ES2362518B1

ES2362518B1 - Material compuesto para almacenamiento de energia termica a alta temperatura.

Info

Publication number: ES2362518B1
Application number: ES200901423A
Authority: ES
Inventors: Elena Palomo Del Barrio; Sabri Ben Khemis; David Mourand; Frederic Noel; Vanessa Ho-Kon-Tiat; Jean-Luc Dauverge; Yannick Anguy; Cristina Prieto Rios; Aleix Jove Llovera
Original assignee: Abengoa Solar New Technologies SA
Current assignee: Abengoa Solar New Technologies SA
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2029-06-16
Also published as: ES2362518A1; AU2010261729A1; ZA201109458B; EG26399A; MA33422B1; TN2011000640A1; CL2011003176A1; EP2444468A4; MX2011013460A; US20120138849A1; EP2444468A1; WO2010146197A1; CN102803426A; CN102803426B

Abstract

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura (225 a 488ºC) formado por una estructura de carbono porosa al menos parcialmente llena con LiOH/KOH en la que una gran cantidad de energía térmica puede almacenarse o liberarse muy rápidamente. La estructura de carbono se caracteriza por una alta conductividad térmica volumétrica, una baja densidad, una porosidad altamente interconectada y un módulo de elasticidad relativamente alto. Las propiedades notables de las mezclas LiOH/KOH son una gran cantidad de energía implicada en la fusión/cristalización completa, una expansión de volumen relativo bastante baja cuando se funde y una sub-refrigeración bastante baja. Las principales ventajas de los compuestos resultantes son una densidad energética muy alta, una expansión de volumen relativamente baja, una transferencia de calor altamente potenciada, termoadaptabilidad, estabilidad e histéresis insignificante.

Description

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura.

Sector técnico de la invención

La presente invención se reﬁere a nuevos materiales de cambio de fase para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura (>200ºC). Son el resultado de llenar una estructura de carbono porosa con un material de cambio de fase de alta densidad energética. La función del material de cambio de fase es almacenar o liberar energía térmica en un intervalo de temperatura elegido, mientras que el carbono sirve para potenciar la transferencia de calor.

Antecedentes de la invención

Actualmente hay muchas aplicaciones que requieren el almacenamiento de una gran cantidad de calor a alta temperatura. En el sector industrial la recuperación, almacenamiento y reutilización del calor residual podría desempeñar un papel importante para un uso eﬁcaz y económico de la energía.

En la generación de energía basada en técnicas de conversión convencionales (es decir, plantas eléctricas de gas

o aceite), el almacenamiento de calor podría ser una manera útil para mejorar la eﬁcacia y recuperación de éste, así como para reducir la energía nominal requerida para ajustarse a picos de carga.

En cuanto a las energías renovables, debido al aumento de la cantidad de electricidad generada mediante estas fuentes han comenzado a surgir considerables problemas de estabilidad de la red, ya que dependen de la disponibilidad del recurso, por ejemplo, las plantas solares eléctricas actuales cesan su operación por la noche, por lo que la integración del almacenamiento de la energía térmica evitaría los problemas de estabilidad de la red y alargar el periodo de suministro de energía, lo que contribuye a una comercialización satisfactoria de estas tecnologías.

Por otra parte, para plantas térmicas solares autónomas en parques eléctricos remotos o aislados, el almacenamiento de energía es un elemento clave para maximizar el factor de capacidad y asegurar la disponibilidad. El almacenamiento térmico a alta temperatura podría usarse también para aumentar la eﬁcacia en la co-generación.

Otro campo de aplicación de los nuevos materiales de cambio de fase propuestos podría ser la protección térmica para dispositivos electrónicos de alta energía. En el campo aeroespacial, podrían usarse como un sumidero de calor para evitar el sobrecalentamiento de los satélites durante las órbitas cíclicas, así como para evitar el sobrecalentamiento de los bordes delanteros de los vehículos espaciales durante la reentrada. También en los sistemas de freno para la industria aeronáutica y suavizando los picos de temperatura en las reacciones exotérmicas, para la industria química, serían sectores posibles para los que se requiere una protección térmica importante.

