ES2282908T3 - Procedimiento para mantener liquida a temperatura liquida a temperatura ambiente acuosa de borato de sodio. - Google Patents
Procedimiento para mantener liquida a temperatura liquida a temperatura ambiente acuosa de borato de sodio. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para mantener líquido a un temperatura de almacenamiento una solución acuosa de borato de sodio según el cual para hacer pasar la dicha solución de una temperatura inicial a la temperatura de almacenamiento, se somete la dicha solución acuosa de borato de sodio a un tratamiento térmico que toma al menos un enfriamiento o un calentamiento a una velocidad comprendida entre 1 y 100°C por minutos, hasta una temperatura de mantenimiento comprendida entre - 50°C y + 200°C, seguido de un mantenimiento a la temperatura de mantenimiento durante un tiempo comprendido entre 1 segundo y 100 horas, seguido de un enfriamiento o un calentamiento a una velocidad comprendido entre 1 y 100°C.
Description
Procedimiento para mantener líquida a
temperatura ambiente una solución acuosa de borato de sodio.
La presente invención es relativa al tratamiento
de una solución acuosa de borato de sodio resultante de la
producción de hidrógeno por descomposición de borohidruro de sodio,
estando el hidrógeno destinado a aplicaciones variadas, y, en
particular, a la alimentación de una pila de combustible de un
vehículo automóvil.
Por diversas razones tales como la búsqueda de
la independencia energética, la reducción de la contaminación, la
reducción de la polución, la reducción de emisiones de gas con
efecto de cierre, o con el fin de ahorrar los recursos en
hidrocarburo, se busca desarrollar los Procedimientos de producción
de energía a partir de hidrógeno. Estos procedimientos son
particularmente Procedimientos, que utilizan pilas con combustible
en las cuales el hidrógeno reacciona con un gas oxigenado, para
producir electricidad.
El desarrollo de estas técnicas supone la puesta
a punto de técnicas de almacenamiento de hidrógeno eficaces y
seguras. Se conoce por ejemplo el almacenamiento de hidrógeno en
forma de gas comprimido, se conoce también el almacenamiento de
hidrógeno en forma de gas licuado. Pero ninguna de estas técnicas
responden perfectamente a las dificultades de la industria
automóvil, en particular, que desea poder equipar los vehículos de
pilas con combustibles abastecidas en hidrógeno. En efecto, el
almacenamiento de gas en forma de gas comprimido es muy voluminoso y
puede conducir a problemas de seguridad a causa de las muy altas
presiones utilizadas. El almacenamiento liquido presenta igualmente
inconvenientes por una parte porque la licuefacción del gas requiere
una utilización de energía importante, por otra parte porque la
manipulación de hidrógeno liquido a temperaturas extremadamente
bajas implica riesgos que hacen delicada su aplicación al
automóvil.
El problema de la producción y el almacenamiento
del hidrógeno en condiciones de seguridad satisfactoria se plantea
también en otros ámbitos de aplicación del hidrógeno y por ejemplo
en el ámbito médico, en el sector agroalimentario o en los
tratamientos térmicos.
Con el fin de remediar estos inconvenientes, se
ha propuesto almacenar el hidrógeno en los vehículos automóviles en
forma de borohidruro de sodio y producir el hidrógeno con la demanda
descomponiendo el borohidruro de sodio por reacción con agua para
producir por una parte hidrógeno y por otra parte un residuo
constituido de una solución acuosa de borato de sodio. Esta técnica
que tiene la ventaja de permitir almacenar el hidrógeno de manera
segura y de producir el hidrógeno de manera conveniente para
abastecer una pila con combustible de un vehículo automóvil,
presenta sin embargo un inconveniente. En efecto, esta solución
acuosa de borato de sodio es recuperada y almacenada en un tanque
que debe vaciarse regularmente. Ahora bien, la solución de borato de
sodio que es líquida a la temperatura de reacción del agua con el
borohidruro de sodio (entre 100 y 180ºC), tiene tendencia a
cristalizarse cuando se enfría hasta la temperatura ambiente lo que
dificulta el drenaje del tanque de borato de sodio
El objetivo de la presente invención es remediar
este inconveniente proponiendo un medio para conservar líquido a la
temperatura ambiente las soluciones de borato de sodio resultantes
de la producción de hidrógeno por descomposición del borohidruro de
sodio.
Para este efecto la invención tiene por objeto
un Procedimiento para mantener líquido a una temperatura de
almacenamiento una solución acuosa de borato de sodio según el cual
para hacer pasar la dicha solución de una temperatura inicial a la
temperatura de almacenamiento, se somete dicha solución a un
tratamiento térmico que comprende al menos un enfriamiento o un
recalentamiento a una velocidad comprendida entre 1 y 100ºC por
minutos, hasta un temperatura de mantenimiento comprendido entre
-50ºC y +200ºC, seguido de un mantenimiento a la temperatura de
mantenimiento durante un tiempo comprendido entre 1 segundo y 100
horas, seguido de un enfriamiento o un recalentamiento a una
velocidad comprendido entre 1 y 100ºC.
