ruzhu Wang. A reação reversível de transformação de potencial térmico em bomba de calor química principalmente inclui absorção de líquido - gás, reação de sólido - gás e adsorção de sólido.
  • - Possibilidade de tecnologias de bomba de calor química por Yukitaka Kato, 31 de Janeiro, 2011, Seminário de armazenamento de energia térmica de alta densidade, Arlington, Virginia, USA. Descrição de bombas de calor químicas da melhor técnica moderna principalmente baseado na descoberta que as reações de óxidos metálicos & cloro são até então as melhores técnicas disponíveis para as bombas de calor químicas.
G. Outros sistemas para explorar ATP como uma molécula com alta densidade de energia, podem simplesmente utilizar estes compostos como um melhorador para desempenho de bateria ou motor; por exemplo
  • - US20070218345 A; Sakai et al; uma célula de combustível, dispositivo eletrônico, corpo móvel, sistema de cogeração de sistema de geração de energia.
  • - US20020083710A1; Schneider, Thomas; Motor molecular com utilização de ATP, actina & miosina para girar cilindros para produzir trabalho.
  • - EP 1089372A1; Camus et al. 28 Set., 1999; Sistema de geração de energia e armazenamento independente e autossustentável. Especialmente os parágrafos 0006 e 0056 e a Figura 7 onde ATP é utilizado. Nesta patente um método para armazenamento elétrico está descrito em que o ATP é utilizado para aperfeiçoar o desempenho de bateria.
[00010] Mas não se baseiam em uma reação de hidrolisação reversível como no presente caso. Ao invés a síntese de ATP será acionada enzimaticamente (ver CN101168481A acima) ou por fotossíntese, por exemplo, Nature materials, 2005, Vol 4(3); Luo et al pp 220-224; Gradientes de próton fotoinduzidos e biossíntese de ATP produzida por vesículas encapsuladas em uma matriz de sílica.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[00011] Como já aqui acima explicado, a presente invenção está baseada na descoberta que os compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais e água podem ser utilizados em uma reação de hidrolisação reversível para armazenar e/ou aumentar a energia térmica de uma fonte de calor.
[00012] Para armazenar a energia térmica, o calor é convertido em calor de reação molecular por meio de uma reação de condensação acionada pela remoção de água (desidrólise) do meio de reação com a formação de ligações de éster covalente de alta energia nos compostos de oxoácido inorgânicos e/ou os seus sais da presente invenção.
[00013] Para liberar a energia térmica, tal como, por exemplo, em um método para aumentar a energia térmica de uma fonte de calor, das ligações de éster covalente de alta energia, os compostos de oxoácido inorgânicos da presente invenção são sujeitos a uma reação de hidrolisação adicionando água ao meio de reação que compreende os ditos compostos de oxoácido ou seus sais.
[00014] Assim em um aspecto a presente invenção provê a utilização de compostos de oxoácido inorgânicos e seus sais e água em um método para armazenar e/ou aumentar a energia térmica de uma fonte de calor.
[00015] Na dita utilização a energia térmica da fonte de calor é armazenada por meio de uma reação de condensação com a remoção de água da solução de reação e a formação de compostos de oxoácido poli inorgânicos e/ou seus sais.
[00016] Na dita utilização a energia térmica da fonte de calor é aumentada por meio de uma reação de hidrolisação de compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais, através da adição de água a uma solução de reação.
[00017] Em outras palavras, a presente invenção provê a utilização de compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais e água em um método para armazenar e/ou aumentar a energia térmica de uma fonte de calor, caracterizado pelo fato de que;
  • - a energia térmica da fonte de calor é armazenada por meio de uma reação de condensação com a remoção de água da solução de reação e a formação de compostos de oxoácido poli inorgânicos e/ou seus sais; e em que
  • - a energia térmica da fonte de calor é aumentada por meio de uma reação de hidrolisação de compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais, através da adição de água a uma solução de reação que compreende os ditos ésteres inorgânicos.
[00018] Os compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais nas utilizações acima mencionadas ou utilizados nos métodos da presente invenção são oxiácido ou de nitrogênio, enxofre, ou fósforo ou seu sal correspondente.
[00019] Em um aspecto da presente invenção os compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais utilizados são representados pela fórmula geral (I)
R-Op-((OnX (OQ)m-O)y)-R' (I)
em que;
Z representa - (OnX (OQ)m-O)y-R";
R representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou Z;
R' e R" são cada um independentemente hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
X representa Enxofre (S), Nitrogênio (N) ou Fósforo (P); especificamente X representa P;
n = 1 ou 2; m = 0 ou 1; p = 0 ou 1;
y = pelo menos 1; especificamente 1 a 100; mais especificamente 1 a 10; ainda mais especificamente 1 a 4; alternativamente y é 1 a 3; e cada Q independentemente representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na.
[00020] Em outro aspecto da presente invenção os compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais utilizados são ácidos polifosfóricos. É consequentemente um objeto da presente invenção prover a utilização de ácidos polifosfóricos em um método para armazenar e/ou aumentar a energia térmica de uma fonte de calor.
[00021] Especificamente, a utilização de ácidos polifosfóricos em um método para armazenar e/ou aumentar a energia térmica de uma fonte de calor, caracterizado pelo fato de que:
  • - a energia térmica da fonte de calor é armazenada por meio de uma reação de desidrolisação (reação de condensação) de ácidos fosfóricos (incluindo os ácidos mono e polifosfóricos); e em que
  • - a energia térmica da fonte de calor é aumentada por meio de uma reação de hidrolisação de ácidos polifosfóricos, através da adição de água a uma solução de reação que compreende os ditos ácidos polifosfóricos.
[00022] Em outro aspecto da presente invenção os compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais utilizados são ácidos polifosfóricos e/ou seus sais representados pela fórmula geral (Ia)
R-O-((OP(OQ)m-O)y -R' (Ia)
em que
R representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
R' representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
m = 0 ou 1;
y = pelo menos 1; especificamente 1 a 100; mais especificamente 1 a 10; ainda mais especificamente 1 a 4; alternativamente y é 1 a 3; e cada Q representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na.
[00023] Em ainda um aspecto adicional da presente invenção os ácidos polifosfóricos e/ou seus sais utilizados são;
ácidos polifosfóricos lineares inorgânicos puros e/ou seus sais representados pela seguinte fórmula:
Mn+2PnO(3n+1) (Ib) com n= pelo menos 2; especificamente 1 a 10E6; mais especificamente 2 a 5; M é H+ ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
ácidos polifosfóricos cíclicos inorgânicos puros e/ou seus sais representados pela seguinte fórmula:
MnPnO3n (Ic) com n= pelo menos 3; especificamente 1 a 12; mais especificamente 3, 4, 5 ou 6; M é H+ ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
ácidos polifosfóricos ramificados inorgânicos puros e/ou seus sais, especificamente um sal de cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na; ou
suas combinações.
[00024] Em um aspecto específico da presente invenção os ácidos polifosfóricos e/ou seus sais utilizados são selecionados do grupo que consiste em Fosfofenolpiruvato, Gliceratel, 3 bi fosfato, Formil fosfato, Acetil fosfato, Propionil fosfato, Butiril fosfato ou outros fosfatos de carboxila, Fosfo-creatina, Fosfo-arginina, Fosfatos de glicose (1 ou 6-fosfato), fosfatos de frutose, Glicerol-3-fosfato,Nicotina amida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP), di-hidroxiacetonafosfato, gliceraldeidofosfatos, xilulosefosfato, ribosefofosfatos, sedo-heptulosefosfato, Eritrosefosfato, ribulosefosfato, fosfo-serina, Aspartilfosfato e adenosinofosfato.
[00025] Com base no acima, a presente invenção ainda provê um método para armazenar ou aumentar o teor de energia de uma mistura de reação, a dita mistura de reação compreendendo um composto oxoácido inorgânico e/ou seu sal e água, a dita reação sendo habilitada pelo calor inserido de uma fonte de calor distinta da dita mistura de reação.
[00026] A presente invenção ainda provê um método, em que a fonte de calor distinta da dita mistura de reação é ou calor restante de processos industriais, ou calor derivado de recursos naturais tal como energia solar ou eólica. Em outras palavras, não há limitação para a fonte de calor em qualquer uma das utilizações ou métodos da presente invenção. Em princípio qualquer fonte de calor pode ser utilizada, incluindo o calor capturado ou obtido de energia solar, energia geotérmica, energia eólica, eletricidade, calor restante de indústria e similares.
[00027] A presente invenção ainda provê um método, em que a água e/ou o composto oxoácido inorgânico e/ou seu sal é removido da mistura de reação.
[00028] A presente invenção ainda provê um método, adicionalmente compreendendo a etapa de liberar o respectivo teor de energia aumentado, armazenado da mistura de reação em uma etapa de processo subsequente através da hidrolisação exotérmica dos produtos de reação da dita mistura de reação.
[00029] A presente invenção ainda provê um método, em que o composto oxoácido inorgânico e/ou seu sal é um oxoácido ou de nitrogênio, enxofre ou fósforo, ou o seu sal correspondente.
[00030] A presente invenção ainda provê um método, em que o composto oxoácido inorgânico e/ou seu sal está representado pela fórmula geral (I)
R-Op-((OnX (OQ)m-O)y)-R' (I)
em que;
R representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou Z (como aqui abaixo descrito);
X representa enxofre, nitrogênio ou fósforo;
Z representa - (OnX (OQ)m-O)y-R";
R' e R" cada um independentemente representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico;
n = 1 ou 2; m = 0 ou 1; p = 0 ou 1;
y = pelo menos 1; e
Q cada um independentemente representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico.