A pesar del interés, se encuentran muy pocos o ningún sistema comercial de almacenamiento de energía térmica a alta temperatura. La razón principal es el aún alto coste de inversión de las tecnologías existentes, que conduce a sistemas que no son económicos.

Un aspecto esencial para conseguir una reducción de costes signiﬁcativa, es en los sistemas de almacenamiento, el desarrollo de materiales de bajo coste que sean estables a largo plazo y que satisfagan los requisitos energéticos del almacenamiento en las plantas y que evitan el sobredimensionado de la unidad de almacenamiento.

Las realizaciones existentes se basan típicamente en sistemas de almacenamiento de calor sensible usando líquidos (es decir, aceites, sales fundidas) o sólidos (es decir, metales, cerámicos, piedras, hormigón) como medio de almacenamiento. Los líquidos predominan en aplicaciones dentro del intervalo de 150 a 400ºC y los sólidos en el intervalo de temperatura más allá de 500/600ºC. Para estos sólidos las densidades de energía varían de 1500-3000 kJ/(m3·K) y los costes de inversión varían de 30 e/kWh, para el hormigón, a 400 e/kWh, para los materiales cerámicos.

Para reducir los costes de inversión, el conseguir un recipiente compacto es un punto clave en estos sistemas, debido a que una parte signiﬁcativa del coste del almacenamiento generalmente se debe a los cambiadores de calor, los receptáculos y el aislamiento térmico.

El almacenamiento de calor se basa en materiales de cambio de fase (tecnología de calor latente) que muestran un alto potencial para el desarrollo de sistemas de almacenamiento eﬁcaces y económicos, especialmente para aplicaciones que usan ﬂuidos que experimentan un proceso a temperatura constante, como puede ser el vapor húmedo durante la condensación o evaporación. La mayor ventaja de los materiales de cambio de fase es su capacidad para almacenar/liberar una gran cantidad de calor en un estrecho intervalo de temperatura durante los cambios de fase.

Dentro de ellos, las sales se han identiﬁcado como candidatos potenciales para el desarrollo de sistemas de almacenamiento de calor latente eﬁcaces y económicos. La energía o calor latente implicada en la fusión/cristalización de las sales normalmente está dentro del intervalo de 100-1000 kJ/kg (0,2-2 GJ/m3), valores que generalmente aumentan con la temperatura de fusión de las sales.

Comparado con las tecnologías de calor sensible, la tecnología de almacenamiento de calor de cambio de fase con sales, hace que el volumen de los sistemas se reduzca signiﬁcativamente (normalmente más de 10 veces) con lo que se evita el sobredimensionado del intercambiador de calor. Sin embargo, las bajas conductividades térmicas de las sales (< 1 W/m/K) son un factor limitante para satisfacer los requisitos de energía de las aplicaciones industriales pretendidas.

A baja temperatura, se han propuesto y ensayado diferentes maneras para aumentar la conductividad térmica de los materiales de cambio de fase, principalmente ceras de paraﬁna. El uso de cargas metálicas tales como aditivos de aluminio o cobre, espumas metálicas o aletas, son las soluciones más antiguas. Se encontró que con estos aditivos el tiempo de carga y descarga del sistema de almacenamiento se reducía signiﬁcativamente. Sin embargo, estas cargas metálicas añadían un peso y un coste signiﬁcativo a los sistemas de almacenamiento añadiendo además el peligro de que podía aparecer corrosión.

Las ceras de paraﬁna soportadas dentro de una estructura porosa de un catalizador de sílice o de carbono activado, son vías alternativas interesantes a las cargas de metálicas debido a su baja densidad.

Algunos autores han propuesto técnicas de potenciación de la conductividad basándose en aditivos de graﬁto y espumas de graﬁto saturadas con o en materiales de cambio de fase (PCM Phase Change Material).

