FR3040002A1 - PROCESS FOR TRAPPING OXYGEN - Google Patents

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Jerome Delmas
Philippe Capron
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Abstract

La présente invention concerne un procédé de piégeage de l'oxygène selon lequel on met en contact de l'oxygène gazeux avec un support échangeur d'anions, ledit support échangeur d'anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X-, X- étant un anion choisi dans le groupe comprenant SO32- ; S2O52- ; S2O72-, NO2- ; et leurs mélanges.The present invention relates to an oxygen scavenging method in which gaseous oxygen is brought into contact with an anion exchange support, said anion exchange support comprising fixed cationic groups and free anions X-, X - being an anion selected from the group consisting of SO32-; S2O52-; S2O72-, NO2-; and their mixtures.

Description

PROCEDE DE PIEGEAGE DE L’OXYGENE DOMAINE DE L’INVENTIONPROCESS FOR TRAPPING THE OXYGEN FIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne un procédé permettant de piéger de l’oxygène sous forme de gaz grâce à Γutilisation d’un support échangeur d’anions. Elle concerne également le dispositif permettant de mettre en œuvre ce procédé.The present invention relates to a method for trapping oxygen in the form of gas through the use of an anion exchange medium. It also relates to the device for implementing this method.

Le domaine d’utilisation de la présente invention concerne toute application nécessitant l’élimination d’oxygène gazeux, notamment les générateurs d’hydrogène.The field of use of the present invention relates to any application requiring the elimination of gaseous oxygen, in particular hydrogen generators.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUEPRIOR STATE OF THE TECHNIQUE

De nombreuses applications nécessitent des conditions anaérobiques, notamment pour éviter la corrosion de matériaux en fer ou en cobalt. Pour cela, diverses technologies ont été développées pour éliminer l’oxygène, qu’il soit dissous dans une solution ou qu’il se présente sous forme de gaz. A titre d’exemple, le document CA 2 233 420 décrit un procédé permettant de limiter la corrosion dans une chaudière par utilisation d’ions sulfites dans l’eau de chaudière.Many applications require anaerobic conditions, especially to prevent corrosion of iron or cobalt materials. For this, various technologies have been developed to remove oxygen, whether it is dissolved in a solution or it is in the form of gas. By way of example, document CA 2 233 420 describes a method for limiting corrosion in a boiler by using sulphite ions in the boiler water.

Le document US 4,231,869 décrit un procédé dans lequel un catalyseur à base de cobalt permet d’accélérer la réaction entre l’oxygène dissous en solution et des ions sulfite pour former des ions sulfate.US 4,231,869 discloses a process wherein a cobalt catalyst accelerates the reaction between solution dissolved oxygen and sulfite ions to form sulfate ions.

Ces solutions peuvent s’avérer satisfaisantes en milieux liquides ; néanmoins, certaines applications nécessitent l’élimination de l’oxygène gazeux. C’est notamment le cas de la génération d’hydrogène à partir de l’hydrolyse catalysée d’une solution à base d’hydrure chimique (plus exactement à base de borohydrure) dans un générateur d’hydrogène, tel que décrit dans les documents WO 2010/051557 et WO 2012/003112.These solutions may be satisfactory in liquid media; however, some applications require the removal of gaseous oxygen. This is particularly the case of the generation of hydrogen from the catalyzed hydrolysis of a solution based on chemical hydride (more exactly based on borohydride) in a hydrogen generator, as described in the documents WO 2010/051557 and WO 2012/003112.

Lors du stockage du générateur d’hydrogène, avant sa mise en fonctionnement, il est indispensable d’éliminer l’oxygène présent afin de maintenir les performances du catalyseur en empêchant son oxydation. Pour cela, le générateur d’hydrogène est généralement purgé avant d’être conditionné dans un emballage étanche.During the storage of the hydrogen generator, before its operation, it is essential to remove the oxygen present in order to maintain the performance of the catalyst by preventing its oxidation. For this, the hydrogen generator is generally purged before being packaged in a sealed package.

Cependant, il est possible que de l’oxygène pénètre à l’intérieur du générateur d’hydrogène au cours de son fonctionnement, notamment par perméation à travers les matériaux constituant le générateur. Il peut s’agir d’une quantité d’oxygène de l’ordre de 1 pL par jour à 5 mL par jour.However, it is possible for oxygen to enter the interior of the hydrogen generator during its operation, in particular by permeation through the materials constituting the generator. It may be an amount of oxygen of the order of 1 μL per day to 5 mL per day.

Afin de remédier à cette problématique, des absorbeurs d’oxygène gazeux ont été développés pour être positionnés dans le générateur d’hydrogène. Ceux-ci incluent des composés à base de fer, par exemple des oxydes de fer, du fer 0 ou du borure de fer (FeBx).In order to remedy this problem, gaseous oxygen absorbers have been developed to be positioned in the hydrogen generator. These include iron-based compounds, for example iron oxides, iron 0 or iron boride (FeBx).

Pour être efficaces, ces absorbeurs nécessitent généralement la présence d’eau ou doivent se présenter sous forme de nanoparticules. Leur utilisation ou préparation est donc contraignante.To be effective, these absorbers generally require the presence of water or must be in the form of nanoparticles. Their use or preparation is therefore restrictive.

La présente invention permet de résoudre ce problème technique par piégeage de l’oxygène gazeux sans nécessiter d’eau et sans utiliser de nanoparticules.The present invention solves this technical problem by trapping oxygen gas without the need for water and without using nanoparticles.

EXPOSE DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

Le Demandeur a mis au point un nouveau procédé permettant de piéger l’oxygène gazeux grâce à l’utilisation d’un support échangeur d’anions (polymère ou support minéral). Le piégeage de l’oxygène gazeux peut être réalisé en présence ou non d’eau.The Applicant has developed a new process for trapping gaseous oxygen through the use of an anion exchange support (polymer or inorganic support). The entrapment of gaseous oxygen may be carried out in the presence or absence of water.

Les polymères échangeurs d’ions (anions ou cations) sont couramment appelés résines échangeuses d’ions. Il s’agit de polymères capables d’échanger des ions (anions ou cations). Ce type de polymère est utilisé dans la présente invention pour piéger l’oxygène gazeux.Ion exchange polymers (anions or cations) are commonly referred to as ion exchange resins. These are polymers capable of exchanging ions (anions or cations). This type of polymer is used in the present invention to trap oxygen gas.

Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de piégeage d’oxygène selon lequel on met en contact de l’oxygène gazeux avec un support échangeur d’anions, ledit support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X', X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant SO32', s2o52-, S2O72-, N02 ', et leurs mélanges. L’un des principaux avantages de la présente invention réside dans le piégeage de l’oxygène gazeux au moyen d’un support échangeur d’anions se présentant sous forme solide. Contrairement aux procédés de l’art antérieur mettant en œuvre des ions sulfites libres SO32’, le piégeage de l’oxygène est avantageusement réalisé en l’absence de catalyseur ou de solvant tel que l’eau. Cependant, selon un mode de réalisation particulier, un catalyseur à base d’un métal de transition peut être utilisé, par exemple un sel de cobalt.More specifically, the present invention relates to an oxygen scavenging process according to which gaseous oxygen is brought into contact with an anion exchange support, said anion exchange support comprising fixed cationic groups and free anions X '. X 'being an anion selected from the group consisting of SO32', s2o52-, S2O72-, NO2 ', and mixtures thereof. One of the main advantages of the present invention resides in the trapping of gaseous oxygen by means of an anion exchanger carrier in solid form. Unlike the processes of the prior art employing SO32 'free sulfite ions, oxygen scavenging is advantageously carried out in the absence of a catalyst or solvent such as water. However, according to a particular embodiment, a transition metal catalyst may be used, for example a cobalt salt.

La présente invention peut être mise en œuvre dans tout type d’application qui nécessite de piéger de l’oxygène gazeux.The present invention can be implemented in any type of application that requires trapping gaseous oxygen.

Ainsi, un autre objet de l’invention concerne un procédé de piégeage d’oxygène gazeux dans un générateur d’hydrogène, comprenant les étapes suivantes : on place dans un générateur d’hydrogène, au moins un support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X', X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant S032', S2052', S2O72', NO2", et leurs mélanges ; on piège de l’oxygène gazeux par mise en contact de l’oxygène gazeux avec le support échangeur d’anions ; on génère de l’hydrogène. L’oxygène peut également être piégé après la génération de l’hydrogène, notamment par mise en contact des gaz (H2 et 02) avec le support échangeur d’anionsThus, another subject of the invention relates to a process for trapping gaseous oxygen in a hydrogen generator, comprising the following steps: placing in a hydrogen generator, at least one anion exchange support comprising groups fixed cationic and free anions X ', X' being an anion chosen from the group comprising SO32 ', S2052', S2O72 ', NO2 ", and mixtures thereof, gaseous oxygen is trapped by contacting the oxygen gaseous with the anion exchanger carrier, hydrogen is generated, oxygen can also be trapped after hydrogen generation, in particular by contacting the gases (H2 and O2) with the anion exchange support

La présente invention peut être mise en œuvre dans tout type d’application qui nécessite de piéger de l’oxygène gazeux et l’élimination d’éventuelles impuretés basiques et/ou anioniques et/ou cationiques.The present invention can be implemented in any type of application which requires trapping gaseous oxygen and the elimination of any basic and / or anionic and / or cationic impurities.

Ainsi, un autre objet de l’invention concerne un procédé de piégeage d’oxygène gazeux et de purification d’hydrogène dans un générateur d’hydrogène, comprenant les étapes suivantes : on place, dans un générateur d’hydrogène un support échangeur d’ions comprenant : au moins un support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X', X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant SO32', S2052', S2O72', N02', et leurs mélanges ; et au moins un support échangeur de cations comprenant des cations libres Ct+ ; on piège de l’oxygène gazeux par mise en contact de l’oxygène gazeux avec le support échangeur d’ions ; on génère de l’hydrogène ; on purifie l’hydrogène par mise en contact de l’hydrogène généré avec le support échangeur d’ions.Thus, another subject of the invention relates to a process for trapping gaseous oxygen and for purifying hydrogen in a hydrogen generator, comprising the following steps: a hydrogen exchanger support is placed in a hydrogen generator. ions comprising: at least one anion exchange support comprising fixed cationic groups and free anions X ', X' being an anion selected from the group consisting of SO32 ', S2052', S2O72 ', NO2', and mixtures thereof; and at least one cation exchange support comprising Ct + free cations; gaseous oxygen is trapped by contacting the gaseous oxygen with the ion exchange support; hydrogen is generated; the hydrogen is purified by contacting the generated hydrogen with the ion exchange support.

Les anions libres X' du support échangeur d’anions réagissent avec l’oxygène gazeux pour former des ions S042' (pour les anions S032'), des ions S2062' (pour les anions S2O52 ), des ions S20x2 (pour les anions S2O72’) et des ions NO3’ (pour les anions NO2).Free anions X 'of the anion exchange support react with gaseous oxygen to form S042' ions (for S032 'anions), S2062' ions (for S2O52 anions), S20x2 ions (for S2O72 anions). ') and NO3' ions (for NO2 anions).

De manière générale, tout type de supports échangeurs d’anions ou de cations peut être utilisé dans la présente invention à partir du moment où ces supports ont respectivement des anions libres X' (S032', S2052', S2072', N02', et leurs mélanges) et des cations libres Ct+.In general, any type of anion or cation exchange medium can be used in the present invention from the moment when these supports respectively have free anions X '(S032', S2052 ', S2072', N02 ', and their mixtures) and Ct + free cations.

Le support échangeur d’anions peut être un support polymère ou un support minéral comme par exemple les zéolithes ou les silices greffées.The anion exchange support may be a polymeric support or a mineral support such as, for example, zeolites or grafted silicas.

De manière avantageuse, le support échangeur d’anions est un polymère d’au moins un monomère choisi dans le groupe comprenant le styrène ; le divinylbenzène ; l’acrylique ; et leurs mélanges.Advantageously, the anion exchange support is a polymer of at least one monomer chosen from the group comprising styrene; divinylbenzene; acrylic; and their mixtures.

Les polymères d’acrylique incluent notamment les polymères synthétisés à partir d’acrylates, de méthacrylates ou d’acrylonitrile. Ils sont généralement réticulés par du divinylbenzène en présence d’un amorceur radicalaire selon les techniques conventionnelles faisant partie des connaissances de l’homme du métier.Acrylic polymers include polymers synthesized from acrylates, methacrylates or acrylonitrile. They are generally crosslinked by divinylbenzene in the presence of a radical initiator according to conventional techniques forming part of the knowledge of those skilled in the art.

Les monomères et autres substances de départ peuvent préférentiellement être choisis parmi la liste suivante : monomères : styrénique ou acrylique (styrène, acrylates, méthacrylates, acrylonitrile) ; agent de réticulation : divinylbenzène ; catalyseurs d’activation : azobisisobutyronitrile (AIBN), peroxydes ; agents pour la chlorométhylation : chlorométhyl méthyléther CH2CIOCH3 en présence d’un catalyseur AICI3OU SnCU.The monomers and other starting substances may preferentially be chosen from the following list: monomers: styrene or acrylic (styrene, acrylates, methacrylates, acrylonitrile); crosslinking agent: divinylbenzene; activation catalysts: azobisisobutyronitrile (AIBN), peroxides; agents for chloromethylation: chloromethyl methyl ether CH2CIOCH3 in the presence of a catalyst AICI3OU SnCU.

