FR3042485B1 - Compositions generatrices d'oxygene comprenant le (li, fe, mg)o - Google Patents
Compositions generatrices d'oxygene comprenant le (li, fe, mg)o Download PDFInfo
- Publication number
- FR3042485B1 FR3042485B1 FR1660086A FR1660086A FR3042485B1 FR 3042485 B1 FR3042485 B1 FR 3042485B1 FR 1660086 A FR1660086 A FR 1660086A FR 1660086 A FR1660086 A FR 1660086A FR 3042485 B1 FR3042485 B1 FR 3042485B1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- oxygen
- composition
- mixed metal
- metal oxide
- present disclosure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 134
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 134
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 229910003455 mixed metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 14
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- -1 alkali metal chlorates Chemical class 0.000 claims description 11
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001485 alkali metal perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 24
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical class [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical group [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 11
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 229910019427 Mg(NO3)2-6H2O Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 3
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910016870 Fe(NO3)3-9H2O Inorganic materials 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical class [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 229910000608 Fe(NO3)3.9H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DFOMKRYRRYSVKC-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Mg+2].[Fe+2].[Li+] Chemical compound [O-2].[Mg+2].[Fe+2].[Li+] DFOMKRYRRYSVKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- ZJRXSAYFZMGQFP-UHFFFAOYSA-N barium peroxide Chemical compound [Ba+2].[O-][O-] ZJRXSAYFZMGQFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 150000005829 chemical entities Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N chlorine dioxide Inorganic materials O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical class [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M lithium;hydroxide;hydrate Chemical compound [Li+].O.[OH-] GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001350 scanning transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0203—Preparation of oxygen from inorganic compounds
- C01B13/0218—Chlorate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0296—Generators releasing in a self-sustaining way pure oxygen from a solid charge, without interaction of it with a fluid nor external heating, e.g. chlorate candles or canisters containing them
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
La présente divulgation décrit une composition génératrice d'oxygène comprenant une source d'oxygène et un oxyde de métal mélangé de formule : (Li,Fe,Mg)O.
Description
Compositions génératrices d'oxygène comprenant le (Li.Fe.Mq)O
Domaine technique
La présente invention concerne des compositions génératrices d'oxygène et des dispositifs, c'est-à-dire, des générateurs chimiques d'oxygène, aussi bien que des procédés pour leur préparation.
Historique
Les générateurs chimiques d'oxygène sont utilisés pour des systèmes d'urgence, par ex. dans un avion, des appareils respiratoires pour les services d'urgence tels que les pompiers et les équipes de sauvetages dans les mines, dans les sous-marins, et dans d'autres situations dans lesquelles un générateur d'oxygène d'urgence compacte ayant une longue durée de vie de stockage est nécessaire. Ils libèrent de l'oxygène à travers une réaction chimique, généralement les sources d'oxygène sont inorganiques, particulièrement des métaux alcalins ou des métaux alcalino-terreux, des superoxydes, des chlorates ou des perchlorates.
Des chandelles de chlorate, également appelées des chandelles d'oxygène, sont des exemples de générateurs chimiques d'oxygène qui utilisent des chlorates ou des perchlorates comme source d'oxygène. Les chandelles de chlorates peuvent produire de l'oxygène à un débit fixe d'environ 6,5 h heures-personnes d'oxygène par kg du mélange et ont une longue durée de vie de stockage.
En sus des composés libérant de l'oxygène, des additifs ayant différentes propriétés sont utilisés dans les générateurs chimiques d'oxygène, par ex. : des combustibles, des catalyseurs, des agents de liaison et des modérateurs. Les combustibles soutiennent la réaction de production d'oxygène et sont généralement des poudres de métaux, par ex., des poudres de fer, d'étain, de manganèse, de cobalt, de nickel, de tungstène, de titane, de magnésium, d'aluminium, de niobium, de zirconium et/ou des mélanges de ceux-ci.