Las patentes WO98/04644, FR2715719A1, US7316262B1 y US6399149B1 están relacionadas también con estructuras porosas (espumas metálicas o de carbono, ﬁbras de carbono) rellenas con materiales de cambio de fase (PCM) que funden a baja temperatura.

En cuanto a la investigación de sistemas de almacenamiento de energía térmica para alta temperatura es muy reciente y principalmente se resuelve a base de sales cuya conductividad se potencia usando graﬁto. Las razones principales para elegir graﬁto son su gran resistencia a la corrosión y al ataque químico, su conductividad térmica muy alta y su bajo coste.

En el marco del proyecto DISTOR (Energy Storage for Direct Steam Solar Power Plants), llevado a cabo en la Plataforma Solar de Almería, la viabilidad de las técnicas de potenciación de la conductividad basadas en sistemas sin graﬁto se ha probado con KNO3/NaNO3 (50% en moles) para aplicaciones a 225ºC. Se han investigado dos rutas de elaboración principales: dispersión de las partículas de graﬁto en una sal fundida y micro-encapsulación por compresión en frío (uniaxial e isostática) de una mezcla de graﬁto natural expandido y sales en polvo.

Se han realizado desarrollos similares usando esta vez sales como KNO3/NaNO3, Li-NO3, NaNO3/NaCl, KNO3, LiCO3/Na2CO3 y LiBr, que funden a 225, 252, 295, 337, 493, y 546ºC respectivamente.

La patente de Estados Unidos US6399149B1 se reﬁere a estructuras de carbono porosas llenas con materiales con cambio de fase y revestidas para formar un producto que actúa como sumidero de calor. Sin embargo, para aplicación a alta temperatura, sólo se han considerado los materiales con cambio de fase con transición sólido-líquido por debajo de 1800ºC o 1200ºC pero que permanecen en estado líquido hasta una temperatura tan alta como 1800ºC o 1200ºC.

Aunque se ha probado la eﬁcacia del carbono para potenciar la conductividad de la sal, se han identiﬁcado diversos problemas y limitaciones para que los compuestos carbono/sal se conviertan en una opción real para el almacenamiento de energía térmica:

El principal inconveniente está relacionado generalmente con la expansión de volumen de las sales cuando se funden y posteriormente se someten a tensión mecánica. Buscar sales con una expansión de volumen relativamente muy baja, así como estructuras de carbono que permitan la gestión local de la expansión de volumen de las sales, es un aspecto importante para la mejora de materiales de carbono/sales.

Las sales que ya se han investigado experimentan una fusión a temperatura constante (sales puras, mezclas eutécticas). En consecuencia, su utilización se limita a aplicaciones con ﬂuidos operativos que experimentan un proceso a temperatura constante también, tal como el vapor húmedo durante la condensación o la evaporación. Si se quieren emplear en aplicaciones que se requieran varias temperaturas, tienen que implementarse cascadas de sales apropiadas para satisfacer los requisitos del proceso en términos de temperatura de entrada/salida del ﬂuido operativo. Esto podría ser viable aunque a expensas de la simplicidad de los sistemas de almacenamiento. En dicho sentido, buscar mezclas de sales que experimentan fusión sobre un intervalo apropiado de temperaturas podría ser una alternativa interesante, puesto que no aparece la segregación de los componentes químicos de la sal.

La densidad energética (calor latente) de las sales ya investigadas varía de 100 a 360 kJ/kg. Buscar una sal que proporcione una densidad energética signiﬁcativamente mayor será una manera de aumentar la compacidad de los sistemas de almacenamiento y, en consecuencia, la reducción de los costes de inversión.

La mayoría de los materiales inorgánicos con cambio de fase muestran sub-refrigeración. Este es un fenómeno aleatorio en la naturaleza que podría conducir a diferencias signiﬁcativas entre las temperaturas de fusión y cristalización. Para las aplicaciones de almacenamiento de energía térmica, las sub-refrigeración generalmente es un inconveniente porque implica usar diferentes temperaturas operativas para carga y descarga.