Le support échangeur d’anions peut notamment être un support polymère choisi dans le groupe comprenant : les polymères à groupements amine quaternaire de type polymère-NR3+ / X' et/ou polymère-N(ROH)(R’ )2+ / X' ; les polymères à groupements amine tertiaire de type polymère-NHR2+ / X' ; les polymères à groupements amine secondaire et/ou primaire de type polymère-NH2R+ / X' et/ou polymère-NH3+ / X' ; les polymères à groupements sulfonium de type polymère-SR2+ / X’ ; R et R’ étant définis ci-dessus en tant que groupements alkyle ou groupement aryle. Les groupements R et R’ sont avantageusement un groupement CH3.The anion exchange support can in particular be a polymer support chosen from the group comprising: polymers with quaternary amine groups of the polymer-NR3 + / X 'and / or N-polymer (ROH) (R') 2+ / X 'type ; polymers with tertiary amine groups of the polymer-NHR 2+ / X 'type; polymers with secondary and / or primary amine groups of the polymer-NH 2 R + / X 'and / or polymer-NH 3 + / X' type; polymers with sulfonium groups of the polymer-SR2 + / X 'type; R and R 'being defined above as alkyl groups or aryl groups. The groups R and R 'are advantageously a CH 3 group.

Le support échangeur d’anions peut notamment être un copolymère de styrène et de divinylbenzène ou un copolymère d’acrylique et de divinylbenzène. Le divinylbenzène joue alors le rôle de réticulant. Le support polymère échangeur d’anions peut notamment correspondre au copolymère fonctionnalisé (anions libres X') de styrène et divinylbenzène correspondant au numéro CAS 60177-39-1.The anion exchange medium can in particular be a copolymer of styrene and divinylbenzene or a copolymer of acrylic and divinylbenzene. Divinylbenzene then plays the role of crosslinking agent. The anion-exchange polymer support can in particular correspond to the functionalized copolymer (free anions X ') of styrene and divinylbenzene corresponding to the CAS number 60177-39-1.

Comme déjà indiqué, le support échangeur d’anions comprend des groupements cationiques fixes.As already indicated, the anion exchange support comprises fixed cationic groups.

Les groupements cationiques fixes du support échangeur d’anions sont avantageusement des groupements choisis dans le groupe comprenant : -NH3+ ; -NR3+ ; -NHR2+ ; -NH2R+ ; -N(ROH)(R’)2+ ; et -SR2+ ; R et R’ étant un alkyle ou un aryle. Les groupements R et R’ sont avantageusement un groupement CH3.The cationic fixed groups of the anion exchange support are advantageously groups chosen from the group comprising: -NH 3 +; -NR3 +; -NHR2 +; -NH2R +; -N (ROH) (R ') 2+; and -SR2 +; R and R 'being alkyl or aryl. The groups R and R 'are advantageously a CH 3 group.

La présente invention peut également mettre en œuvre un support échangeur de cations comprenant des cations libres Ct+. Ces cations libres Ct+ sont avantageusement choisis dans le groupe comprenant les ions Na+ ; H+ ; K+; et leurs mélanges.The present invention can also implement a cation exchange support comprising Ct + free cations. These free Ct + cations are advantageously chosen from the group comprising Na + ions; H +; K +; and their mixtures.

De manière avantageuse, le support échangeur de cations comprenant des cations libres Ct+ comprend des anions fixes pouvant être choisis parmi -S03' ; -H2P(V ; -COCT ; et - CH2-COO'.Advantageously, the cation exchange support comprising Ct + free cations comprises fixed anions which can be chosen from -SO 3 '; -H2P (V; -COCT; and -CH2-COO '.

Le support échangeur de cations peut être un polymère d’au moins un monomère choisi dans le groupe comprenant le styrène ; le divinylbenzène ; l’acrylique ; et leurs mélanges.The cation exchange support may be a polymer of at least one monomer selected from the group consisting of styrene; divinylbenzene; acrylic; and their mixtures.

Il peut notamment s’agir d’un support échangeur de cations choisi dans le groupe comprenant : les polymères à groupements sulfoniques de type polymère-SCh" / Ct+ ; les polymères à groupements phosphore de type polymère-HiPOf / Ct+ ; les polymères à groupements carboxyliques de type polymère-COO' / Ct+ ; les polymères à groupements carboxyméthyl de type polymère- CH2-COO' / Ct+.It can in particular be a cation exchange support selected from the group comprising: polymers with sulfonic groups of the polymer-SCh "/ Ct + type, polymers with phosphorus groups of the polymer-HiPOf / Ct + type, and polymer with groupings carboxylic polymers of the polymer-COO '/ Ct + type; polymers containing carboxymethyl groups of the polymer-CH2-COO' / Ct + type.

Selon un mode de réalisation particulier, un mélange d’au moins un support échangeur d’anions et d’au moins un support échangeur de cations peut être utilisé. Dans ce cas, l’oxygène et d’éventuelles impuretés issues de la génération de l’hydrogène peuvent être simultanément piégées. Ce mélange peut notamment correspondre au copolymère fonctionnalisé (anions libres X', cations libres Ct+) de styrène et divinylbenzène correspondant au numéro CAS 79956-14-2.According to a particular embodiment, a mixture of at least one anion exchange support and at least one cation exchange support can be used. In this case, the oxygen and any impurities from the generation of hydrogen can be simultaneously trapped. This mixture may especially correspond to the functionalized copolymer (free anions X ', free Ct + cations) of styrene and divinylbenzene corresponding to the CAS number 79956-14-2.

La préparation des supports échangeurs d’anions ou de cations mis en œuvre dans l’invention est réalisée selon les techniques conventionnelles faisant partie des connaissances générales de l’homme du métier. A titre d’exemple, un support échangeur d’anions peut être fonctionnalisé avec des anions SO32' par passage d’une solution à base d’ions SO32’, par exemple une solution aqueuse de Na2S03 ou de KHSO3. Un échange entre les anions du support échangeur d’anions, par exemples des ions OH', et les ions sulfite SO32’ est réalisé. Les ions sulfite fonctionnalisent alors le support échangeur d’anions.The preparation of the anion exchange or cation carriers used in the invention is carried out according to the conventional techniques forming part of the general knowledge of those skilled in the art. By way of example, an anion exchange support can be functionalized with SO32 'anions by passing an SO32' ion-based solution, for example an aqueous solution of Na2SO3 or of KHSO3. Exchange between the anions of the anion exchange carrier, for example OH 'ions, and SO32' sulfite ions is carried out. The sulphite ions then functionalize the anion exchange support.

Le nombre de sites effectivement fonctionnalisés peut être optimisé en réalisant plusieurs passages d’une solution à base d’anions X' ou de cations Ct+, ou en adaptant la concentration.The number of effectively functionalized sites can be optimized by carrying out several passages of an anion solution X 'or Ct + cations, or by adjusting the concentration.

Une fonctionnalisation partielle peut être intéressante lorsque le support échangeur d’anions est également utilisé pour piéger des impuretés résultant de la réaction de génération d’hydrogène. Ainsi, un support échangeur d’anions comprenant à la fois des anions libres X' et des anions libres OH' peut remplir ce double rôle de piégeur d’oxygène gazeux et d’impuretés.Partial functionalization may be advantageous when the anion exchange carrier is also used to trap impurities resulting from the hydrogen generation reaction. Thus, an anion exchange support comprising both free anions X 'and free anions OH' can fulfill this double role of oxygen scavenger gaseous and impurities.