[00031] A presente invenção ainda compreende um método, em que o composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal são ácidos polifosfóricos e/ou seus sais, especificamente representados pela fórmula geral (Ia)
R-O-((OP(OQ)m-O)y -R' (Ia)
em que
R e R' cada um independentemente representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico;
m = 0 ou 1; y = pelo menos 1; e
cada Q representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico.
A presente invenção ainda provê um método, em que os ácidos polifosfóricos e/ou seus sais são;
a. ácidos polifosfóricos lineares inorgânicos puros ou seus sais representados pela seguinte fórmula:
Mn+2PnO(3n+1) (Ib) com n= pelo menos 2; M é H+ ou um cátion metálico;
b. ácidos polifosfóricos cíclicos inorgânicos puros ou seus sais representados pela seguinte fórmula:
ΜnΡnO3n (Ic) com n= pelo menos 3; M é H+ ou um cátion metálico;
c. ramificados; ou
d. suas combinações.
[00032] A presente invenção ainda provê um método, em que o cátion metálico é um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na.
[00033] A presente invenção ainda provê um método, em que y está dentro da faixa de 1 a 100; mais especificamente dentro da faixa de 1 a 10; ainda mais especificamente dentro da faixa de 1 a 3.
[00034] A presente invenção ainda provê um método, em que os sais de ácidos fosfóricos são selecionados do grupo que contém Fosfofenolpiruvato, Gliceratel, 3 bi fosfato, Formil fosfato, Acetil fosfato, Propionil fosfato, Butiril fosfato ou outros fosfatos de carboxila, Fosfo-creatina, Fosfo-arginina, Fosfatos de glicose (1 ou 6-fosfato), fosfatos de frutose, Glicerol-3-fosfato,Nicotina amida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP), di-hidroxiacetonafosfato, gliceraldeidofosfatos, xilulosefosfato, ribosefofosfatos, sedo-heptulosefosfato, Eritrosefosfato, ribulosefosfato, fosfo-serina, Aspartilfosfato e adenosinofosfato.
[00035] A presente invenção ainda provê um método, em que a reação de condensação endotérmica é representada pela seguinte fórmula:
HOXOn (OH) mOR' + R-Op- ((XOn (OH) m-0) y-1)-H ->
R-Op- ((XOn (OH) m-0) y) -R' + H2O
[00036] A presente invenção ainda provê um sistema para capturar ou armazenar energia, que compreende
  • - um meio de captura para capturar energia;
  • - um meio de armazenamento para armazenar a energia capturada, em que os meios de captura e armazenamento compreendem pelo menos um vaso de reação pelo menos parcialmente cheio com uma mistura de reação que compreende um composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal e água, adequada para ter uma reação de condensação endotérmica executada sobre a dita mistura de reação, e compreendendo um elemento de aquecimento em comunicação térmica com o dito vaso.
[00037] A presente invenção ainda provê um sistema, adicionalmente caracterizado pelo fato de que este compreende um meio de liberação para liberar a energia capturada e armazenada em uma etapa de hidrólise exotérmica subsequente.
[00038] A presente invenção ainda provê um sistema, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a mistura de reação compreende um composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal.
[00039] Como daqui em diante provido em mais detalhes, a solução de reação pode ainda compreender componentes de condicionamento para otimizar as condições de reação para as reações de esterificação/hidrolisação, tal como catalisadores para catalisar a reação de condensação/hidrolisação.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[00040] Figura 1 A. Esquema de reação geral.
[00041] B. Diagrama de Bloco de ciclo de CHEMENERGY.
[00042] Figura 2: Ciclo de CHEMENERGY com ésteres de fosfato/polifosfato inorgânicos.
[00043] Figuras 3 - 11: Diferentes possíveis aplicações para o ciclo de CHEMENERGY no aumento da energia térmica de uma fonte de calor. Os detalhes sobre os elementos nos fluxogramas para cada uma das aplicações podem ser encontrados na Tabela 3 abaixo.
[00044] Figura 12: Fluxograma geral para os elementos recorrentes na exploração prática do ciclo de CHEMENERGY. Os tanques de armazenamento, tanto o(s) tanque(s) de armazenamento de calor quanto o(s) tanque(s) de armazenamento de componente, são opcionais.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[00045] A presente invenção está baseada nas descobertas que os compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seu sal, tal como, por exemplo, os ésteres de nitrato, sulfato, fosfato e sulfonato, podem ser utilizados em um método de armazenamento de energia térmica explorando a hidrólise química reversível e a reação de condensação as quais são exo e endotérmicas, respectivamente.
[00046] É consequentemente um primeiro objetivo da presente invenção prover a utilização de compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seu sal em um método de armazenamento de energia térmica.
[00047] Os compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seu sal como aqui utilizados são selecionados do grupo de compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seu sal com um oxoácido ou de nitrogênio, enxofre ou fósforo, ou o seu sal correspondente; e especificamente o oxoácido inorgânico ou seu sal refere a oxiácido de fósforo e/ou seu sal tal como os hidrocarbonetos fosforilados e ácidos (poli) fosfóricos inorgânicos e seus sais.
[00048] Como é geralmente conhecido na técnica, a polimerização refere-se à anexação de grupos orgânicos (esterificação) ao fósforo (P), nitrogênio (N), ou enxofre (S) através de ligadores de oxigênio ou refere-se à polimerização de compostos de oxoácido inorgânicos ou seus sais ou de nitrogênio, enxofre ou fósforo, com a geração de H2O ou água, por meio de uma reação de condensação endotérmica utilizando um precursor alcoólico do dito grupo orgânico ou um grupo de hidroxila dos ditos oxiácido inorgânicos. Uma representação geral da dita esterificação está provida na etapa (2) da Figura 1.
[00049] O composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal como utilizado nos métodos da presente invenção, são representados pela fórmula geral (I)
R-Op-((OnX (OQ)m-O)y)-R' (I)
em que;
Z representa - (OnX (OQ)m-O)y-R";
R representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou Z;
R' e R" são cada um independentemente hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
X representa Enxofre (S), Nitrogênio (N) ou Fósforo (P); especificamente X representa P;
n = 1 ou 2; m = 0 ou 1; p = 0 ou 1;
y = pelo menos 1; especificamente 1 a 100; mais especificamente 1 a 10; ainda mais especificamente 1 a 4; e cada Q independentemente representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na.
[00050] Em uma modalidade específica da presente invenção o composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal são ácidos polifosfóricos e/ou seus sais, representados pela fórmula geral (Ia)
R-O-((OP(OQ)m-O)y -R' (Ia)
em que
R representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
R' representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
m = 0 ou 1;
y = pelo menos 1; especificamente 1 a 100; mais especificamente 1 a 10; ainda mais especificamente 1 a 4; e
cada Q representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na.
[00051] O restante de hidrocarboneto em qualquer uma das fórmulas acima mencionadas pode ser qualquer composto orgânico que compreende um grupo de hidroxila tal como, por exemplo, alcoóis, ácidos carboxílicos, ésteres, etc., ou pode ser qualquer um de açúcares e bases que formam nucleotídeos e ácidos nucléicos ou qualquer molécula orgânica que termine em um grupo de hidroxila; em que o dito grupo de hidroxila é capaz de formar um éster inorgânico com um fosfato, polifosfato, nitrato, sulfato ou ácido sulfônico. Especificamente com um fosfato ou polifosfato.
[00052] Os nucleotídeos têm um significado bem conhecido na técnica e consistem em qualquer combinação de diferentes bases nitrogenosas e diferentes açúcares (pentoses) e podem ter mono, di e tri fosfato(s) como um grupo de fosforila:
Figure img0001
  • - Como bases poderia, por exemplo, tomar Purina, Pirimidina, Adenina, Guanina, Timina, Citosina, Uracila, Hipoxantina, 5-metilcitosina, N6-metiladenina, di-hidrouracila, 1-metilguanina, ribotimidimina, pseudouridina, ou 1-metiliosina.
  • - Como açúcares (pentose) se poderia, por exemplo, tomar frutose, ribose, D-ribofuranose, ou 2-deoxi-D-ribofuranose.
[00053] Os ácidos nucléicos têm um significado bem conhecido na técnica e podem consistir em qualquer combinação de diferentes nucleotídeos. Os nucleotídeos estão ligados em poli nucleotídeos ou ácidos nucléicos através de uma coluna feita de açúcares e grupos de fosfato unidos por ligações de éster.
Figure img0002
[00054] Em uma modalidade da presente invenção, os ésteres inorgânicos compreendem ou consistem em um 'polifosfato'. Os polifosfatos são polímeros de fosfato aniônicos ligados entre grupos de hidroxila e átomos de hidrogênio. A polimerização que acontece é conhecida como uma reação de condensação. As ligações químicas de fosfato são tipicamente ligações covalentes de alta energia, o que significa que a energia está disponível quando da ruptura de tais ligações em reações espontâneas ou catalisadas por enzima. Na dita modalidade, um grupo específico de ésteres de fosfato inorgânicos consiste, mas não está limitado a Fosfofenolpiruvato, Gliceratel, 3 bi fosfato, Formil fosfato, Acetil fosfato, Propionil fosfato, Butiril fosfato ou outros fosfatos de carboxila, Fosfo-creatina, Fosfo-arginina, Fosfatos de glicose (1 ou 6-fosfato), fosfatos de frutose, Glicerol-3-fosfato, Nicotina amida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP), di-hidroxiacetonafosfato, gliceraldeidofosfatos, xilulosefosfato, ribosefofosfatos, sedo-heptulosefosfato, Eritrosefosfato, ribulosefosfato, fosfo-serina, Aspartilfosfato e adenosinofosfato.
[00055] Uma das principais vantagens destas moléculas é o fato que estas já estão disponíveis na natureza e que o impacto ambiental já é conhecido. Estas moléculas formam, desde que existe vida na terra, uma das estruturas mais importantes para assegurar o armazenamento/suprimento de energia de todas as células vivas. O fato que estes componentes são utilizados em células viva assegura que estes são adequados para temperaturas, pressão e pH moderados.