Los compuestos carbono/sal de esta invención superan dichas limitaciones y se convierten en una opción prometedora para el almacenamiento económico de energía térmica dentro del intervalo de 225 a 477ºC de temperatura. Como se analizará posteriormente, las principales ventajas de estos compuestos son una densidad energética muy alta, una expansión de volumen relativamente muy baja, una transferencia de calor muy potenciada, termo-adaptabilidad, estabilidad e histéresis inapreciable.

Descripción de la invención

Así pues, un objetivo de la presente invención es la producción de compuestos de alta conductividad térmica hechos de una estructura de carbono porosa rellena de una sal en la que una gran cantidad de energía térmica puede almacenarse o liberarse muy rápidamente.

A medida que se añade calor a la superﬁcie del compuesto, desde una fuente de calor tal como un chip informático, un ﬂuido operativo o radiación como la de la luz del sol, esa energía se transmite rápida y uniformemente a través de la estructura de carbono y después a la sal. En la sal, debido al calor latente de fusión, se absorbe energía varios órdenes de magnitud mayores de la que absorbería un material sin cambio de fase. A la inversa, el compuesto puede utilizarse para liberar energía rápidamente cuando se pone en contacto con un objeto o ﬂuido operativo más frío.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una manera fácil para ajustar la temperatura de fusión/cristalización del compuesto que almacenará la energía, de manera que puede cubrirse un amplio intervalo de temperaturas de aplicación con los mismos componentes químicos.

La presente invención pretende también proporcionar compuestos con histéresis insigniﬁcante y que permiten la gestión local de la expansión de volumen de la sal cuando se funde.

Estos objetivos se consiguen por una selección adecuada tanto de la sal como de la estructura de carbono porosa.

La sal elegida que cumple con los requisitos esperados es el sistema binario LiOH/KOH.

Este material compuesto presenta unas características muy beneﬁciosas como son:

Termo-adaptabilidad. Se consigue cambiando el contenido molar de LiOH dentro de la mezcla de LiOH/ KOH y permite cubrir un amplio intervalo de aplicaciones. Por ejemplo, una mezcla con un 46,5% en peso de LiOH podría usarse para almacenar energía a 314ºC, mientras que las mezclas con un 78,92% en peso de LiOH se preferirán para almacenamiento de energía dentro del intervalo de 314-450ºC de temperatura.

Densidad energética muy alta. La energía implicada en las transformaciones completas sólido-líquido de LiOH/KOH es muy alta; pudiendo alcanzar 1500 kJ/kg. Por ejemplo, el calor latente de una mezcla con 46,05% en peso de LiOH es de 535 kJ/kg, mientras el cambio de entalpía implicado en la fusión completa de una mezcla con un 78,92% en peso de LiOH es 1100 kJ/kg. Esto permite un aumento de la compacidad de los sistemas de almacenamiento y, en consecuencia, una reducción de los costes de inversión.

Expansión de volumen baja. La expansión de volumen relativa máxima de las mezclas de LiOH/KOH es menor del 9%.

Transferencia de calor muy potenciada. Debido a la alta conductividad térmica global (volumétrica) de las estructuras de carbono elegidas, el tiempo requerido para la carga/descarga del sistema de almacenamiento puede reducirse signiﬁcativamente usando un contenido de carbono muy bajo dentro de los compuestos de carbono/sal.

Este aumento de la conductividad térmica de los compuestos es una manera muy eﬁcaz para reducir el área de intercambio de calor (ﬂuido operativo/medio de almacenamiento) y, en consecuencia, supone una reducción signiﬁcativa de los costes de inversión.

Histéresis insigniﬁcante. La sub-refrigeración de las mezclas de LiOH/KOH es bastante baja, es decir, no hay diferencias signiﬁcativas entre las temperaturas de fusión y de cristalización observadas. En consecuencia, los sistemas de almacenamiento resultantes no requieren diferentes condiciones operativas para carga y descarga.