De manière avantageuse, le support échangeur d’ions (anions ou cations) présente une capacité d’échange comprise entre 0,8 eq/L et 4,5 eq/L, plus avantageusement entre 4 et 4.5 eq/L (1 eq/L = 1 équivalent par litre de support échangeur d’ions).Advantageously, the ion exchange support (anions or cations) has an exchange capacity of between 0.8 eq / L and 4.5 eq / L, more advantageously between 4 and 4.5 eq / L (1 eq / l). L = 1 equivalent per liter of ion exchange support).

La capacité d’échange permet d’exprimer le nombre de sites du polymère pouvant échanger des charges. Un équivalent correspond à une mole d’ions de charge +1 ou -1 ou une demie mole d’ions de charge +2 ou -2.The exchange capacity makes it possible to express the number of sites of the polymer that can exchange charges. An equivalent corresponds to one mole of +1 or -1 charge ions or half a mole of +2 or -2 charge ions.

Plus la capacité d’échange est importante, plus le support échangeur d’ions comprend d’ions pouvant être substitués, et plus la quantité d’oxygène ou d’impuretés pouvant être piégée est importante.The greater the exchange capacity, the more ion exchange medium comprises of ions that can be substituted, and the greater the amount of oxygen or impurities that can be trapped.

Comme déjà indiqué, selon un mode de réalisation particulier, le support échangeur d’anions peut être un mélange de support échangeur d’anions et de support échangeur de cations. Outre les anions X', le support échangeur d’anions peut ainsi comprendre des anions libres OH', Cl', SO42", HCO3"et/ou des cations libres Na+, H+, K+.As already indicated, according to a particular embodiment, the anion exchange medium may be a mixture of anion exchange support and cation exchange support. In addition to the anions X ', the anion exchange support can thus comprise free anions OH', Cl ', SO42 ", HCO3" and / or free Na +, H +, K + cations.

La présence simultanée de groupements échangeurs d’anions et de cations permet : d’absorber l’oxygène, par exemple par oxydation des ions libres SO32' en SO42' ; de filtrer les impuretés pouvant résulter de la génération de l’hydrogène par exemple. Comme déjà indiqué, il peut s’agir des impuretés NaB02 ou NaOH résultant de la réaction d’hydrolyse du NaBEL.The simultaneous presence of anion and cation exchange groups makes it possible: to absorb oxygen, for example by oxidation of free ions SO32 'to SO42'; to filter the impurities that may result from the generation of hydrogen, for example. As already indicated, it may be impurities NaB02 or NaOH resulting from the hydrolysis reaction of NaBEL.

En effet, dans un générateur d’hydrogène, l’hydrogène peut être avantageusement généré par hydrolyse d’un borohydrure, plus avantageusement par hydrolyse du borohydrure NaBLL selon la réaction suivante :In fact, in a hydrogen generator, the hydrogen can advantageously be generated by hydrolysis of a borohydride, more advantageously by hydrolysis of the NaBLL borohydride according to the following reaction:

NaBLL + (2+x) H20 -> 4 H2 + NaB02.xH20NaBLL + (2 + x) H 2 O -> 4H 2 + NaBO 2 .xH 2 O

Cette réaction est généralement facilitée par la présence d’un catalyseur, dont l’activité est maintenue en empêchant son oxydation, grâce au piégeage de l’oxygène selon l’invention.This reaction is generally facilitated by the presence of a catalyst, the activity of which is maintained by preventing its oxidation, by trapping oxygen according to the invention.

De manière générale, dans un procédé selon l’invention, le support échangeur d’anions est maintenu hors de toute solution afin d’éviter tout échange éventuel entre les anions libres X' servant à piéger l’oxygène et des anions présents en solution, par exemple les anions BH4' ou B02'. En outre, la présence du support échangeur d’ions (anions et/ou cations) en solution ne permettrait pas de purifier l’hydrogène généré.Generally speaking, in a process according to the invention, the anion exchange support is kept out of any solution in order to avoid any exchange between the free anions X 'serving to trap oxygen and anions present in solution. for example the anions BH4 'or B02'. In addition, the presence of the ion exchange medium (anions and / or cations) in solution would not purify the generated hydrogen.

La présente invention concerne également un dispositif comprenant le support échangeur d’anions libres X' dans le but de piéger de l’oxygène gazeux.The present invention also relates to a device comprising the free anion exchange support X 'for the purpose of trapping gaseous oxygen.

Plus précisément, le dispositif de piégeage de l’oxygène gazeux selon l’invention comprend un support échangeur d’anions, ledit support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X', X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant SO32"; S2O52"; S2O72', NO2" ; et leurs mélanges.More specifically, the device for trapping gaseous oxygen according to the invention comprises an anion exchange support, said anion exchange support comprising fixed cationic groups and free anions X ', X' being an anion chosen from the group comprising SO32 "; S2O52"; S2O72 ', NO2 "and mixtures thereof.

Ce dispositif peut être intégré dans un générateur d’hydrogène. Ainsi, l’hydrogène généré peut notamment être purifié par élimination de l’éventuel oxygène gazeux présent, par passage dans le dispositif selon l’invention. L’invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et des exemples suivants donnés afin d’illustrer l’invention et non de manière limitative.This device can be integrated into a hydrogen generator. Thus, the hydrogen generated can in particular be purified by eliminating the possible oxygen gas present, by passing through the device according to the invention. The invention and the advantages thereof will become more apparent from the following figures and examples given in order to illustrate the invention and not in a limiting manner.

DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF THE FIGURES

La figure 1 illustre un générateur d’hydrogène conventionnel.Figure 1 illustrates a conventional hydrogen generator.

La figure 2 illustre le procédé de fonctionnai! sation des anions SO32' sur un support échangeur d’ions et l’absorption de l’oxygène sur ce support échangeur d’ions.Figure 2 illustrates the method of operation! the SO32 'anions on an ion exchange support and the absorption of oxygen on this ion exchange support.

Les figures 3 et 4 illustrent le procédé selon l’invention permettant de piéger l’oxygène gazeux présent dans un générateur d’hydrogène.Figures 3 and 4 illustrate the method according to the invention for trapping gaseous oxygen present in a hydrogen generator.

La figure 5 illustre l’évolution de la pression du générateur d’hydrogène en fonction du temps en présence d’un support échangeur d’ions selon l’invention (fonctionnalisée SO32") ou de Na2SC>3 solide.FIG. 5 illustrates the evolution of the pressure of the hydrogen generator as a function of time in the presence of an ion exchange support according to the invention (functionalized SO32 -) or solid Na2SO3.

La figure 6 illustre l’évolution du volume d’oxygène absorbé en fonction du temps en présence d’un support échangeur d’ions selon l’invention (fonctionnalisée SO32') ou de Na2SC>3 solide.FIG. 6 illustrates the evolution of the absorbed oxygen volume as a function of time in the presence of an ion exchange support according to the invention (functionalized SO32 ') or solid Na2SC> 3.