[00056] Estas propriedades os tornam adequados para processos de calor em circunstâncias ambientes tal como providos nas diferentes modalidades da presente invenção.
[00057] Em outra modalidade da presente invenção, os ácidos polifosfóricos lineares e/ou seus sais são representados pela seguinte fórmula:
Mn+2PnO(3n+1) (Ib)
com
n= pelo menos 2; especificamente 1 a 10E6; mais especificamente 2 a 5;
M é H+ ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
Em outra modalidade da presente invenção, os ácidos polifosfóricos cíclicos e/ou seus sais são representados pela seguinte fórmula:
MnPnO3n (Ic)
com n= pelo menos 3; especificamente 1 a 12; mais especificamente 3, 4, 5 ou 6;
M é H+ ou um cátion metálico, especificamente um cátion metálico monovalente, ainda mais especificamente K ou Na;
Nos métodos da presente invenção, os produtos de reação podem ser uma mistura que compreende qualquer combinação dos produtos acima descritos.
[00058] No método de armazenamento de energia térmica, a hidrólise química reversível e a reação de condensação as quais são exo e endotérmicas, respectivamente, são combinadas com processos de captura/armazenamento de calor, transporte de calor e geração de calor para explorar a capacidade de armazenamento/suprimento de energia das moléculas acima mencionadas.
[00059] Assim em uma modalidade adicional, a presente invenção provê um método para armazenar energia térmica, o dito método compreendendo a reação de condensação como representada na etapa (2) da Figura 1, daqui em diante também referida como uma polimerização de oxiácido inorgânicos e/ou seus sais, utilizando uma fonte de calor externa.
[00060] Qualquer fonte de calor disponível pode ser utilizada nos métodos da presente invenção. Uma fonte de calor típica inclui o calor capturado de radiação solar, e calor restante da indústria. Através da reação de polimerização dos oxiácido inorgânicos e/ou seus sais, a energia térmica da fonte de calor é transformada em calor de reação molecular, isto é, em uma ligação covalente de alta energia, como encontrada nos oxiácido inorgânicos e/ou seus sais das fórmulas (I), (Ia), (Ib) e (Ic); também referidos como 'compostos polimerizados'.
[00061] As ligações de alta energia ligadas em inorgânico - oxigênio - inorgânico covalente e especificamente as ligações de fósforo -oxigênio - fósforo de alta energia, proveem um armazenamento de energia térmica em uma forma molecular com uma densidade de energia de aproximadamente 400 kJ/kg - Ver tabela 1. Na tabela 1 o calor de solução não está incorporado, no caso de, por exemplo, um oxoácido inorgânico ou ácido polifosfórico ser utilizado, o calor de solução vem acima dos ditos calores de reação. Por exemplo, no caso de ácidos Polifosfórico, a densidade de energia pode ir > 1 GJ/m3 dependendo do grau de polimerização e dos níveis de temperatura.
[00062] Na dita forma molecular de alta energia, um fluxo de calor contínuo anterior pode ser armazenado/transportado em circunstâncias ambientes. Este consequentemente gera um método para armazenar um processo de geração de calor contínuo em um consumo descontínuo ou deslocado. Isto pode, por exemplo, ser implementado para armazenar energia de vento em uma noite tempestuosa com resistência elétrica em calor capturado e liberar o calor no pico da manhã gerando vapor ou ORC como apresentado nas aplicações 7 & 9.
Figure img0003
ATP ADP AMP DP Hidrólise Volledige ATP Acetil fosfato N-Fosfoenolpiruvato N-Fosfoenolpiruvato
[00063] No método acima mencionado de armazenamento de energia térmica, os 'compostos polimerizados' são opcionalmente removidos da solução de reação aquosa e armazenados. A solução de reação aquosa utilizada nos métodos da presente invenção é determinada por, entre outros, a natureza dos componentes utilizados para catalisar a transformação, daqui em diante também referidos como os componentes de transformação ou componentes de condicionamento, e conhecidos daqueles versados na técnica. Por exemplo, quando enzimas são utilizadas para catalisar a transformação, a solução de reação aquosa será uma solução de tamponamento apropriada, tal como, por exemplo, a utilização de uma solução com 5 mg/l de defosforilase extraída da Escherichia coli; quando células vivas são utilizadas para catalisar a transformação, um meio de cultura de células apropriado será ao invés utilizado. As células vivas utilizadas para catalisar a transformação, tipicamente consistem em microrganismos tal como, por exemplo, bactérias, por exemplo, salmonela, legionela ou Escherichia coli, conhecidas por absorver calor por desidrolisação de fosfato inorgânico e serem compostos fosforilizados.
[00064] Pode-se utilizar mudanças na concentração do solvente, isto é, mudanças na concentração de água no caso de uma solução aquosa, ou de componentes presentes no solvente como, por exemplo, mas não limitado a íons metálicos, ou de aumento de concentração dos componentes de reação, como, por exemplo, evaporação no caso de uma solução aquosa ou extração da água com solventes orgânicos de tal modo que primeiro o solvente é evaporado juntamente com a água e segundamente condensado, para ser separado em uma terceira etapa do solvente por, por exemplo, um líquido gravimétrico para separação de fase líquida, para influenciar, acionar, catalisar ou inibir a reação.
[00065] Alternativamente, mudanças na concentração de prótons podem também ser utilizadas para catalisar a transformação de energia térmica nas ligações covalentes de alta energia acima mencionadas. A concentração de prótons pode ser influenciada por produtos químicos, por exemplo, ácidos e/ou bases especialmente projetados, compostos que contêm funções de ácido - base estéricas, ou pela utilização de membranas semipermeáveis.
[00066] Exemplos típicos incluem, por exemplo, HCl como um produto químico (por exemplo, comercialmente disponível em 30-40% por peso em água) para aumentar a concentração de prótons.
[00067] Como membranas de prótons pode-se tomar uma PEM ou "Membranas de troca de prótons", comercialmente disponíveis, por exemplo, utilizadas em células de combustível de hidrogênio, que incluem, mas não estão limitadas a, uma das seguintes membranas: Nafion®; Solopor®, Toyota PEM, 3M PEM..., e similares.
[00068] A remoção dos compostos polimerizados da solução de reação pode ser feita em diferentes etapas de processo, incluindo, por exemplo, uma etapa de separação de membrana com base no tamanho das moléculas. Na dita modalidade, os componentes de transformação são de preferência muito maiores do que os compostos polimerizados e podem facilmente ser separados uns dos outros. Por exemplo, quando enzimas são utilizadas para catalisar a transformação, membranas de ultrafiltração ou membranas de nanofiltração, com respectivamente um tamanho de malha de aproximadamente 10-100 nm e 1-10 nm são utilizadas. Para uma estrutura complexa muito grande uma microfiltração pode ser utilizada também (>100 nm). O tamanho de malha das membranas são dependentes da estrutura e/ou peso molecular da enzima. Dependendo dos produtos utilizados e das circunstâncias de reação, diferentes tipos de membranas comercialmente disponíveis podem ser escolhidos. Ver tabela 2 para diferentes possíveis exemplos.
[00069] Além da técnica de separação de filtração de membrana com acima descrita sob nanoultra e microfiltração, outros meios para separar os compostos polimerizados da solução de reação são conhecidos daqueles versados na técnica e incluem, por exemplo, as técnicas de separação baseadas em propriedades elétricas ou magnéticas de, por exemplo, grandes complexos (de enzima) para separar em um campo elétrico/magnético, técnicas de separação com base na densidade por forças centrífugas ou por sedimentação, com base em precipitação, ou transição de fase de líquido para sólido seguida por uma separação líquida sólida, ou aderindo os produtos a géis, evaporando a água da solução de reação e muito mais.
Figure img0004
Figure img0005
[00070] É consequentemente um objeto adicional da presente invenção prover a utilização de 'compostos polimerizados', para armazenar/transportar energia térmica na temperatura ambiente. Este consequentemente gera a utilização de 'compostos polimerizados' em um método para armazenar um processo de geração de calor contínuo em um consumo descontínuo.
[00071] Como é o objetivo prover uma fonte de energia alternativa, isto, é, para converter um processo de geração de calor contínuo em um sistema de liberação de calor descontínuo, a presente invenção ainda provê o meio para liberar o calor dos compostos polimerizados, o dito método compreendendo a reação de hidrolisação como representada na etapa (1) da Figura 1, daqui em diante também referido como uma hidrolisação de oxiácido inorgânicos e/ou seus sais, e utilizar a energia térmica liberada pela dita reação exotérmica como uma fonte de calor.
[00072] Quanto à reação de polimerização, supra, as condições de reações para a reação de hidrolisação serão determinadas, entre outras, pela natureza dos componentes utilizados para catalisar a transformação (componentes de transformação) e são conhecidas daqueles versados na técnica, em outras palavras e como aparente dos exemplos daqui em diante, existe um condicionalmente do fluxo de alimentação 21 para otimizar as condições de reação para a reação de hidrolisação. Por exemplo; quando enzimas são utilizada para catalisar a transformação, um solução de tamponamento apropriada, tal como, por exemplo, a utilização de uma solução com 5 mg/l de fosforilase extraída de Escherichia coli será utilizada; quando células vivas são utilizadas para catalisar a transformação, um meio de cultura de células apropriado será ao invés utilizado. As células vivas utilizadas para catalisar a transformação, tipicamente consistem em microrganismos tal como, por exemplo, bactérias, por exemplo, salmonela, legionela ou Escherichia coli. As células geram calor por hidrolisação de compostos fosforilizados.