Preferiblemente, el tratamiento térmico incluye
al menos dos mantenimientos a temperaturas de mantenimiento
diferentes.
Antes de la realización del tratamiento térmico
la solución acuosa de borato de sodio es de u temperatura inicial
incluida entre 100 y 180ºC, y después de realización del tratamiento
térmico, la solución acuosa de borato de sodio es a una temperatura
de almacenamiento incluida entre -50ºC y 300ºC y preferiblemente
entre -20ºC y 50ºC.
Preferiblemente, la solución acuosa del borato
de sodio contiene del 5% al 65% en masa de borato de sodio y puede
contener por otro lado del 0% al 10% en masa de soda.
La invención se refiere también a un
Procedimiento para generar hidrógeno según el cual se hace
reaccionar el borohidruro de sodio con agua y se separa por una
parte una mezcla constituida principalmente de hidrógeno, y por otra
parte una solución acuosa de borato de sodio, en el cual, se somete
la solución acuosa de borato de sodio al tratamiento térmico según
la invención.
Este Procedimiento puede utilizarse para
abastecer con hidrógeno una pila de combustible.
Preferiblemente, la pila de combustible es la
pila de combustible de un vehículo automóvil.
Este Procedimiento puede también utilizarse para
generar hidrógeno utilizado, en particular, en medicina, en el
sector agroalimentario, en la fabricación de componentes
electrónicos, en la realización de tratamientos térmicos de
productos metálicos.
La invención va ahora a ser descrita más en
detalles, pero de una manera no restrictiva, e ilustrada por un
ejemplo.
Los inventores constataron de nueva manera e
inesperada que una solución acuosa de borato de sodio resultante del
Procedimiento de producción de hidrógeno por descomposición
catalítica de una solución acuosa de borohidruro de sodio que
contiene una escasa proporción de soda, conserva su fluidez cuando
se somete a un tratamiento térmico que consiste en un encadenamiento
de secuencias de enfriamiento y/o de recalentamiento separados por
mantenimientos con niveles de temperaturas. Los enfriamientos o los
recalentamientos deben efectuarse a velocidades de recalentado o
enfriamiento incluido entre 1ºC por minuto y 100ºC por minuto, y
preferiblemente inferior a 50ºC por minuto, y mejor aún, inferior a
20ºC por minuto. Las temperaturas de los niveles de mantenimiento
deben incluirse entre -50ºC y +200ºC, y los tiempos de mantenimiento
en estos niveles deben estar comprendidos entre 1 segundo y 100
horas, preferiblemente entre 10 segundos y 50 horas y mejor aún
entre 30 segundos y las 2. Las velocidades de enfriamiento o
recalentado, las temperaturas de los niveles, la duración de los
niveles, el orden de encadenamiento de las secuencias son tanto de
parámetros que permiten controlar el Procedimiento. El
Procedimiento se utiliza para traer una solución acuosa del borato
de sodio producida a una temperatura inicial con una temperatura de
almacenamiento. La temperatura de almacenamiento se incluye entre
-50ºC y 300ºC, y preferiblemente, incluida entre -20ºC y 50ºC. Estas
temperaturas preferenciales corresponden a las temperaturas que
puede alcanzar el tanque de un vehículo automóvil que permanece
afuera, según la temporada y el lugar.
A título de ejemplo se realizó el tratamiento
siguiente sobre una solución acuosa de borato de sodio que era
resultante de la producción de hidrógeno por descomposición de
borohidruro de sodio por reacción con agua para abastecer en
hidrógeno una pila de combustible:
- la solución acuosa de borato de sodio estaba a
la temperatura de 135ºC a la salida del reactor de descomposición
del borohidruro de sodio,
- la solución se enfrió en primer lugar hasta la
temperatura de 80ºC a la velocidad de 5ºC por minuto.
- La solución acuosa de borato de sodio se
mantuvo a la temperatura de 80ºC durante 12 horas,
- luego la solución acuosa de borato de sodio se
enfrió hasta la temperatura de 60ºC a la velocidad de 5ºC por
minutos,
- la solución acuosa de borato de sodio se
mantuvo entonces a la temperatura de 60ºC durante 8 horas,
- luego la solución acuosa de borato de sodio se
enfrió hasta la temperatura de 40ºC a la velocidad de 5ºC por
minutos,
- la solución de borato de sodio se mantuvo
entonces a la temperatura de 40ºC durante 15 horas,
- finalmente, la solución acuosa de borato de
sodio se trajo a la temperatura ambiente, es decir 20ºC
aproximadamente, a la velocidad de 5ºC por minutos.
Tras este tratamiento térmico, la solución
acuosa de borato de sodio no presentó cristalización sino que
permaneció en forma de líquido viscoso. La solución así obtenida era
fácilmente manipulable y podía ser extraída del tanque de
almacenamiento de la solución acuosa de borato de sodio sin ninguna
dificultad.