La figure 7 représente un dispositif comprenant un générateur d’hydrogène et un collecteur de condensât issu du générateur d’hydrogène.Figure 7 shows a device comprising a hydrogen generator and a condensate collector from the hydrogen generator.

La figure 8 illustre la fonctionnalisai ion partielle d’un support échangeur d’anions et de cations avec des ions SO32’ et Na+.Figure 8 illustrates the partial functionalization of an anion and cation exchange support with SO32 'and Na + ions.

La figure 9 illustre le piégeage de l’oxygène et la purification de l’hydrogène selon l’invention.Figure 9 illustrates the entrapment of oxygen and the purification of hydrogen according to the invention.

La figure 10 représente l’évolution de la pression du générateur d’hydrogène en fonction du temps en présence d’un support échangeur d’ions (fonctionnalisée SO32') selon l’invention.FIG. 10 represents the evolution of the pressure of the hydrogen generator as a function of time in the presence of an ion exchange support (functionalized SO32 ') according to the invention.

La figure 11 représente le pH des condensais issus du générateur pendant l’hydrolyse du NaBLL selon un mode de réalisation de l’invention et selon un contre-exemple.FIG. 11 represents the pH of the condensates coming from the generator during the hydrolysis of NaBLL according to one embodiment of the invention and according to a counterexample.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

La figure 1 représente un générateur d’hydrogène conventionnel (1) comprenant : un milieu réactionnel (2) permettant de générer de l’hydrogène, notamment par hydrolyse de borohydrure ; un catalyseur (3) ; une chambre (4) assurant l’interface entre le milieu réactionnel (2) et la vanne de sortie (6) de l’hydrogène généré ; une membrane (5) poreuse aux gaz (hydrogène et oxygène) et préférablement imperméable aux liquides permettant l’entrée de l’hydrogène dans la chambre (4).FIG. 1 represents a conventional hydrogen generator (1) comprising: a reaction medium (2) making it possible to generate hydrogen, in particular by hydrolysis of borohydride; a catalyst (3); a chamber (4) providing the interface between the reaction medium (2) and the outlet valve (6) of the generated hydrogen; a membrane (5) porous to gases (hydrogen and oxygen) and preferably liquid impermeable for the entry of hydrogen into the chamber (4).

La figure 2 illustre la fonctionnalisation d’un support échangeur d’ions par échange des anions OH' libres avec des anions libres X' = SO32'. Une fois la fonctionnalisation réalisée au moins partiellement, le support peut être utilisé dans le cadre de la présente invention selon l’étape de piégeage de l’oxygène également illustrée par la figure 2. Les cations fixes de ce support sont des ammonium-NR3+.FIG. 2 illustrates the functionalization of an ion exchange support by exchange of free OH 'anions with free anions X' = SO32 '. Once the functionalization is carried out at least partially, the support can be used in the context of the present invention according to the oxygen scavenging step also illustrated in Figure 2. The fixed cations of this support are ammonium-NR3 +.

Le support échangeur d’ions (7) peut être positionné dans tout endroit du générateur d’hydrogène (1). Cependant, et de manière avantageuse, il n’est pas totalement immergé dans le milieu réactionnel (2), de manière à éviter tout échange rapide entre les anions libres X' du support échangeur d’ions (7) et par exemple les ions de type BH4' que peut comprendre le milieu réactionnel (2).The ion exchange support (7) can be positioned in any location of the hydrogen generator (1). However, and advantageously, it is not totally immersed in the reaction medium (2), so as to avoid any rapid exchange between the free anions X 'of the ion exchange support (7) and for example the type BH4 'that can include the reaction medium (2).

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le support échangeur d’ions (7) (anions et éventuellement cations) est avantageusement positionné dans la chambre (4) (figure 3). Ainsi, il permet de piéger l’oxygène gazeux présent dans le générateur d’hydrogène et empêche ainsi le vieillissement du catalyseur (3) par oxydation (figure 4). Le piégeage de l’oxygène est donc avantageusement réalisé avant le début de la génération d’hydrogène. Cependant, la présente invention permet le piégeage continu de l’oxygène gazeux, pendant la génération d’hydrogène.According to a preferred embodiment of the invention, the ion exchange support (7) (anions and optionally cations) is advantageously positioned in the chamber (4) (FIG. 3). Thus, it makes it possible to trap the oxygen gas present in the hydrogen generator and thus prevents the aging of the catalyst (3) by oxidation (FIG. 4). The oxygen scavenging is therefore advantageously carried out before the start of hydrogen generation. However, the present invention allows for the continuous entrapment of gaseous oxygen during the generation of hydrogen.

Une fois l’hydrogène généré, il est évacué du générateur d’hydrogène (1) par la valve (6) après avoir été mis en contact avec le support échangeur d’ions (7). Optionnellement, l’hydrogène peut ensuite être purifié par passage dans un dispositif (8) permettant la condensation d’éventuelles impuretés, et par passage à travers un filtre (9) (figure 7).Once the hydrogen is generated, it is removed from the hydrogen generator (1) by the valve (6) after being brought into contact with the ion exchange medium (7). Optionally, the hydrogen can then be purified by passing through a device (8) allowing the condensation of any impurities, and by passing through a filter (9) (Figure 7).

Comme déjà indiqué, le principal rôle du support échangeur d’ions (7) est de piéger l’oxygène gazeux grâce aux anions libres X'.As already indicated, the main role of the ion exchange support (7) is to trap the oxygen gas by means of the free anions X '.

Selon un mode de réalisation particulier, le support échangeur d’ions (7) peut piéger l’oxygène gazeux grâce aux anions libres X' et d’éventuelles impuretés résultant de la génération d’hydrogène. Dans ce cas, le support échangeur d’ions (7) peut être le mélange d’un support échangeur d’anions comprenant des anions libres X' et d’un support échangeur de cations comprenant des cations libres Ct+.According to a particular embodiment, the ion exchange support (7) can trap oxygen gas thanks to the free anions X 'and any impurities resulting from the hydrogen generation. In this case, the ion exchange support (7) may be the mixture of an anion exchange support comprising free anions X 'and a cation exchange support comprising Ct + free cations.

La figure 8 représente la fonctionnalisai ion partielle d’un mélange contenant : un support échangeur d’anions ayant des groupements fixes -NR.3+ et des anions libres OH' ; un support échangeur de cations ayant des groupements fixes -SO3' et des cations libres H+.FIG. 8 represents the partial functionalization of a mixture containing: an anion exchange support having fixed groups -NR.3 + and free anions OH '; a cation exchange support having fixed groups -SO3 'and free cations H +.

Selon le mode de réalisation particulier illustré par la figure 8, la fonctionnalisai ion simultanée de ces deux supports est réalisée par échange avec une solution de Na2S03. A l’issue de la fonctionnalisai ion partielle, les anions libres SO32' et OH' ainsi que les cations libres Na+ et H+ peuvent piéger l’oxygène gazeux et les éventuelles impuretés cationiques X+ et anioniques Y' (figure 9).According to the particular embodiment illustrated in FIG. 8, the simultaneous functionalization of these two supports is carried out by exchange with a solution of Na 2 SO 3. At the end of the partial functionalization, the free anions SO32 'and OH' as well as the free Na + and H + cations can trap oxygen gas and any X + and anionic cationic impurities Y '(FIG. 9).