[00073] Pode-se utilizar mudanças na concentração do solvente, isto é, mudanças na concentração de água no caso de uma solução aquosa, ou de componentes presentes no solvente como, por exemplo, mas não limitado a íons metálicos, células, enzimas, etc., ou de aumento de concentração dos componentes de reação, como, por exemplo, evaporação no caso de uma solução aquosa ou extração da água com solventes orgânicos de tal modo que primeiro o solvente é evaporado juntamente com a água e segundamente condensado, para ser separado em uma terceira etapa do solvente por, por exemplo, um líquido gravimétrico para separação de fase líquida, para influenciar, acionar, catalisar ou inibir a reação.
[00074] Alternativamente, produtos químicos e membranas de troca de prótons podem também ser utilizados para catalisar a transformação de energia térmica nas ligações covalentes de alta energia acima mencionadas. A concentração de prótons pode ser influenciada por produtos químicos, ou pela utilização de membranas semipermeáveis.
[00075] Exemplos típicos incluem, por exemplo, NaOH como um produto químico (por exemplo, comercialmente disponível em 50% por peso em água) para diminuir a concentração de prótons.
[00076] Como membranas de prótons pode-se tomar uma PEM ou "Membranas de troca de prótons", comercialmente disponíveis, por exemplo, utilizadas em células de combustível de hidrogênio, que incluem, mas não estão limitadas a, uma das seguintes membranas: Nafion®; Solopor®, Toyota PEM, 3M PEM..., e similares.
[00077] Novamente os compostos polimerizados são opcionalmente removidos do meio de reação utilizando procedimentos conhecidos na técnica, tal como providos para os compostos polimerizados acima. Na dita forma, os compostos hidrolisados, isto é, que compreendem o grupo de hidroxila capaz de formar compostos de poli oxoácido inorgânicos ou seus sais ou de nitrogênio, enxofre ou fósforo podem ser utilizados como o material de fonte na reação de desidrólise (supra).
[00078] Evidentemente, os sistemas (instalações) que utilizam o ciclo de CHEMENERGY como aqui descrito, estão também dentro do escopo do presente pedido. Em um primeiro aspecto tais sistemas podem ser sistemas para capturar ou armazenar energia, caracterizados por compreender um meio de captura para capturar energia de uma fonte de calor utilizando a reação de polimerização (condensação) como aqui descrita (representada como A nas aplicações abaixo); e um meio de armazenamento para armazenar a energia capturada na forma dos produtos de reação da dita reação de condensação. O dito meio para capturar calor inclui pelo menos um vaso de reação para uma mistura de reação que compreende um composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal como aqui descrito e água, adequado para ter uma reação de condensação endotérmica executada sobre a dita mistura de reação, e compreendendo um elemento de aquecimento em comunicação térmica com o dito vaso.
[00079] Em um segundo aspecto, tais sistemas poderiam ser sistemas para liberar a energia térmica armazenada nos produtos de reação da reação de condensação de acordo com a presente invenção, caracterizado pelo fato de que este compreende um meio de liberação para liberar a energia capturada e armazenada nos produtos de reação da reação de condensação de acordo com a presente invenção por meio de uma etapa de hidrólise exotérmica (representada como C nas aplicações abaixo). O dito meio para liberar a energia inclui pelo menos um vaso de reação para uma mistura de reação que compreende um composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal como aqui descrito, adequado para ter uma reação de hidrolisação exotérmica e que compreendendo um elemento de aquecimento em comunicação térmica com o dito vaso.
[00080] Em um aspecto adicional o sistema inclui tanto um meio para capturar energia de uma fonte de calor utilizando a reação de polimerização (condensação) como aqui descrito (representado como A nas aplicações abaixo) quanto um meio para liberar a energia capturada e armazenada nos produtos de reação da reação de condensação de acordo com a presente invenção, por meio de uma etapa de hidrólise exotérmica (representada como C nas aplicações abaixo). Tal sistema que tem ambos os meios (A) e (C) permite que o calor com um baixo status de exergia e utilizado no acionamento da reação de condensação endotérmica (A) seja bombeado para um status de exergia mais alto na reação de hidrolisação exotérmica (C), isto é, no estabelecimento de uma bomba de calor fazendo uso do ciclo de CHEMENERGY da presente invenção.
[00081] Em uma modalidade específica os sistemas para liberar a energia térmica dos produtos de reação da reação de condensação da presente invenção, podem ainda compreender um trocador de calor (representado como B nas aplicações abaixo). Este trocador de calor será utilizado para aumentar a temperatura dos produtos de reação da reação de condensação alimentados para a mistura de reação utilizada na reação de hidrolisação exotérmica (C). Sem ser limitado a isto, as temperaturas utilizadas variam de aproximadamente 60° -500°C; tipicamente de aproximadamente 120 - 500°C, e mais especificamente de aproximadamente 150 - 300°C.
[00082] Esta invenção será melhor compreendida com referência aos Detalhes Experimentais que segue, mas aqueles versados na técnica prontamente apreciarão que estes são somente ilustrativos da invenção como descrita mais completamente nas reivindicações que seguem posteriormente. Alem disso, através de todo este pedido, várias publicações são citadas. A descrição destas publicações está por meio disto incorporada por referência neste pedido para descrever mais completamente a melhor prática moderna à qual esta invenção pertence.
EXEMPLO
[00083] Exemplo 1 - ésteres de fosfato/polifosfato
Densidade de Energia
[00084] A hidrólise de um composto de fósforo tem uma energia de reação de aproximadamente 150-500 kJ/kg dependendo das condições de reação. Tipicamente, os componentes propostos têm uma densidade de energia de 400-1000 MJ/m3. Quando fontes de temperatura mais alta como, por exemplo, o sol são utilizadas, pode-se, por exemplo, condensar (desidrolisar) o ácido fosfórico até que P2O5 seco seja conseguido, o que tem uma densidade de energia de aproximadamente 3000 MJ/m3.
[00085] Comparando com outros materiais de armazenamento de calor, a capacidade de calor dos compostos polimerizados aqui reivindicados é substancialmente mais alta. Por exemplo, a reação de mudança de fase de parafina fornece 20-90 kJ/kg dependendo das condições de reação (copyright@2002 John Wiley & Sons, Ltd.). Dissolver ácido sulfúrico em água fornece um calor de reação de 300-400 kJ/kg dependendo das condições de reação (Chemical and engineering thermodynamics Stanley I. Sandler copyright@1989 John Wiley & Sons, Ltd.). A única exceção sendo a cristalização de acetato de Na que fornece 400 MJ/m3, mas requer uma transição de fase durante a conversão de calor.
Produtos Utilizados
[00086] O ciclo aqui descrito tem a sua energia derivada de energia química: CHEMENERGY. Esta utiliza moléculas que podem ser fosforilizadas, nitrolisadas ou sulfonisadas ou hidrocarbonetos (PHs) ou (poli)fosfatos inorgânicos (IPs), ácidos poli fosfóricos, ou compostos de oxoácido inorgânicos e/ou seus sais de ou nitrogênio, enxofre,
1. Nucleotídeos: consistem em qualquer combinação de diferentes bases nitrogenosas e diferentes açúcares (pentoses) e podem ter mono, di e tri fosfato(s) como um grupo de fosforila.
[00087] Como bases se poderia tomar: Purina, Pirimidina, Adenina, Guanina, Timina, Citosina, Uracila, Hipoxantina, 5-metilcitosina, N6-metiladenina, di-hidrouracila, 1-metilguanina, ribotimidimina, pseudouridina, 1-metiliosina, ...
[00088] Como açúcares (pentose) se poderia tomar frutose, ribose, D-ribofuranose, 2-deoxi-D-ribofuranose, ...
2. Ácidos nucléicos: estes podem consistir em qualquer combinação de diferentes nucleotídeos. Os nucleotídeos estão ligados por ligações de fosfato entre 2 bases nos ácidos nucléicos.
3. A maioria das moléculas de energia encontradas em todas as células vivas: Fosfofenolpiruvato, Gliceratel, 3 bi fosfato, Formil fosfato, Acetil fosfato, Propionil fosfato, Butiril fosfato ou outros fosfatos de carboxila, Fosfo-creatina, Fosfo-arginina, Fosfatos de glicose (1 ou 6-fosfato), fosfatos de frutose, Glicerol-3-fosfato, Nicotina amida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP), di-hidroxiacetonafosfato, gliceraldeidofosfatos, xilulosefosfato, ribosefofosfatos, sedo-heptulosefosfato, Eritrosefosfato, ribulosefosfato, fosfo-serina, Aspartilfosfato e adenosinofosfato.
4. Ácidos polifosfóricos inorgânicos e seus sais.
5. (Poli)nitratos inorgânicos como, por exemplo, celulose, ...
6. (Poli)sulfatos e sulfonatos inorgânicos.
[00089] Não é o processo de Fosforilação ou o processo de condensação ou polimerização como tal ou o processo de esterificação em células vivas que é reivindicado, mas a condensação e especificamente o processo de condensação de ácido fosfórico e/ou ácidos polifosfóricos e/ou seus sais em combinação com armazenamento de calor, bomba de calor, processos de transporte e geração em aplicações industriais que é denominado o "ciclo de Chemenergy".
[00090] Todas as modalidades podem ser utilizadas em uma grande escala ou em uma escala muito pequena.
  • - Um exemplo de uma grande escala pode ser uma grande rede industrial ou residencial de vizinhanças (cidade) ou apartamentos conectados no mesmo sistema de aquecimento que obtém calor de calor de desperdício industrial armazenado com o ciclo chemenergy, transportado por tubulações e cargas brutas.
  • - Um exemplo de uma pequena escala pode ser a utilização dentro de uma casa/fazenda com pequenas capacidades de geração de calor, como, por exemplo, sistema solar/esterqueira/fossa, e um pequeno patim de Chemenergy para aperfeiçoar o desempenho de calor.
O Processo Geral do Processo de "CHEMENERGY" (Figura 1)
Armazenamento de Calor
  • 1. Armazenamento 1.1 de componentes hidrolisados
  • 2. Seção de condicionamento 1: adicionar enzimas, íons, células, substâncias frescas.
  • 3. Armazenamento 1.2 de produtos de condicionamento.
  • 4. Seção de reação 1: utilização de calor térmico para polimerizar os componentes pela, mas não limitado a, remoção, extração ou evaporação de água da solução.
  • 5. Seção de separação 1: utilização de diferentes técnicas e etapas de separação para separar os componentes polimerizados dos produtos de condicionamento, refugo, enzimas, agentes de separação de enzima e solventes (ou especificamente água).
  • 6. Armazenamento 1.3 de componentes polimerizados.