Estabilidad. La asociación “estructuras de carbono -LiOH/KOH” parece ser estable (sin degradación de las propiedades de almacenamiento de energía) con el tiempo.

En cuanto a las estructuras de carbono dentro de las cuales se introduce la sal, pueden usarse estructuras porosas tales como espumas (ya sean espumas de graﬁto, espumas de carbono vítreo...), panales, bloques de ﬁbras (como ﬁbras de carbono), nanotubos, etc. para potenciar la transferencia de calor de las mezclas de LiOH/KOH. Las propiedades principales requeridas para estas estructuras en relación con el desarrollo de compuestos carbono/sal son:

Una alta conductividad térmica global (volumétrica). Por ejemplo, las espumas de graﬁto y los bloques de ﬁbras de carbono pueden mostrar una conductividad térmica global que varía de 50 a 180 W/m/K (comparable a la de los metales).

Una baja densidad que les convierte en una solución ligera para potenciar la conductividad térmica de las sales. La densidad de las espumas de graﬁto normalmente varía de 200 a 600 kg/m3.

Una porosidad altamente interconectada para permitir un llenado fácil de la porosidad. Por ejemplo, más del 96% de la porosidad de las espumas de graﬁto está inter-conectada o es de porosidad abierta. Los diámetros de poro varían de 60 a 350 μm (valores medios) dependiendo de la densidad aparente de la espuma (600 a 200 kg/m3).

Un módulo de elasticidad relativamente alto y una resistencia a la compresión que asegura la estabilidad dimensional de la estructura cuando se inﬁltra con una sal y se somete a una tensión mecánica que da como resultado la fusión de la sal (expansión de volumen). Los bloques de ﬁbra anteriormente mencionados como tipo de estructura de carbono permite un mejor control del módulo de elasticidad volumétrico.

Descripción de los dibujos

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña un juego de dibujos donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

• La Figura 1 es el diagrama de fases de LiOH/KOH (Fuente: FactSage®).

•: La Figura 2 muestra los resultados del ensayo de DSC (Exploración Calorimétrica Diferencial) conseguidos cuando se cicla 10 veces una muestra de LiOH/KOH (46,05% en peso de LiOH).

•: La Figura 3 muestra los resultados del ensayo de DSC (Exploración Calorimétrica Diferencial) conseguidos cuando se cicla 10 veces una muestra de LiOH/KOH (78,92% en peso de LiOH).

Realización preferente de la invención

Para lograr una mayor comprensión de la invención a continuación se va a describir el compuesto en cuestión así como su funcionamiento en sus distintas fases.

Los compuestos carbono/sal están hechos de una estructura de carbono porosa al menos parcialmente llena con LiOH/KOH.

La estructura porosa puede llenarse con LiOH/KOH fundido por técnicas de inﬁltración usando vacío o pueden usarse también otros procesos industriales como por ejemplo llenado por condensación de vapor de LiOH/KOH o llenado usando un chorro de aire con pequeñas partículas sólidas de LiOH/KOH en suspensión.

En la Figura 1 se suministra el diagrama de fases del sistema binario LiOH/KOH del que se extraen las propiedades más notables de este compuesto, como son:

Permiten cubrir un amplio intervalo de aplicaciones. Como se muestra en la Figura 1, las concentraciones molares de LiOH iguales a 0, 0,264, 0,314, 0,67 y 1 proporcionan mezclas que funden a 404, 249, 225, 315 y 477ºC respectivamente. Por lo tanto, se recomiendan para aplicaciones que requieren un sumidero de calor a temperatura constante o aplicaciones que usan ﬂuidos operativos que experimentan evaporación/condensación a una temperatura cerca de la del punto de fusión de la mezcla. Por el contrario, para aplicación usando ﬂuidos operativos de una sola fase (es decir, vapor sobre-calentado, gas), se preﬁeren las mezclas que experimentan fusión en un amplio intervalo de temperatura. La concentración de LiOH debe elegirse esta vez para satisfacer lo mejor posible los requisitos del proceso en términos de temperatura de entrada/salida del ﬂuido operativo. Por ejemplo, una mezcla al 90% en moles de LiOH/(LiOH+KOH) puede usarse para almacenar energía en aplicaciones que requieren temperaturas de entrada/salida del ﬂuido iguales a 300-450ºC.