Les oxydes des métaux de transition sont généralement utilisés pour catalyser la réaction exothermique de production d'oxygène, particulièrement pour réduire la température à laquelle la réaction se fait et réduisent, par conséquent, la chaleur libérée par le dispositif en fonctionnement. Un catalyseur couramment utilisé est l'oxyde de cobalt, en raison de sa capacité à réduire la température de la réaction de décomposition, par ex., du chlorate de sodium de 290 à 400 °C. L'oxyde de cobalt est, cependant, toxique et dispendieux, et donc il est nécessaire de l'utiliser en de très petites quantités. Même s'il est efficace en de très petites quantités (par ex., 0,1 % en poids), l'obtention d'un mélange uniforme à des concentrations aussi faibles est difficile. Un mélange non-uniforme entraîne une performance erratique, telle qu'une production non-uniforme d'oxygène, qui est clairement non-souhaitable. D'autres catalyseurs couramment utilisés sont les oxydes de manganèse, même si ceux-ci peuvent produire de fortes concentrations de chlore dans l'oxygène produit. Il existe donc un besoin de fournir des catalyseurs alternatifs pour la génération d'oxygène qui surmontent ces problèmes.
Les générateurs chimiques d'oxygène sont nécessaires pour produire un flux d'oxygène continu et qui dure dans le temps. Pour cette raison, des modérateurs sont également utilisés, c.-à-d., pour éviter des produits de réactions indésirables tels que le chlore au cours du processus de décomposition et/ou pour assurer un flux d'oxygène suffisant et sensiblement uniforme. Le BaO2est généralement utilisé comme modérateur, mais il est toxique et ainsi l'élimination du déchet est dispendieuse.
Les générateurs chimiques d'oxygène, c.-à-d., les dispositifs de génération chimique d'oxygène, comprennent généralement des moules, c.-à-d., des contenants ou des pastilles qui contiennent les produits chimiques ; ces moules, contenants ou pastilles doivent évidemment rester structurellement stables avant et au cours de l'utilisation du générateur d'oxygène afin d'éviter une défaillance au cours du procédé de mise à feu initial et pour éviter l'interruption du flux d'oxygène qui pourrait se produire en raison de changements mécaniques au niveau du corps du générateur induits par des effets environnementaux ou par l'évolution de la réaction. Des agents de liaison sont donc utilisés pour stabiliser le corps du générateur chimique d'oxygène, par ex., le corps de la chandelle de chlorate, et pour s'assurer qu'il ne représente pas un danger en cours d'utilisation. Des agents de liaison types sont le mica, la poudre de verre, la fibre de verre, la fibre de céramique, la bentonite, la kaolinite et des mélanges de ceux-ci, même si d'autres agents de liaison inorganiques peuvent également être appropriés. Ceux-ci ajoutent un volume additionnel indésirable aux compositions utilisées pour produire de l'oxygène.
La décomposition des chlorates pour libérer de l'oxygène est exothermique, par ex., le chlorate de sodium se décompose de 500 à 600 °C. En raison des hautes températures impliquées, les générateurs chimiques d'oxygène nécessitent une isolation thermique pour protéger l'équipement environnant. Une telle isolation ajoute encore du volume au générateur d'oxygène, ce qui est clairement indésirable étant donné qu'il serait peut-être nécessaire de les stocker pour de longues périodes, généralement dans des endroits (par ex., des avions, des sous-marins, des camions de pompiers) dans lesquels l'espace et la capacité en poids sont limités. Il existe donc un besoin de réduire la taille et/ou le poids des générateurs d'oxygène.
Les présents inventeurs ont découvert par hasard que certains composés d'oxyde sont multifonctionnels, agissant comme catalyseurs, agents de liaison et combustibles. Ces composés permettent donc la production de générateurs d'oxygène plus légers et plus compacts. En outre, étant donné que les composés sont non-toxiques, les problèmes susmentionnés avec des catalyseurs toxiques communément utilisés peuvent également être évités.
Ainsi, de ce point de vue, la présente divulgation décrit une composition génératrice d'oxygène comprenant une source d'oxygène et un oxyde de métal mélangé de formule : (Li,Fe,Mg)O. De préférence, l'oxyde de métal mélangé est sous la forme de nanoparticules.