Liberação de Calor
  • 1. Armazenamento 2.1 de componentes polimerizados
  • 2. Seção de condicionamento 2: adicionar enzimas, íons, células, substâncias frescas, água.
  • 3. Armazenamento 2.2 de produtos de condicionamento.
  • 4. Seção de reação 2: utilização de dissipador de calor (demanda de calor) para hidrolisar os componentes pela, mas não limitado a, adição de pequenas quantidades, por exemplo, 1-10% de água (solução de condicionamento) ou na fase líquida ou de vapor.
  • 5. Seção de separação 2: utilização de diferentes técnicas e etapas de separação para separar os componentes polimerizados dos produtos de condicionamento, refugo, enzimas, agentes de separação de enzima e solventes (ou especificamente água).
  • 6. Armazenamento 2.3 de componentes hidrolisados.

O PROCESSO DE "CHEMENERGY" COM COMPOSTOS FOSFORILADOS (Figura 2)
Loop de Captura de Calor
1. Armazenamento de fluxos de alimentação.
2. Condicionamento dos fluxos de alimentação adicionando de armazenamento de tamponamento. Fatores importantes para influenciar as reações são entre outros pH, concentração de íons (Ca2+, Mg2+, K, Na, Cl-, Pi, ácidos, ....) enzimas, células, água, solventes, temperatura & muitos outros.
3. Reação: reação de condensação para formar ácido polifosfórico ou seu sal absorvendo calor, por exemplo, mas não limitado a, diminuindo a concentração de água, tal como, por exemplo, extraindo, removendo e/ou evaporando a água.
4. Separação de componentes: a separação pode ser feita em diferentes etapas de processo. Uma técnica de separação específica é a separação de membrana, com base no tamanho e/ou polaridade das moléculas. Por exemplo, os componentes maiores não podem passar pela membrana, os componentes menores podem.
  • - Separação de membrana 1a: Ultrafiltração, ATPase (ou parte de ATPase) e agentes de separação AT(D)P são separados do restante. (tabela 2, MWCO < 2000, pH < 7).
  • - Separação de membrana 1b: Ultrafiltração, separação de agentes de separação de ATP de ATPase ou parte desta enzima. (tabela 2, MWCO < 100.000, pH < 7)
  • - Separação de membrana 2: Nanofiltração, separação de água. (tabela 2, MWCO < 100, pH < 7).
  • - Separação de membrana 3: Membrana de troca de íons, separação de íons. (tabela 2, MWCO < 500.000, pH < 7).
5. Armazenamento e transporte sob circunstâncias ambientes.
[00091] Em algumas aplicações, as etapas 2 & 3 do loop acima descrito podem ser feitas simultaneamente, por exemplo, o aumento de concentração e a fase de reação de absorção de calor ambas utilizando calor respectivamente para evaporar o solvente e para polimerizar os componentes hidrolisados.
[00092] Mais ainda em algumas aplicações onde a água é separada da solução, as etapas 3 & 4 são combinadas de modo a acionar a reação na direção dos componentes polimerizados. A técnica de separação pode ser, mas não está limitada a, pela evaporação de água; ou um solvente orgânico juntamente com pequenas frações de água e posteriormente condensado para ser separado do solvente por líquido gravimétrico para extração de líquido.
Loop de processo de liberação de calor:
1. Armazenamento de fluxos de alimentação.
2. Condicionamento dos fluxos de alimentação adicionando de armazenamento de tamponamento. Fatores importantes para influenciar as reações são entre outros pH, concentração de íons (Ca2+, Mg2+, K, Na, Cl-, Pi, ácidos, ....) enzimas, células, água, solventes, temperatura & muitos outros.
3. Reação: Hidrólise com liberação de calor adicionando água ou outros agentes de hidrolisação, ou na fase líquida ou de vapor.
4. Separação de componentes: a separação pode ser feita em diferentes etapas de processo. Uma técnica de separação específica é a separação de membrana, com base no tamanho e/ou polaridade das moléculas. Por exemplo, os componentes maiores não podem passar pela membrana, os componentes menores podem.
  • - Separação de membrana 4a: Ultrafiltração, ATPhidrolase (ou parte de ATPhidrolase) e agentes de separação AD(T)P são separados do restante. (tabela 2, MWCO < 2000, pH > 7).
  • - Separação de membrana 4b: Ultrafiltração, ATPhidrolase (ou parte de ATPhidrolase) separados de agentes de separação AD(T)P. (tabela 2, MWCO < 100.000, pH > 7).
  • - Separação de membrana 5: Nanofiltração, separação de água. (tabela 2, MWCO < 100, pH > 7).
  • - Separação de membrana 6: Membrana de troca de íons, separação de íons. (tabela 2, MWCO < 500.000, pH > 7).
  • - Outras sequências de etapas de separação podem ser feitas com o mesmo efeito.
5. Armazenamento e transporte sob circunstâncias ambientes.
[00093] Em algumas aplicações, as etapas 2 & 3 do loop acima descrito podem ser feitas simultaneamente, por exemplo, o condicionamento do, por exemplo, pH poderia ser necessário para manter a reação em andamento. No caso em que o segundo componente de hidrolisação é a água uma separação dos componentes não será necessária.
[00094] Detalhes adicionais da Figura 2 podem ser especificamente:
1. Nas temperaturas seguintes o ciclo foi operado:
  • 1.1 Produto de reação de temperaturas 1 em: 20°C (armazenamento ambiente)
  • 1.2. Entrada de calor de reação de temperaturas 1 > 50°C e de preferência > 70°C: especificamente > 80°-100°C; mais especificamente > 140°C: vindo de calor de refugo industrial disponível.
  • 1.3. Produto de reação de temperaturas 2 em: pelo menos 20°C (armazenamento ambiente ou temperaturas mais altas.
  • 1.4 Saída de calor de reação de temperaturas 2 > 40°C: servida de um sistema de aquecimento central
2. Concentração de reação 1 em pH < ou > 7 + íons na água a 80°C e concentração de água, por exemplo < 30% e de preferência < 10%; especificamente < 15% e mais especificamente < 5-10% ou menor.
3. Concentração de reação 2 em pH > ou < 7 + íons na água a 90°C e concentração de água, por exemplo, > 30%. Nem todos os subcomponentes como a AMP, Pirofosfato, íons etc., são aqui mostrados.
4. Como ATP e ADP todos os outros tipos de fosfatos ou polifosfatos dos componentes descritos nesta invenção podem ser utilizados também; especificamente, os hidrocarbonetos fosforilados, oxiácido inorgânicos de fósforo ou ácidos polifosfóricos mais específicos e/ou seus sais.
5. Nem todos os fluxos de interconexão estão mostrados, mas as principais conexões mostradas são suficientes para mostrar a funcionalidade para alguém versado na técnica.
6. Bombas, Válvulas, tubulações e outras especificações de equipamento de processamento padrão não estão indicadas.
7. Pressões dependendo de queda de pressão sobre membranas e quedas de pressão de tubulação. A serem projetadas dependendo do tamanho e geometria.
8. Materiais de equipamento a serem escolhidos com atenção para as circunstâncias de meio (principalmente acionado por pH). Materiais de equipamento & tubulação de Hastelloy ou duplex são adequados para a aplicação aqui descrita. Outros materiais (aço carbono, aço inoxidável ou outras ligas), que resistem às circunstâncias de meio, a serem tomados em função de presos de material e vida útil desejada. Matérias Primas e Materiais Brutos.
[00095] Os materiais brutos para este processo podem ser produzidos em diferentes modos. Se poderia extrair os componentes de biomassa ou de produtos químicos disponíveis e rotas de reação química disponíveis.
  • - Muitos dos materiais utilizados tem rotas sendo arquivadas por, por exemplo, companhias farmacêuticas utilizando os PHs para testar medicamentos in vitro em ATP ou outros nucleotídeos. Estes processos são principalmente para uma produção de pequena escala e, por exemplo, aplicação de ciclo de calor de unidade única.
  • - Existem também materiais que podem ser criados combinando produtos químicos comercialmente disponíveis como, por exemplo, Ácido Acético e Ácido Fosfórico para produzir acetilfosfato. Estas matérias primais podem ser utilizada para ciclos de calor de grande escala.
  • - Utilização de ácido (poli)fosfórico comercialmente disponível, de preferência de qualidade quimicamente pura, tipicamente 70% - 85% de H3PO4.
[00096] Específico para este ciclo é a utilização de hidrocarbonetos fosforilados ou ácidos (poli)fosfóricos inorgânicos e/ou seus sais.
Regulação de pH
[00097] No ciclo de Chemenergy, o condicionamento dos fluxos de alimentação tanto para a parte de Armazenamento de Calor quanto Liberação de Calor, inclui a regulação de pH. Qualquer método conhecido para regular o pH em um fluxo de alimentação pode ser utilizado, e inclui, por exemplo, a aplicação de uma "membrana de troca de prótons" (PEM), tal como, por exemplo, os comercialmente disponíveis Nafion®; Solopor®, the Toyota PEM ou 3M PEM. As ditas membranas transportam unidirecionalmente e seletivamente os prótons para o catodo (lado negativo) da membrana. Alternativamente, o pH é regulado utilizando complexos de ácidos/bases específicos ou produtos químicos como um regulador de pH, e incluem, por exemplo, a aplicação de HCl ou NaOH.
EXEMPLO 2 - TESTE DE LABORATÓRIO DO PROCESSO DE CHEMENERGY EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE PARTIDA
2.1. Começando com o loop de processo de liberação de calor na temperatura ambiente
  • 1. Misturar água e ácido Polifosfórico a 20°C e pressão ambiente. Com base no balanço de calor abaixo detalhado, a temperatura aumentará para aproximadamente 95°C, agitar a mistura.
  • 2. Estabelecer um vácuo acima da mistura quente, manter a mistura quente com resistência elétrica e remover a água evaporada com um condensador de ar. A duração desta etapa de evaporação (separação) será dependente da quantidade de água a ser removida, mas é provável durar por aproximadamente 1 hora.
  • 3. Resfriar a mistura de polifosfato com ar ambiente para 25°C. Retornar para a etapa 1 e o loop está fechado.
Cálculo de mudança na temperatura (Delta T):
[00098] Se a massa % da mistura for 90% de ácido polifosfórico misturado com 10% de água, um calor de reação de 300 kJ/kg e uma capacidade de calor de mistura média total (Cp) de 1,5 kJ/kgK, o Delta T, pode ser calculado de um simples balanço de calor como segue;
Calor de Reação = (Massa) x (Cp) x (Delta T).
Com isto, Delta T = (Calor de Reação)/[(Cp) x (Massa)]
[00099] Utilizando o Calor de Reação, Cp e Massa acima mencionados, a mudança em temperatura/kg será de 75°C. Em outras palavras a mistura aumentará de 25°C para um pouco menos de 100°C.
2.1.1. Conclusão para o processo de CHEMENERGY quando começando na temperatura ambiente
[000100] Não obstante o fato que neste caso o loop de reação está fechado, termodinamicamente este não faz sentido devido ao fato que o calor gerado na etapa 1, é contrabalançado pela energia requerida para evaporar a água da mistura na etapa 2. Pelas ditas razões, e como aqui explicado, o processo de CHEMENERGY da presente invenção é especificamente útil em combinação com uma fonte de calor externa, tal como, por exemplo, calor de refugo de processos industriais. Sob as ditas circunstâncias e como abaixo explicado em 2.3., o loop de processo de liberação de calor pode começar no, por exemplo, nível de calor restante industrial, por exemplo, entre 50°C - 200°C e mais especificamente entre 80 - 150°C, mas pode também começar com temperaturas mais altas, como, por exemplo, 300°C, se desejado.
2.2. Começando com o loop de processo de liberação de calor na temperatura de calor restante industrial
[000101] Com este experimento era o objetivo de bombear o calor de um nível de temperatura para um nível mais alto. O nível de temperatura da etapa um no teste 1 era de 90°C, este é o nível de temperatura média o qual é denominado na indústria calor de refugo, a saber 60 - 120°C. Por exemplo, o nível de resfriamento de óleo de um motor diesel é de aproximadamente 90°C. As etapas 1-4 foram testadas 10 vezes uma após a outra para provar a ciclicidade e/ou reversibilidade.
  • 1. Misturar água e Polifosfatos a 90°C sob uma pressão de 600 KPa (6 bar). Em analogia com 2.1 acima um Delta T de 75°C era esperado e a temperatura subiu para aproximadamente 165°C enquanto agitando a mistura continuamente.
  • 2. A mistura foi resfriada com ar ambiente para aproximadamente 90°C. Isto deve ser comparado com a liberação na direção de um processo.
  • 3. A pressão acima da mistura quente foi liberada até que a água evaporou, enquanto mantendo a mistura quente com água de 90°C e removendo a água evaporada com um condensador de ar. A duração desta etapa de evaporação (separação) será dependente da quantidade de água a ser removida, mas durou por aproximadamente 1 hora.
  • 4. A mistura foi pressurizada até 600KPa (6 bar), e a água evaporada é reutilizada na etapa 1, fechando o loop do processo de CHEMENERGY. O aumento de temperatura foi de aproximadamente 30-50°C.
2.2.1. Conclusão de processo de CHEMENERGY quando começando na temperatura de calor restante
[000102] Neste segundo caso, como o calor restante é utilizado para a etapa de evaporação, somente uma quantidade limitada de energia adicional é requerida para pressurizar a mistura. Consequentemente, parte do calor restante com um status de baixa exergia (a 90°C) é bombeada para um status de exergia mais alto de aproximadamente 165°C. Nesta configuração de laboratório, o experimento somente serviu para bombear água quente de 90°C para o ar quente de 165°C. Mas pode-se imaginar que se utilizarmos outros fluidos, e/ou fontes de calor, o presente ciclo permite a criação de bombas de calor para gerar ou valorizar o calor restante na direção de energia e/ou calor útil. Por exemplo, o processo de CHEMENERGY da presente invenção poderia ser utilizado para acionar as reações químicas em uma usina química a 120-130°C que são agora acionadas por vapor de alta temperatura de, por exemplo, 600-1000 KPa (6-10 bar), utilizando vapor restante de 100-200 KPa (1-2 bar) ao invés.