La densidad energética implicada en la transformación completa sólido-líquido es muy alta (véase la Tabla 1). Por ejemplo, el calor latente para una mezcla al 67% en moles de LiOH/(LiOH+KOH) es de 535 kJ/kg; y el cambio de entalpía para la fusión completa de una mezcla al 90% en moles de LiOH/(LiOH+KOH) es de 1095 kJ/kg.

La expansión de volumen relativa es bastante baja, menor del 9% para todas las mezclas. Los valores máximos corresponden a KOH puro (aproximadamente 8,6%) y LiOH puro (+8,33%).

La sub-refrigeración es bastante baja. La Figura 2 muestra resultados de ensayos DSC (Exploración Calorimétrica Diferencial) realizados sobre una mezcla al 67% en moles de LiOH/(LiOH+KOH). Los valores positivos de la compensación del ﬂujo de calor corresponden a la cristalización de la sal mientras que los negativos corresponden a la fusión. La diferencia entre el punto de fusión y la temperatura de cristalización es menor de 2ºC como media.

No se observa segregación de los componentes químicos de LiOH/KOH cuando se usan concentraciones molares de LiOH que conducen a mezclas que experimentan fusión en un intervalo de temperatura en lugar de a temperatura constante. La Figura 3 muestra los resultados de DSC (Exploración Calorimétrica Diferencial) conseguidos cuando se cicla una mezcla de LiOH/KOH al 90% en moles de LiOH/(LiOH+KOH). De hecho, la densidad de LiOH (sólido) es bastante próxima a la densidad de la mezcla LiOH/KOH (líquido) de manera que la gravedad no provoca segregación.

TABLA 1

Intervalo de temperatura de fusión y cambio de entalpía para diferentes mezclas LiOH/KOH

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura caracterizado porque se compone de una estructura de carbono porosa que se rellena al menos parcialmente con LiOH/KOH.
2.

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura según reivindicación 1 caracterizado porque la estructura de carbono es espuma de graﬁto.
3.

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura según reivindicación 1 caracterizado porque la estructura de carbono es espuma de carbono vítreo.
4.

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura según reivindicación 1 caracterizado porque la estructura de carbono es en forma de panal.
5.

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura según reivindicación 1 caracterizado porque la estructura de carbono está hecha de ﬁbras de carbono.
6.

Material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura según reivindicación 1 caracterizado porque la estructura de carbono está hecha de nanotubos.
7.

Procedimiento de fabricación del material compuesto descrito en las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el llenado de la sal en la estructura de carbono se realiza por condensación de vapor de LiOH/KOH.
8.

Procedimiento de fabricación del material compuesto descrito en las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el llenado de la sal en la estructura de carbono se realiza por chorro de aire con partículas de LiOH/KOH.
9.

Procedimiento de fabricación del material compuesto descrito en las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el llenado de la sal en la estructura de carbono se realiza mediante técnicas de inﬁltración usando vacío.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud:200901423

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 16.06.2009

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

Documentos citados Reivindicaciones afectadas

A

BAUER, T., et al., PMC-graphite composites for high temperature thermal energy storage, The Tenth International Conference on Thermal Energy Storage, [en línea], 2006, [recuperado el 06.10.2010]. Recuperado de Internet: <lt;URL:http://intraweb.stockton.edu/eyes/energy_studies/content/docs/FINAL_PAPERS/8B1.pdf>; apartados: "1.Background" y "2.Preparation of the composite latent heat storage materials". 1-9

A

KENISARIN, M., et al., Solar energy storage phase change materials, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2007, Vol. 11, págs.1913-1965; tablas 2-8. 1-9