Ainsi, un support échangeur de cations peut être utilisé pour générer un condensât acide, alors qu’un mélange de supports échangeurs d’anions et de cations permet de générer un condensât avec un pH neutre, indiquant que tous les contaminants ont été piégés par le support et l’hydrogène gazeux est exempt ou essentiellement exempt de contaminantsThus, a cation exchange support can be used to generate an acidic condensate, while a mixture of anion exchange media and cations can generate a condensate with a neutral pH, indicating that all the contaminants have been trapped by the support and the gaseous hydrogen is free or essentially free of contaminants

Cette étape de purification de l’hydrogène peut être très importante notamment lorsque l’hydrogène est destiné à être utilisé dans une pile à combustible.This hydrogen purification step can be very important especially when the hydrogen is intended to be used in a fuel cell.

EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTIONEXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION

Deux types de support échangeurs d’anions ont été fonctionnalisés avec des ions sulfite (INV-1 et INV-3) et comparés avec du sulfite de sodium solide (CE-1) ou avec un support échangeur de cations (CE-2). 1/ Comparaison entre un support échangeur d’anions selon l’invention et Na^SQ? 1.1/ Préparation d'un support échangeur d’anions ayant des ions sulfites selon l’invention (INV-1)Two types of anion exchange carriers were functionalized with sulfite ions (INV-1 and INV-3) and compared with solid sodium sulfite (CE-1) or with a cation exchange support (CE-2). 1 / Comparison between an anion exchange support according to the invention and Na ^ SQ? 1.1 / Preparation of an anion exchange medium having sulphite ions according to the invention (INV-1)

Un support commercial échangeur d’anions (polymère référencé Amberjet 4200 de chez Dow Chemical) présentant les propriétés suivantes a été fonctionnalisé : billes sphériques ayant un diamètre compris entre 0,58 et 0,70mm ; matrice de polymère : copolymère de styrène et de divinylbenzène ; groupe fonctionnel fixe : cation ammonium tertiaire (triméthylammonium) ; forme ionique libre : OH' ; capacité totale d’échange de 1,2 eq/L.A commercial anion exchange support (polymer referenced Amberjet 4200 from Dow Chemical) having the following properties has been functionalized: spherical beads having a diameter of between 0.58 and 0.70 mm; polymer matrix: copolymer of styrene and divinylbenzene; fixed functional group: tertiary ammonium cation (trimethylammonium); free ionic form: OH '; total exchange capacity of 1.2 eq / L.

Il a été fonctionnalisé au laboratoire avec des ions sulfites.It has been functionalized in the laboratory with sulphite ions.

La fonctionnalisation est réalisée selon les étapes suivantes (figure 2) : 4g d’une solution contenant 5% en poids de Na2SÜ3 (1,6 mmoles) dans de l’eau distillée sont passés à travers 2,6 ml de support (polymère Amberjet 4200 de chez Dow Chemical) ; le support (polymère) ainsi fonctionnalisé est séché sous vide pendant 24 heures à la température ambiante.The functionalization is carried out according to the following steps (FIG. 2): 4 g of a solution containing 5% by weight of Na 2 SO 3 (1.6 mmol) in distilled water are passed through 2.6 ml of support (Amberjet polymer). 4,200 to Dow Chemical); the support (polymer) thus functionalized is dried under vacuum for 24 hours at room temperature.

Le séchage du polymère fonctionnalisé avec les anions SO32' n’est pas essentiel. En revanche, cette étape permet de valider les tests de piégeage de l’oxygène par perte de pression (figure 5). En effet, l’oxygène ne peut pas être dissous dans le support polymère, celui-ci n’étant pas humide. L’oxygène est nécessairement piégé par réaction avec les ions sulfites comme illustré par la figure 2.The drying of the functionalized polymer with the SO32 'anions is not essential. On the other hand, this step makes it possible to validate the oxygen scavenging tests by loss of pressure (FIG. 5). Indeed, the oxygen can not be dissolved in the polymer support, it is not wet. The oxygen is necessarily trapped by reaction with the sulphite ions as illustrated in FIG.

Ainsi, le support polymère fonctionnalisé est évaluée en l’absence tout autre composé.Thus, the functionalized polymeric support is evaluated in the absence of any other compound.

Il est possible de déterminer la quantité exacte d’ions sulfite du support ainsi fonctionnalisé, par exemple, en mesurant la différence de concentration en ions sulfite dans la solution de fonctionnalisation, c’est-à-dire en comparant la concentration en ions sulfite avant et après la fonctionnalisation. Les techniques conventionnelles peuvent être mises en œuvre, notamment la titration iodométrique ou par spectroscopie infrarouge. 1.2/ Evaluation du support échangeur d’anions ayant des ions sulfites selon l’invention (INV-1) par rapport au sulfite de sodium solide (CE-1)It is possible to determine the exact amount of sulphite ions of the support thus functionalized, for example by measuring the difference in concentration of sulphite ions in the functionalization solution, that is to say by comparing the concentration of sulphite ions before and after the functionalization. Conventional techniques can be implemented, including iodometric or infrared spectroscopy titration. 1.2 / Evaluation of the anion exchange medium having sulphite ions according to the invention (INV-1) relative to solid sodium sulphite (CE-1)

Le piégeage de l’oxygène est évalué dans un dispositif en acier inoxydable comprenant un réservoir de 5mL relié à un capteur de pression. Le volume total est de 71mL (figures 3 et 4). 2,6mL de support polymère fonctionnalisé (INV-1) sont placés dans le réservoir.Oxygen trapping is evaluated in a stainless steel device comprising a 5mL tank connected to a pressure sensor. The total volume is 71 mL (Figures 3 and 4). 2.6mL of functionalized polymer support (INV-1) are placed in the reservoir.

Un suivi de la pression à l’intérieur du dispositif est réalisé (figure 5).A monitoring of the pressure inside the device is performed (Figure 5).

La même expérience (CE-1) est réalisée en plaçant 200mg de Na2S03 solide (0,0016 moles de SO32") dans le réservoir. 1.3/ Résultats relatifs au piégeage de l ’oxygène (INV-1, CE-1)The same experiment (CE-1) is carried out by placing 200mg of solid Na2SO3 (0.0016 moles of SO32-) in the tank 1.3 / Results for oxygen scavenging (INV-1, CE-1)

Une dépression est observée dans le réservoir contenant le support polymère fonctionnalisé selon l’invention (INV-1), Il y a donc eu absorption d’oxygène (figure 6)·A depression is observed in the reservoir containing the functionalized polymer support according to the invention (INV-1). There has therefore been oxygen uptake (FIG. 6).