[000103] É assim a combinação do aumento de temperatura, causado pela reação de hidrólise dos oxiácido inorgânicos e/ou seus sais, especificamente ácidos polifosfóricos inorgânicos e/ou seus sais, com a presença de uma fonte de calor; energia que pode dar origem a aumentos de temperatura muito mais altos, por exemplo, > 200°C, assim resultando em um aumento total de energia térmica. Como será aparente das aplicações exemplares seguintes do ciclo de CHEMENERGY em diferentes ambientes, a fonte de calor é por um lado utilizado para remover a água 20 do produto de reação 14 da reação de hidrolisação (C), isto é, em outras palavras acionar a reação de polimerização (condensação) (A); e por outro lado aumentar a energia térmica dos componentes condensados (polimerizados) 10 utilizados na reação de hidrolisação (C).
[000104] Na lista abaixo de possíveis aplicações, como um exemplo, ácido fosfórico líquido 14 foi utilizado como um monômero para ser polimerizado (reação de condensação (A)) na direção de uma mistura líquida de ácidos polifosfóricos 10 de fórmula geral Ib e Ic acima (os comprimentos de polímero são geralmente >1, e tipicamente de aproximadamente 2-7), através da remoção de água 20 sob influência da fonte de calor/energia. A água obtida desta polimerização (reação de condensação) pode ser (re)utilizada na reação inversa, isto é, na reação de hidrolisação, eventualmente após um condicionamento com componentes de condicionamento 21 ou soprada para a atmosfera. Dependendo da fonte de energia a reação de polimerização é executada sob vácuo, quase vácuo ou uma pequena sobrepressão. Para as fontes de calor que começam em aproximadamente 140°C uma pequena sobrepressão é desejada, tipicamente 10-50 KPa (0,1 -0,5 barg), mas algumas vezes mais alta em função de demandas operacionais específicas. Para as fontes de calor até aproximadamente 80°C uma subpressão é desejada, tipicamente > 2,5 KPa (0,025 bar) ou menor. Para as fontes de calor entre e aproximadamente 80°C a 140°C, a pressão varia de uma ligeira subpressão de ± 2,5 KPa (0,025 bar) para mais ou menos 1 atm. Evidentemente, do acima e como parte do ciclo de CHEMENERGY, a reação de polimerização é executada em temperaturas mais baixas que variam de aproximadamente 80 - 200°C, mas tipicamente de 90 -120°C.
[000105] Na reação inversa, isto é, a reação de hidrolisação (C), a dita mistura líquida de ácidos polifosfóricos 10 é utilizada como um polímero hidrolisado (adição de água) sob pressão na direção do ácido fosfórico 14 e alguns restos de ácidos polifosfóricos em uma reação exotérmica com a liberação de calor elevando o calor restante inicial para um nível de energia mais alto. Novamente, o ácido fosfórico pode ser (re)utilizado como fluxo de alimentação na reação de condensação (A) acima mencionada, assim fechando o ciclo de CHEMENERGY de acordo com a presente invenção. Na reação de hidrolisação, a água pode ser adicionada como água quente, ou em forma de líquido ou de vapor. Quando em forma de vapor, isto dá um impulso extra para a reação de hidrólise devido ao calor de condensação adicionado extra quando misturando o vapor com os ácidos polifosfóricos. Em princípio a reação de hidrolisação pode ser executada em temperaturas ambientes, mas quando utilizada como aumento de temperatura (bomba de calor) para aumentar a energia térmica de uma fonte, esta é executada em temperaturas mais altas como, por exemplo, mas não limitado a 60° -500°C; tipicamente de 120-500°C, e mais especificamente de aproximadamente 150 - 300°C. No dito caso, e como já anteriormente aqui explicado, a fonte de calor/energia também será utilizada para aumentar a energia térmica dos componentes condensados (polimerizados) (10) utilizados na reação de hidrolisação (C).
[000106] Evidentemente, o núcleo no processo de CHEMENERGY acima mencionado é a reversibilidade da reação de hidrolisação de ácidos Polifosfóricos versus ácidos fosfóricos. Assim em princípio os ácidos fosfóricos podem ser utilizados em um ciclo fechado, mas como algumas reações colaterais irreversíveis poderiam ocorrer, algum derramamento (desperdício) e nova alimentação de ácidos fosfóricos poderiam ser necessários para manter o desempenho ótimo. Consequentemente, as concentrações de ácido fosfóricos são bastante estáveis através de todo o ciclo com concentrações variando de aproximadamente 80 - 90 %; especificamente de aproximadamente 84 - 94% após a hidrólise e de aproximadamente 90 - 100%; especificamente de aproximadamente 94 - 100% antes da hidrólise.
[000107] Dependendo da aplicação, o ciclo é ou contínuo (fluxo contínuo dos fluxos de alimentação entre as reações (A) e (C)), por exemplo:
  • - Aplicação 1 (Figura 3): bomba de calor para valorizar o calor restante, em aquecimento/resfriamento de processo, armazéns, áreas residenciais, supermercados, etc., utilizando calor restante de outro processo, ambiente, sol, vento, e similares,
  • - Aplicação 2 (Figura 4): bomba de calor entre redes de calor, para aumentar a energia térmica de um nível de temperatura/pressão de fluido de calor como, por exemplo, vapor, água, óleo térmico, ..., para um nível de temperatura/pressão mais alto de um fluido de calor como, por exemplo, vapor, água, óleo térmico, ...,
  • - Aplicação 5 (Figura 5): utilização de tecnologia de bomba de calor para gerar frio, com, por exemplo, altas temperaturas ambientes, para o resfriamento de processos industriais, armazéns, supermercados, refrigeradores, casas, áreas residenciais etc., com calor restante de processos, ambiente, sol, vento, energia térmica combinada, vizinhança ou outros,
  • - Aplicação 6 (Figura 6): transformar o calor restante de processos, sol, vento, energia térmica combinada, etc., através de uma bomba de calor para geração de vapor para expandir o vapor sobre uma turbina na geração de eletricidade,
  • - Aplicação 7 (Figura 7): bombear o calor restante de processos, sol, vento, energia térmica combinada, etc... e transformar com uma turbina de 'Ciclo Rankine Orgânico' (ORC) em eletricidade,
  • - Aplicação 8 (Figura 8) transformar o calor solar em eletricidade, utilizando mais ou menos o mesmo esquema que para a Aplicação 7, somente diferindo em que o calor solar é utilizado como fonte de calor ao invés. Nesta aplicação específica, o calor solar pode ser utilizado para desidrolisar totalmente parte 14b ou todo o ácido fosfórico líquido 14 na reação de polimerização (condensação), gerando P2O5 puro (sólido) ou quase puro (pasta). Neste caso uma densidade de energia muito alta é alcançada (até 3 GJ/m3) e o sistema deve ser projetado para manipular este material. Isto pode, por exemplo, ser feito aquecendo um ácido fosfórico que não flui em um contentor (contenção isolada) constantemente aquecido por luz solar direta ou indireta e escapamentos de vapor de água de ácido fosfórico até que somente um pó seco ou uma pasta de P2O5 sólido reste.
  • - Aplicação 9 (Figura 9): no armazenamento de eletricidade alimentada por vento. Nesta aplicação o calor é gerado por resistência elétrica, este calor é utilizado através de uma bomba de calor para geração de vapor para expandir o vapor sobre uma turbina e gerar eletricidade. Este pode ser utilizado para armazenar eletricidade gerada pelo vento durante as reduções na rede de eletricidade e economizá-la para mais tarde durante os picos na rede de eletricidade; descontínua, por exemplo.
  • - Aplicação 3 (Figura 10): no armazenamento de calor ou energia (calor restante, calor solar, energia eólica, vapor, etc....) com um tanque de armazenamento de calor. Nesta aplicação o calor restante de processos, sol, vento e outros é utilizado para bombear e armazenar calor. Este pode, por exemplo, ser utilizado para conectar um produtor de calor descontínuo a um consumidor de calor contínuo, vice versa, ou para conectar uma produção de calor descontínua com um consumo de calor descontínuo;
  • - Aplicação 4 (Figura 11): em transporte de calor, que difere do acima em que o calor restante é realmente convertido e capturado em uma forma transportável permitindo por um lado o transporte de 'calor restante' por navio de carga, contentores, caminhões, tubulações para outro local do rio, docas, canal, cidade, área industrial ou residencial...para consumidor(es) de calor ou sua rede, e por outro lado permitindo a conversão de calor restante de seu motor de meio de transporte, como, por exemplo, o calor de motor de um carro, ônibus, barco, caminhão e outros, transportado e valorizado em certas localizações como, por exemplo, em casa, no trabalho ...; ou
suas combinações (Aplicação 10).
[000108] Onde o acima pode criar a impressão que a operação contínua ou descontínua do ciclo de CHEMENERGY é dependente da ausência ou da presença de tanques de armazenamento nas aplicações acima somente refere a uma conversão de energia contínua ou descontínua. Sendo ou não utilizados tanques para armazenar as soluções de reação todos os processos 1-9 podem ser operados continuamente ou descontinuamente. Consequentemente, no diagrama de fluxo geral (Figura 12) que representa o fluxo reocorrente em cada uma das aplicações acima, os tanques de armazenamento são opcionais.
[000109] Detalhes sobre os elementos nos fluxogramas para cada uma das aplicações acima podem ser encontrados na Tabela 3 abaixo.
Figure img0006
COLUNA A
Número de Fluxo
Eficiência
Nota 1
Nota 2
Nota 3
COLUNA B
Aplicação
Descrição
Sistema de água quente solar clássico
Produto polimerizado ou desidrolizado
Produto polimerizado ou desidrolizado de célula de reator solar
Produto polimerizado ou desidrolizado pressurizado
Produto polimerizado ou desidrolizado aquecido com saída de C
Produto hidrolisado ou despolimerizado pressurizado quente
Produto hidrolisado ou despolimerizado pressurizado resfriado
Produto desidrolisado na direção de célula de reator solar
Produto hidrolisado ou despolimerizado pressurizado resfriado de tanque
Produto hidrolisado ou despolimerizado fresco
Produto hidrolisado ou despolimerizado fresco pressurizado para transporte para tanque de armazenamento
Vapor de água de seção de reator
Vapor de água de célula de reator solar
Condensação parcialmente/completa
Condensado
Condensado pressurizado
Condensado aquecido com saída de C
Vácuo de liberação de vapor ou pressurizado/derramado
Injeção de vapor extra para intensificar a temperatura e potência de
vapor
Condensado extra
Condensado expandido em baixo vácuo, por exemplo, vapor
Vapor condensado em vácuo
Meio aquecido para cliente (ou rede) de calor respectivamente cliente de frio
Produto (ou rede) aquecido pressurizado
Utilização de calor/elétrica de cliente
Produto resfriado de cliente de calor
Condensado fresco da rede
Condensado fresco pressurizado
Condensado de seção de reação
Vapor de baixa pressão
Condensado alimentado para produção de vapor de baixa pressão
Reserva de vapor de alta pressão
Vapor de ORC
Turbina de expansão de ORC
Vapor resfriado após turbina de expansão de ORC
Meio de ORC condensado
Meio de ORC líquido pressurizado
Seção de reator de polimerização
Trocador de calor de placa
Seção de reação de hidrolisação
Energia elétrica de turbina de expansão
Consumo elétrico
Calor para cliente (MW)/eletricidade (MW)
Eletricidade/calor
Recuperação de catalisadores e outros fluxos laterais não apresentados no diagrama de fluxo de processo mas no P&ID
Sem válvulas, detalhes apresentados no PFD
Perda de calor de armazenamento e transporte negligenciado para PFD
COLUNA 1
Uso geral como bomba de calor
COLUNA 2
Bomba de calor entre redes
COLUNA 3
Armazenamento de calor com tanque de armazenamento
COLUNA 4
Transporte de calor
COLUNA 5
Bomba de calor para gerar frio
COLUNA 6
Transformar calor restante em eletricidade
COLUNA 7
Calor restante com PP e CRC em eletricidade
COLUNA 8
Transformar calor solar em eletricidade
COLUNA 9
Transformar energia eólica em calor e vice versa
COLUNA 10
Aplicação híbrida
Unidades
Dependendo das aplicações, o ciclo pode ser construído
  • - de uma pequena aplicação, por exemplo, doméstica até uma grande escala industrial.
  • - sobre patins, pequena escala, grande escala.
  • - em contentores ou outras plataformas móveis.
[000110] Em cada uma das possíveis aplicações o ciclo pode ser controlado com um simples sensor de temperatura, de pressão, de fluxo ou outros que regulam válvulas e sistemas, ou projetado de algo entre um simples projeto elétrico & de instrumentação e/ou um projeto elétrico & de instrumentação altamente sofisticado, instalações totalmente automatizadas com um otimizador conectado na Internet, telefone móvel ou outros para operar em um rendimento econômico máximo 24 horas por dia. O otimizador poderia funcionar sob demanda, a temperatura ambiente, o vento ou outra circunstância determinando a economia ou desempenho da instalação.
[000111] Com base em revisões de segurança padronizada da indústria, como, por exemplo, HAZOP, as instalações são projetadas com altos padrões de segurança que contém ou um projeto seguro intrínseco (como, por exemplo, vácuo e pressão de operação máxima +10%), válvulas de pressão, ou sistemas de função de integridade de segurança automatizados (SIF ou SIL) ou uma combinação destes critérios de projeto. As instalações são controladas com alarmes e desarmes de modo a manter a instalação na faixa de operação segura. O projeto básico do equipamento depende do projeto de processo mas o projeto de equipamento detalhado pode ser diferente de modo a atender PED, ASME ou outros códigos de projeto locais ou a tecnologia de melhor técnica moderna local.