A

ZALBA, B., et al., Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications, Appl.Thermal Engineering, 2003, Vol. 23, págs.251-283; tablas1-6; figura 2. 1-9

A

WO 9804644 A1 (ZAE BAYERN BAY ZENTRUM FUER AN; SATZGER PETER; ESKA BENEDIKT) 05.02.1998, resumen; página 13, líneas 6-16. 1-9

A

EP 0665413 A1 (THOMSON CSF) 02.08.1995, columna 3, línea 58 -columna 4, línea 27. 1-9

A

US 6399149 B1 (KLETT et al.) 04.06.2002, resumen; columna 4, líneas 27-44; ejemplos 1-3. 1-9

A

US 2003145447 A1 (MOSELEY et al.) 07.08.2003, resumen; párrafos [0002] , [0021]. 1-9

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: TODAS

Fecha de realización del informe 23.11.2010

Examinador M. García Poza Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud:200901423

CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD

C09K5/02 (2006.01) C01B31/02 (2006.01) C04B35/52 (2006.01) C04B41/81 (2006.01)

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

C09K, C01B, C04B

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)

INVENES, EPODOC, WPI, XPESP, NPL, CAPLUS

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud:200901423

Fecha de Realización de la Opinión Escrita:

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud:200901423

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

BAUER, T., PMC-graphite composites for high temperature thermal energy storage, The Tenth International Conference on Thermal Energy Storage, 2006.

D02

KENISARIN, M., Solar energy storage phase change materials, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2007, Vol.11, págs.1913-1965.

D03

ZALBA, B., Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications, Appl.Thermal Engineering, 2003, Vol.23, págs.251-283.
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

El objeto de la invención es un material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura.

El documento D01 divulga nuevos materiales compuestos basados en una mezcla de sales de nitratos alcalinos, KNO3-NaNO3, y diferentes tipos de grafito, para almacenamiento de energía a alta temperatura, preparados por infiltración y por compresión. Las sales son los materiales de cambio de fase, que almacenan la energía como calor latente, y el grafito actúa favoreciendo la transferencia de calor.

El documento D02 divulga materiales de cambio de fase para almacenamiento de calor latente para ser utilizados en aplicaciones solares. Estos materiales de cambio de fase se encuentran divididos en: materiales orgánicos (ácidos grasos, alcanos y sus mezclas, parafinas) y sales hidratadas. D02 divulga que el inconveniente que tienen estos materiales es su baja conductividad térmica. Esta conductividad se puede aumentar incluyendo estos materiales en una matriz de, por ejemplo, fibras de carbono o grafito.

El documento D03 divulga materiales de cambio de fase para almacenamiento de energía térmica clasificados de la siguiente manera: materiales inorgánicos (sales hidratadas, mezcla de sales eutécticas, mezclas no eutécticas) y materiales orgánicos (alcoholes, parafinas, ácidos grasos). Estos materiales se encuentran encapsulados, por ejemplo, en grafito.

Ninguno de los documentos citados, que constituyen el estado de la técnica más cercano, divulga un material compuesto para almacenamiento de energía térmica a alta temperatura que se compone de una estructura de carbono porosa que se rellena al menos parcialmente con el sistema binario LiOH/KOH, como material de cambio de fase. Por lo tanto, se considera que el objeto de la invención recogido en las reivindicaciones 1 a 9 tiene novedad (Art. 6.1 LP).

Por otro lado, las sales utilizadas como material de cambio de fase de la invención, esto es el sistema LiOH/KOH, presentan varias ventajas sobre los materiales de cambio de fase conocidos en la técnica como son: termoadaptabilidad (variando la concentración de LiOH se puede cambiar la temperatura de fusión del material), densidad energética muy alta, expansión de volumen baja y transferencia de calor muy elevada, por ejemplo. Por lo tanto, se considera que el objeto de la invención recogido en las reivindicaciones 1 a 9 tiene actividad inventiva (Art. 8.1 LP).

Informe del Estado de la Técnica Página 5/5