Este Procedimiento se adapta especialmente a los
tratamientos de la solución acuosa de borato de sodio resultante del
Procedimiento de producción de hidrógeno destinado a distintos usos
y más concretamente destinado a abastecer con la demanda la pila a
combustible de un vehículo automóvil.
En un vehículo automóvil que comprende una pila
de combustible abastecida en hidrógeno por descomposición del
borohidruro de sodio, el borohidruro de sodio se almacena en forma
de solución líquida en el tanque. Esta solución líquida tiene una
concentración de la masa en borohidruro de sodio incluida entre 5 y
35%, y preferiblemente de 15% y 25%. Esta solución puede comprender
por otro lado un contenido comprendido entre 0% y un 10% en masa de
soda y preferiblemente entre 0,5% y 4%, añadida para estabilizar la
solución acuosa de borohidruro de sodio. Aunque esta adición sea
habitual, no es obligatoria. Cuando el vehículo tenga necesidad de
producir energía eléctrica, el borohidruro de sodio en solución
acuosa se toma en el tanque de combustible y enviado en un reactor
catalítico donde es descompuesto por la reacción con el agua, en
hidrógeno por una parte, y en borato de sodio por otra parte. Esta
reacción se efectúa a una temperatura comprendida entre 100 a 180ºC
y preferiblemente superior a 110ºC y mejor superior a 130ºC, pero
inferior a 150ºC y mejor inferior a 140ºC. El producto de la
reacción se envía entonces en un separador de gas líquido que separa
por una parte el hidrógeno gaseoso mezclado eventualmente con el
vapor de agua, y por otra parte una solución acuosa que contiene
principalmente borato de sodio, que está también a una temperatura
entre 100 y 180ºC, preferiblemente entre 110ºC y 150ºC, y mejor
comprendida entre 130ºC y 140ºC.
De acuerdo con el Procedimiento de la presente
invención, esta solución acuosa de borato de sodio que contiene
igualmente un poco de soda, se trae a la temperatura de
almacenamiento por un tratamiento térmico que consiste en una
sucesión de calentamientos o enfriamientos y de mantenimientos a
temperaturas de conservación como la que acaba de describirse. Tras
estos tratamientos térmicos, la solución acuosa de borato de sodio
se envía en el tanque de almacenamiento en el cual sigue siendo
líquida hasta el drenaje.
Como se ha ya indicado, el Procedimiento puede
ser utilizado cualquier instalación destinada para producir
hidrógeno por descomposición del borohidruro de sodio, cualquiera
que sea la utilización pensada para el hidrógeno así producido.
Claims (10)
1. Procedimiento para mantener líquido a un
temperatura de almacenamiento una solución acuosa de borato de sodio
según el cual para hacer pasar la dicha solución de una temperatura
inicial a la temperatura de almacenamiento, se somete la dicha
solución acuosa de borato de sodio a un tratamiento térmico que toma
al menos un enfriamiento o un calentamiento a una velocidad
comprendida entre 1 y 100ºC por minutos, hasta una temperatura de
mantenimiento comprendida entre -50ºC y +200ºC, seguido de un
mantenimiento a la temperatura de mantenimiento durante un tiempo
comprendido entre 1 segundo y 100 horas, seguido de un enfriamiento
o un calentamiento a una velocidad comprendido entre 1 y 100ºC.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tratamiento térmico comprende al
menos dos mantenimientos a temperaturas de niveles diferentes.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, caracterizado porque antes de la
realización del tratamiento térmico la solución acuosa de borato de
sodio está a una temperatura inicial comprendida entre 100 y 180ºC,
y después de la realización del tratamiento térmico, la solución
acuosa de borato de sodio está a una temperatura de almacenamiento
comprendida entre -50ºC y 300ºC.
4. Procedimiento según la reivindicación 3
caracterizado porque la temperatura de almacenamiento está
comprendida entre -20ºC y 50ºC.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la solución
acuosa de borato de sodio contiene del 5% al 65% en masa de borato
de sodio.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la solución acuosa de borato de sodio
contiene además del 0% al 10% en masa de
soda.
soda.
7. Procedimiento para generar hidrógeno según el
cual se hace reaccionar el borohidruro de sodio con agua y se separa
por una parte una mezcla gaseosa constituida principalmente de
hidrógeno, y por otra parte una solución acuosa de borato de sodio,
caracterizado porque se somete la solución acuosa de borato
de sodio al procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 al 6.
8. Utilización del procedimiento según la
reivindicación 7 para abastecer en hidrógeno una pila de
combustible.
9. Utilización según la reivindicación 8
caracterizada porque la pila de combustible es la pila de
combustible de un vehículo automóvil.
10. Utilización del procedimiento según la
reivindicación 7 para generar hidrógeno utilizado en medicina, en el
sector agroalimentario, en la fabricación de componentes
electrónicos, en la realización de tratamientos térmicos de
productos metálicos.
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