Claims (16)

  1. Método para armazenar ou aumentar o teor de energia de uma mistura de reação, a dita reação sendo habilitada pelo calor inserido de uma fonte de calor distinta da dita mistura de reação,
    caracterizado pelo fato de que o teor de energia da mistura de reação é armazenado ou aumentado por meio de uma reação de condensação endotérmica, a dita mistura de reação compreendendo um composto oxoácido inorgânico e/ou seu sal e água.
  2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de calor distinta da dita mistura de reação é ou um calor restante de processos industriais, ou um calor derivado de recursos naturais tal como energia solar ou eólica.
  3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a água e/ou o composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal é removido da mistura de reação.
  4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de liberar o respectivo teor de energia aumentado, armazenado da mistura de reação em uma etapa de processo subsequente através da hidrolisação exotérmica dos produtos de reação da dita mistura de reação.
  5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal é um oxoácido ou de nitrogênio, enxofre ou fósforo, ou seu sal correspondente.
  6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal é representado pela fórmula geral (I):
    R-Op-((OnX (OQ)m-O)y)-R' (I)
    em que;
    R representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou Z;
    X representa enxofre, nitrogênio ou fósforo;
    Z representa - (OnX (OQ)m-O)y-R";
    R' e R" cada um independentemente representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico;
    n = 1 ou 2; m = 0 ou 1; p = 0 ou 1;
    y = pelo menos 1; e
    Q cada um independentemente representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico.
  7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal são ácidos polifosfóricos e/ou seus sais, representados pela fórmula geral (Ia):
    R-O-((OP(OQ)m-O)y -R' (Ia)
    em que
    R e R' cada um independentemente representa hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico;
    m = 0 ou 1; y = pelo menos 1; e
    cada Q representa um hidrogênio, um hidrocarboneto ou um cátion metálico.
  8. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os ácidos polifosfóricos e/ou seus sais são;
    (a) ácidos polifosfóricos lineares inorgânicos puros ou seus sais representados pela seguinte fórmula:
    Mn+2PnO(3n+1) (Ib) com n= pelo menos 2; M é H+ ou um cátion metálico;
    (b) ácidos polifosfóricos cíclicos inorgânicos puros ou seus sais representados pela seguinte fórmula:
    MnPnO3n (Ic) com n= pelo menos 3; M é H+ ou um cátion metálico;
    (c) ramificados; ou
    (d) combinações dos mesmos.
  9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o cátion metálico é um cátion metálico monovalente, mais especificamente K ou Na.
  10. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que y está dentro da faixa de 1 a 100; mais especificamente dentro da faixa de 1 a 10; ainda mais especificamente dentro da faixa de 1 a 3.
  11. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os sais de ácidos fosfóricos são selecionados do grupo que contém Fosfofenolpiruvato, Gliceratel, 3 bi fosfato, Formil fosfato, Acetil fosfato, Propionil fosfato, Butiril fosfato ou outros fosfatos de carboxila, Fosfo-creatina, Fosfo-arginina, Fosfatos de glicose (1 ou 6-fosfato), fosfatos de frutose, Glicerol-3-fosfato,Nicotina amida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP), di-hidroxiacetonafosfato, gliceraldeidofosfatos, xilulosefosfato, ribosefofosfatos, sedo-heptulosefosfato, Eritrosefosfato, ribulosefosfato, fosfo-serina, Aspartilfosfato e adenosinofosfato.
  12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a reação de condensação endotérmica é representada pela seguinte fórmula:
    HOXOn (OH) mOR' + R-Op- ((XOn (OH) m-0) y-1)-H ->
    R-Op- ((XOn (OH) m-0) y) -R' + H2O
  13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que X representa o fósforo.
  14. Sistema para capturar ou armazenar energia, que compreende:
    • - um meio de captura para capturar energia;
    • - um meio de armazenamento para armazenar a energia capturada, em que os meios de captura e armazenamento compreendem pelo menos um vaso de reação pelo menos parcialmente cheio com uma mistura de reação e compreendendo um elemento de aquecimento em comunicação térmica com o dito vaso,
    caracterizado pelo fato de que a mistura de reação compreende um composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal e água, adequada para ter uma reação de condensação endotérmica executada sobre a dita mistura de reação.
  15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um meio de liberação para liberar a energia capturada e armazenada em uma etapa de hidrólise exotérmica subsequente.
  16. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação compreende um composto de oxoácido inorgânico e/ou seu sal como definido em qualquer uma das reivindicações 6 a 11.
BR112013019055-8A 2011-01-26 2012-01-24 método para armazenar ou aumentar o teor de energia de uma mistura de reação e sistema para capturar ou armazenar energia BR112013019055B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1101337.2A GB201101337D0 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Methods and components for thermal energy storage
GB1101337.2 2011-01-26
PCT/EP2012/051025 WO2012101110A1 (en) 2011-01-26 2012-01-24 Methods and components for thermal energy storage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112013019055A2 BR112013019055A2 (pt) 2016-10-04
BR112013019055B1 true BR112013019055B1 (pt) 2020-07-21