En revanche, aucune variation de pression n’est observée pour le contre-exemple CE-1 (Na2SC>3 solide). Le piégeage de l’oxygène nécessite donc que le sulfite soit sous forme ionique. La présente invention permet de disposer d’un support ayant des cations fixes et des anions libres qui permettent de piéger l’oxygène. 2/ Piégeage de l’oxygène et d’impuretés : comparaison entre un mélange de supports échangeurs d’anions et de cations (INV-3) selon l’invention et l’absence de support échangeur d’ions (CE-3) 2.1/ Préparation d’un mélange de supports échangeurs d’anions et de cations selon l ’invention (INV-3)On the other hand, no variation of pressure is observed for the counterexample CE-1 (Na2SC> 3 solid). The trapping of oxygen therefore requires that the sulphite be in ionic form. The present invention makes it possible to have a support having fixed cations and free anions which make it possible to trap oxygen. 2 / Trapping of oxygen and impurities: comparison between a mixture of anion and cation exchange carriers (INV-3) according to the invention and the absence of ion exchange support (CE-3) 2.1 Preparation of a mixture of anion exchange media and cations according to the invention (INV-3)

Un support commercial échangeur d’anions et de cations (polymère référencé Amberlite IRN 150 de chez Dow Chemical, CAS 79956-14-2) est fonctionnalisé avec des ions sulfites. Ce support polymère présente les propriétés suivantes : billes sphériques ayant un diamètre compris entre 0,58 et 0,70mm ; matrice du polymère : copolymère de styrène et de divinylbenzène ; groupe fonctionnels fixes : cation ammonium tertiaire (triméthylammonium) pour le polymère échangeur d’anions et anions SO32’ pour le polymère échangeur de cations ; forme ionique libre : OH' pour le polymère échangeur d’anions et H+ pour le polymère échangeur de cations ; capacité totale d’échange de 1,2 eq/L pour les fonctions anioniques libres OH' et 1,9 eq/Lpour les fonctions cationiques libres H+.An anion and cation exchange commercial support (polymer referenced Amberlite IRN 150 from Dow Chemical, CAS 79956-14-2) is functionalized with sulphite ions. This polymeric support has the following properties: spherical beads having a diameter of between 0.58 and 0.70 mm; polymer matrix: copolymer of styrene and divinylbenzene; fixed functional group: tertiary ammonium cation (trimethylammonium) for the anion exchange polymer and SO32 'anions for the cation exchange polymer; free ion form: OH 'for the anion exchange polymer and H + for the cation exchange polymer; total exchange capacity of 1.2 eq / L for the free anionic functions OH 'and 1.9 eq / L for the free cationic functions H +.

Ce support polymère échangeur d’ions comprend 50% de fonctions cationiques libres H+ et 50% de fonctions anioniques libres OH'.This ion exchange polymer support comprises 50% of free cationic functions H + and 50% of free anionic functions OH '.

La fonctionnalisation est réalisée selon les étapes suivantes : 5,5mL d’une solution contenant 5% en poids de Na2SC>3 dans de l’eau distillée est passée à travers 7,2mL du support échangeur d’anions et de cations ; séchage du support échangeur d’ions sous vide pendant 24 heures à la température ambiante.The functionalization is carried out according to the following steps: 5.5 ml of a solution containing 5% by weight of Na.sub.2 SO.sub.3 in distilled water is passed through 7.2 ml of the anion and cation exchange support; drying the ion exchange support under vacuum for 24 hours at room temperature.

En considérant un rendement d’échange de 100%, 50% des sites anioniques libres sont échangés par des ions SO32'. Le support échangeur d’ions est ainsi partiellement fonctionnalisé avec les ions sulfite (figure 8). 2.2/ Piégeage de l’oxygène (INV-3)Considering an exchange efficiency of 100%, 50% of the free anionic sites are exchanged with SO32 'ions. The ion exchange support is thus partially functionalized with the sulphite ions (FIG. 8). 2.2 / Entrapment of oxygen (INV-3)

Le piégeage de l’oxygène est évalué dans un dispositif en acier inoxydable comprenant un réservoir de 5mL relié à un capteur de pression (figure 7). Le volume total est de 71mL. 1,6g de support échangeur d’ions sont placés dans le réservoir (INV-3), plus précisément dans la chambre connectée à la vanne de sortie de l’hydrogène (figure 7). Ce générateur correspond au dispositif du point 1.2/ ci-dessus.Oxygen trapping is evaluated in a stainless steel device comprising a 5mL tank connected to a pressure sensor (Figure 7). The total volume is 71mL. 1.6 g of ion exchange medium are placed in the tank (INV-3), more precisely in the chamber connected to the hydrogen outlet valve (FIG. 7). This generator corresponds to the device in point 1.2 / above.

Un suivi de la pression à l’intérieur du dispositif est réalisé (figure 10).A monitoring of the pressure inside the device is performed (Figure 10).

Une dépression est observée dans le générateur d’hydrogène, ce qui démontre le piégeage de l’oxygène. 2.3/ Piégeage d’impuretés (INV-3, CE-3)Depression is observed in the hydrogen generator, which demonstrates oxygen scavenging. 2.3 / Entrapment of impurities (INV-3, CE-3)

Le générateur d’hydrogène du point 2.2/ ci-dessus est activé de manière à générer de l’hydrogène par hydrolyse de 10g de NaBH4. 160mg de support échangeur d’ions sont utilisés.The hydrogen generator of item 2.2 / above is activated to generate hydrogen by hydrolysis of 10 g of NaBH4. 160mg of ion exchange support are used.

Pendant toute la durée de fonctionnement du générateur d’hydrogène, le condensât issu du générateur est piégé et collecté (figure 7). Une fois la génération d’hydrogène terminée, une mesure du pH du condensât est effectuée (figure 11).Throughout the life of the hydrogen generator, the condensate from the generator is trapped and collected (Figure 7). Once the hydrogen generation is complete, a measurement of the pH of the condensate is carried out (FIG. 11).

Une comparaison est réalisée avec un générateur ne contenant pas de support échangeur d’ions, la chambre connectée à la vanne de sortie de l’hydrogène étant vide (CE-3).A comparison is made with a generator containing no ion exchange support, the chamber connected to the hydrogen outlet valve being empty (CE-3).

Le pH du condensât issu du générateur contenant le support échangeur d’ions partiellement fonctionnalisé (INV-3) est neutre alors que le pH du condensât issu du générateur ne contenant pas de support échangeur d’ions (CE-3) est basique (figure 11).The pH of the condensate from the generator containing the partially functionalized ion exchange support (INV-3) is neutral while the pH of the condensate from the generator does not contain ion exchange support (CE-3) is basic (FIG. 11).

Les impuretés issues de la réaction d’hydrolyse de NaBH4 en présence du catalyseur à base de cobalt sont piégées par le support échangeur d’ions qui remplit la fonction de filtre.The impurities resulting from the hydrolysis reaction of NaBH 4 in the presence of the cobalt-based catalyst are trapped by the ion exchange support which fulfills the filter function.