Family

ID=43769640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112013019055-8A BR112013019055B1 (pt) 2011-01-26 2012-01-24 método para armazenar ou aumentar o teor de energia de uma mistura de reação e sistema para capturar ou armazenar energia

Country Status (23)

Country Link
US (1) US9163868B2 (pt)
EP (2) EP2995895A1 (pt)
JP (1) JP5925810B2 (pt)
KR (1) KR101885825B1 (pt)
CN (1) CN103384809B (pt)
AU (1) AU2012210610B2 (pt)
BR (1) BR112013019055B1 (pt)
CA (1) CA2825467C (pt)
CY (1) CY1117256T1 (pt)
DK (1) DK2668459T3 (pt)
EA (1) EA026677B9 (pt)
ES (1) ES2559019T3 (pt)
GB (1) GB201101337D0 (pt)
HR (1) HRP20160021T1 (pt)
HU (1) HUE026609T2 (pt)
MY (1) MY164107A (pt)
PL (1) PL2668459T3 (pt)
PT (1) PT2668459E (pt)
RS (1) RS54534B1 (pt)
SI (1) SI2668459T1 (pt)
SM (1) SMT201600030B (pt)
WO (1) WO2012101110A1 (pt)
ZA (1) ZA201305627B (pt)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013120112A2 (en) * 2012-02-12 2013-08-15 Bluflow Technologies, Inc. Apparatus for the use of nanoparticles in removing chemicals from aqueous solutions with subsequent water purification
US10752526B2 (en) * 2012-02-12 2020-08-25 Bluflow Technologies, Inc. Method for destruction of reducible contaminants in waste or ground water
GB201213266D0 (en) * 2012-07-26 2012-09-05 Univ Gent Membranes, azeotropic & catalytic components
ITMI20121866A1 (it) * 2012-10-31 2014-05-01 Versalis Spa "metodo e sistema per il recupero energetico in un impianto"
CN103352814B (zh) * 2013-07-25 2015-06-24 中国科学院工程热物理研究所 抛物槽式太阳能集热与化学热泵结合的复合发电系统
DE102014223402A1 (de) * 2014-11-17 2016-05-19 Hic Hamburg Institut Consulting Gmbh Verfahren und System zur Nutzung von in einer Anlage anfallender Wärme
EP3303028B1 (en) 2015-05-29 2020-09-02 Thermo King Corporation Method and system for controlling the release of heat by a temperature control unit
WO2017065683A1 (en) 2015-10-16 2017-04-20 Climeon Ab Methods to store and recover electrical energy
US9920658B2 (en) 2015-12-08 2018-03-20 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
US10752821B2 (en) 2015-12-08 2020-08-25 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling systems using thermally induced polymerization
US9702596B2 (en) * 2015-12-08 2017-07-11 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
US10487694B2 (en) 2015-12-08 2019-11-26 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
US10066142B2 (en) 2015-12-08 2018-09-04 Applied Research Associates, Inc. Dry cooling system using thermally induced vapor polymerization
DK3187563T3 (da) 2016-01-04 2020-06-08 NEBUMA GmbH Varmeoplagring med phosphorforbindelser
DE102016205283A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren
CN109026223B (zh) * 2018-08-29 2023-06-16 华电电力科学研究院有限公司 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法
GB2602832A (en) * 2021-01-18 2022-07-20 Caloritum Sorption cooling system for contaminated heat sources
WO2023002235A1 (en) 2021-07-22 2023-01-26 Hamon & Cie (International) Air cooling system associated to a co2 direct gas capture system
US11970652B1 (en) 2023-02-16 2024-04-30 Microera Power Inc. Thermal energy storage with actively tunable phase change materials

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1396292A (en) 1971-02-10 1975-06-04 Randell J E Heat storage units
US4161210A (en) * 1975-01-10 1979-07-17 Halff Albert H Temperature increase system
US4532778A (en) 1979-11-16 1985-08-06 Rocket Research Company Chemical heat pump and chemical energy storage system
JPS56155388A (en) * 1980-04-14 1981-12-01 Toshiba Corp Heat exchanging method and apparatus therefor
DE3025817A1 (de) * 1980-07-08 1982-02-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Chemische waermespeicherung
JPS5860198A (ja) 1981-10-03 1983-04-09 Matsushita Electric Works Ltd 蓄熱材
US4421734A (en) * 1982-05-11 1983-12-20 Ga Technologies Inc. Sulfuric acid-sulfur heat storage cycle
JPH01161082A (ja) 1987-12-17 1989-06-23 Technol Res Assoc Super Heat Pump Energ Accum Syst 蓄熱媒体組成物
JPH0347889A (ja) * 1989-02-17 1991-02-28 Nok Corp 潜熱蓄熱材
US6177025B1 (en) 1998-11-17 2001-01-23 University Of Utah Absorption heat pumps having improved efficiency using a crystallization-inhibiting additive
CA2380611C (en) 1999-08-03 2010-06-08 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health & Human Services, The National Institutes Of Health Molecular motor
EP1089372A1 (en) 1999-09-28 2001-04-04 Nelson E. Camus Independent and self-sustainable power generation and storage system
JP5044900B2 (ja) 2004-06-07 2012-10-10 ソニー株式会社 燃料電池、電子機器、移動体、発電システム及びコージェネレーションシステム
TWI264415B (en) * 2005-11-30 2006-10-21 Ind Tech Res Inst Heat transfer fluids with heteroatom-containing nanocapsules
JP4765072B2 (ja) * 2006-05-17 2011-09-07 国立大学法人東京工業大学 ケミカルヒートポンプ
CN101168481A (zh) 2006-10-27 2008-04-30 上海市上海中学 仿生学在建筑储能上的应用
JP5076554B2 (ja) * 2007-03-02 2012-11-21 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 包接水和物を生成する性質を有する水溶液、包接水和物及びそのスラリー、包接水和物スラリーの製造方法並びに潜熱蓄熱剤
US20110042036A1 (en) * 2007-11-13 2011-02-24 Panasonic Corporation Chemical heat-storage apparatus
JP5125726B2 (ja) * 2008-04-24 2013-01-23 株式会社豊田中央研究所 車両用化学蓄熱システム及び車両
CN101592455A (zh) * 2009-06-26 2009-12-02 吴耀琪 太阳能高温相变储热器

Also Published As

Publication number Publication date
EP2995895A1 (en) 2016-03-16
US20130306268A1 (en) 2013-11-21
EA026677B9 (ru) 2017-08-31
EA201370167A1 (ru) 2014-01-30
KR101885825B1 (ko) 2018-08-06
KR20140040114A (ko) 2014-04-02
NZ613505A (en) 2015-02-27
JP2014503786A (ja) 2014-02-13
CY1117256T1 (el) 2017-04-26
CN103384809B (zh) 2016-01-20
SMT201600030B (it) 2016-02-25
DK2668459T3 (en) 2016-01-25
CA2825467C (en) 2016-10-11
JP5925810B2 (ja) 2016-05-25
SI2668459T1 (sl) 2016-04-29
MY164107A (en) 2017-11-30
HRP20160021T1 (hr) 2016-03-11
PL2668459T3 (pl) 2016-04-29
HUE026609T2 (hu) 2016-06-28
PT2668459E (pt) 2016-02-17
CN103384809A (zh) 2013-11-06
US9163868B2 (en) 2015-10-20
ZA201305627B (en) 2014-04-30
GB201101337D0 (en) 2011-03-09
WO2012101110A1 (en) 2012-08-02
ES2559019T3 (es) 2016-02-10
BR112013019055A2 (pt) 2016-10-04
EP2668459A1 (en) 2013-12-04
EA026677B1 (ru) 2017-05-31
EP2668459B1 (en) 2015-10-28
RS54534B1 (en) 2016-06-30
AU2012210610B2 (en) 2016-10-27
CA2825467A1 (en) 2012-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112013019055B1 (pt) método para armazenar ou aumentar o teor de energia de uma mistura de reação e sistema para capturar ou armazenar energia
AU2012210610A1 (en) Methods and components for thermal energy storage
Solangi et al. MXene-based phase change materials for solar thermal energy storage
Liu et al. Formation kinetics, mechanism of CO2 hydrate and its applications
Ahmed et al. Integration of phase change materials in improving the performance of heating, cooling, and clean energy storage systems: An overview
NZ551788A (en) Apparatus for producing hydrogen using geothermal energy to superheat water before electrolysis
US20140154173A1 (en) Methods and systems for producing hydrogen
Li et al. Thermodynamic modeling of a novel solar powered quad generation system to meet electrical and thermal loads of residential building and syngas production
Chen et al. The performance of a solar-driven spray flash evaporation desalination system enhanced by microencapsulated phase change material
Gnaifaid et al. Multi-objective optimization of a concentrated solar energy driven trigeneration plant with thermal energy storage: A case study for Turkey
Sorgulu et al. A solar energy driven thermochemical cycle based integrated system for hydrogen production
Ghorbani et al. Solar energy exploitation and storage in a novel hybrid thermo-electrochemical process with net-zero carbon emissions
Rezaei et al. Hybrid hydrate processes for CO2/H2 mixture purification: A techno-economic analysis
US4448025A (en) Process for recovering exhaust heat
US20160230609A1 (en) High-efficiency power generation system
NZ613505B2 (en) Methods and components for thermal energy storage
Wyman Thermal energy storage for solar applications: an overview
Kamimoto Thermal energy storage technology
Lei et al. Phase‐Change Material‐Integrated Hybrid Gels for Solar Steam Generation Under Solar Fluctuations
Zhao et al. SCALE INHIBITION OF SODIUM CARBOXYMETHYL CELLULOSE AT DIFFERENT GROWTH STAGES BASED ON MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION
CN109470070A (zh) 一种Lewis酸碱加合物饱和溶液的制备和分解工艺及其应用
Hai et al. Proposal and ANN-assisted optimization of a hybrid solar-and biomass-based energy system for electricity, freshwater, and hydrogen production
Campbell et al. A new water and power combination: Vacuum vapor compression seawater distillation and natural gas fuel cells
Bhalshankar et al. Thermal Heat Storage Device Using PCM
Gotovtsev et al. IAPWS Symposium 2017

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 24/01/2012, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.

B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: UNIVERSITEIT GENT (BE) ; CALORITUM NV (BE)

B25G Requested change of headquarter approved

Owner name: UNIVERSITEIT GENT (BE) ; CALORITUM NV (BE)