Ainsi, ce type de support échangeur d’ions partiellement fonctionnalisé permet de piéger l’oxygène présent dans le volume libre et les impuretés ioniques issues de l’hydrolyse de NaBH4.Thus, this type of partially functionalized ion exchange support makes it possible to trap the oxygen present in the free volume and the ionic impurities resulting from the hydrolysis of NaBH 4.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé de piégeage d’oxygène selon lequel on met en contact de l’oxygène gazeux avec un support échangeur d’anions, ledit support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X', X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant SO32' ; S2O52' ; S2O72', NO2’ ; et leurs mélanges.1. Oxygen scavenging process according to which gaseous oxygen is brought into contact with an anion exchange support, said anion exchange support comprising fixed cationic groups and free anions X ', X' being an anion selected from the group consisting of SO32 '; S2O52 '; S2O72 ', NO2'; and their mixtures. 2. Procédé de piégeage d’oxygène selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support échangeur d’anions est un support polymère ou un support minéral.2. oxygen scavenging process according to claim 1, characterized in that the anion exchange carrier is a polymer support or a mineral carrier. 3. Procédé de piégeage d’oxygène selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les groupements cationiques fixes du support échangeur d’anions sont des groupements choisis dans le groupe comprenant -NH3+ ; -NR.3+ ; -NHR.2+ ; -NH2R+ ; -N(ROH)(R’)2+ ; et -SR2+ ; R et R’ étant un alkyle ou un aryle.3. oxygen scavenging process according to claim 1 or 2, characterized in that the fixed cationic groups of the anion exchange support are groups selected from the group comprising -NH3 +; -NR.3 +; -NHR.2 +; -NH2R +; -N (ROH) (R ') 2+; and -SR2 +; R and R 'being alkyl or aryl. 4. Procédé de piégeage d’oxygène selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support échangeur d’anions est un support polymère choisi dans le groupe comprenant : les polymères à groupements amine quaternaire de type polymère-NR3+ / X' et/ou polymère-N(ROH)(R’)2+ / X' ; les polymères à groupements amine tertiaire de type polymère-NHR2+ / X’ ; les polymères à groupements amine secondaire et/ou primaire de type polymère-NH2R+ / X" et/ou polymère-NH3+ /X" ; les polymères à groupements sulfonium de type polymère-SR2+ / X’ ; R et R’ étant un alkyle ou un aryle.4. Oxygen scavenging method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the anion exchange carrier is a polymer support selected from the group comprising: polymers with quaternary amine groups polymer type-NR3 + / X 'and / or N-polymer (ROH) (R') 2+ / X '; polymers with tertiary amine groups of the polymer-NHR 2+ / X 'type; polymers with secondary amine groups and / or primary polymer type-NH 2 R + / X "and / or polymer-NH 3 + / X"; polymers with sulfonium groups of the polymer-SR2 + / X 'type; R and R 'being alkyl or aryl. 5. Procédé de piégeage d’oxygène selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support échangeur d’anions est un copolymère de styrène et de divinylbenzène ou un copolymère d’acrylique et de divinylbenzène.5. oxygen scavenging process according to one of claims 1 to 4, characterized in that the anion exchange carrier is a copolymer of styrene and divinylbenzene or a copolymer of acrylic and divinylbenzene. 6. Procédé de piégeage d’oxygène selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support échangeur d’anions présente une capacité d’échange comprise entre 0,8 eq/L et 4,5 eq/L.6. oxygen scavenging process according to one of claims 1 to 5, characterized in that the anion exchange carrier has an exchange capacity of between 0.8 eq / L and 4.5 eq / L. 7. Procédé de piégeage d’oxygène gazeux dans un générateur d’hydrogène, comprenant les étapes suivantes : on place, dans un générateur d’hydrogène, au moins un support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres x; X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant SO32', S2O52', S2O72', NO2", et leurs mélanges ; on piège de l’oxygène gazeux selon l’une des revendications 1 à 6 ; on génère de l’hydrogène.7. Process for trapping gaseous oxygen in a hydrogen generator, comprising the following steps: placing in a hydrogen generator at least one anion exchange support comprising fixed cationic groups and free anions x; X 'being an anion selected from the group consisting of SO32', S2O52 ', S2O72', NO2 ', and mixtures thereof, gaseous oxygen is trapped according to one of claims 1 to 6 and hydrogen is generated. 8. Procédé de piégeage d’oxygène gazeux et de purification d’hydrogène dans un générateur d’hydrogène, comprenant les étapes suivantes : on place, dans un générateur d’hydrogène un support échangeur d’ions constitué de : au moins un support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X', X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant S032', S2052', S2072', N02\ et leurs mélanges ; et au moins un support échangeur de cations comprenant des cations libres C,+ ; on piège de l’oxygène gazeux selon l’une des revendications 1 à 6 ; on génère de l’hydrogène ; on purifie l’hydrogène par mise en contact de l’hydrogène généré avec le support échangeur d’ions.8. Process for trapping gaseous oxygen and for purifying hydrogen in a hydrogen generator, comprising the following steps: placing in a hydrogen generator an ion exchange support consisting of: at least one exchanger support anion composition comprising fixed cationic groups and free anions X ', X' being an anion selected from the group consisting of S032 ', S2052', S2072 ', NO2' and mixtures thereof; and at least one cation exchange support comprising free C, + cations; oxygen gas is trapped according to one of claims 1 to 6; hydrogen is generated; the hydrogen is purified by contacting the generated hydrogen with the ion exchange support. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les cations libres Q+ sont choisis dans le groupe comprenant les ions Na+, H+, K+, et leurs mélanges.9. Process according to claim 8, characterized in that the free cations Q + are chosen from the group comprising the ions Na +, H +, K +, and their mixtures. 10. Dispositif de piégeage de l’oxygène gazeux, comprenant un support échangeur d’anions, ledit support échangeur d’anions comprenant des groupements cationiques fixes et des anions libres X', X' étant un anion choisi dans le groupe comprenant SO32', S2O52', S2O72', N02', et leurs mélanges.Apparatus for trapping gaseous oxygen, comprising an anion exchange support, said anion exchange support comprising fixed cationic groups and free anions X ', X' being an anion chosen from the group comprising SO32 ', S2052 ', S2O72', NO2 ', and mixtures thereof.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999027005A2 (en) * 1997-11-21 1999-06-03 W.R. Grace & Co.-Conn. Oxygen scavenging hydrotalcite and compositions containing same
EP1245276A2 (en) * 2001-03-30 2002-10-02 Rohm And Haas Company Improved solid media
US20070077480A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Curello Andrew J Scavenger materials in fuel cartridge
WO2010031598A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 Belenos Clean Power Holding Ag Method for producing a radiation grafted polymer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999027005A2 (en) * 1997-11-21 1999-06-03 W.R. Grace & Co.-Conn. Oxygen scavenging hydrotalcite and compositions containing same
EP1245276A2 (en) * 2001-03-30 2002-10-02 Rohm And Haas Company Improved solid media
US20070077480A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Curello Andrew J Scavenger materials in fuel cartridge
WO2010031598A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 Belenos Clean Power Holding Ag Method for producing a radiation grafted polymer

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