Le degré de cristallinité des oxydes de métaux mélangés peut être augmenté par traitement thermique, par ex., par calcination. Cependant, la meilleure performance catalytique a été trouvée pour les oxydes de la présente divulgation qui sont non-cristallins, par ex., semi-cristallins ou amorphes. Les oxydes de la présente divulgation sont donc, de préférence, non-calcinés, c.-à-d., ils n'ont pas été thermiquement traités de sorte que le degré de cristallinité est augmenté.
De préférence, moins de 90 % (par ex., % en poids), particulièrement moins de 75 %, particulièrement moins de 50 %, spécialement préférablement moins de 25 % ou moins de 10 % du matériau d'oxyde de métal mélangé décrit ici est sous forme cristalline. Spécialement préférablement, l'oxyde de métal mélangé de formule : (Li,Fe,Mg)O est sensiblement semi-cristallin ou sensiblement amorphe.
La cristallinité est mesurée par diffraction aux rayons X (XRD) ou par une quelconque autre technique connue dans le domaine, telle que la calorimétrie différentielle à balayage. La cristallinité implique à la fois un ordre de courte portée et de longue portée d'atomes se produisant périodiquement à l'intérieur du réseau cristallin ce qui entraîne des motifs caractéristiques bien définis sur le diffractogramme sur poudre aux rayons X. Les oxydes de métal mélangés de formule : (Li,Fe,Mg)O qui n'ont pas été soumis à un traitement thermique démontrent de faibles degrés de cristallinité et peuvent être appelés amorphes ou semi-cristallins. De tels matériaux contiennent seulement un ordre de courte portée des atomes ce qui entraîne des diffractogrammes sur poudre aux rayons X non-définis dans lesquels les réflexes plus importants retrouvés dans les formes plus cristallines sont absents.
De préférence, l'oxyde de métal mélangé, tel que décrit ici, est sous la forme d'une poudre. De préférence, l'oxyde de métal mélangé est sous la forme de nanoparticules, par ex., une poudre de nanoparticules.
La formule « (Li,Fe,Mg)O » est destinée à décrire une entité chimique unique, plutôt que, par ex., un mélange d'oxydes de lithium, d'oxydes de fer et d'oxydes de magnésium. Les compositions de la présente divulgation comprennent donc un métal mélangé de l'oxyde de lithium-fer-magnésium, plutôt qu'un mélange de ces oxydes de métaux. Les oxydes de la présente divulgation peuvent donc être considérés comme le MgO dopé au Li - et au Fe, c.-à-d., MgO dans lequel certains cations de magnésium sont substitués par des cations de fer et des cations de lithium dans le réseau cristallin. Même si l'oxyde peut être le FeO dopé, le dopage du MgO est, cependant, le plus préféré. Dans les oxydes de la présente divulgation, le fer a généralement un état d'oxydation de +2 et/ou +3.
La teneur de chaque élément peut être déterminée par des techniques standard, par ex., par spectroscopie d'absorption atomique ou la spectroscopie d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence. Des exemples préférés d'oxyde de métal mélangés de la présente divulgation sont (Fe,Li,Mg)O, dans lesquels les teneurs en fer et en lithium sont indépendamment de 0,01 à 30 % atomique (%.at), particulièrement de 0,05 à 20 %.at. (par ex., de 0,1 à 10 ou de 0,1 à 1 at.%), spécialement préférablement 0,1 à 0,5 at.%, par ex., autour de 0,45 at.%.
Une notation alternative serait (Fex.LiyMgi-x.yjO, dans laquelle x et y sont indépendamment préférablement 0,0002 à 0,6 ; spécialement 0,001 à 0,4, spécialement préférablement 0,002 à 0,01, par ex., autour de 0,009. Spécialement préférablement x=y, c.-à-d., Li et Fe sont sensiblement équimolaires.
Un traitement thermique en dessous de <1 050 °C ne modifie pas les proportions relatives de ces métaux.
Les inventeurs ont développé un procédé pour produire des oxydes de métal mélangés de la présente divulgation sous forme nanoparticulaire. L'utilisation de (ou un procédé d'utilisation de) telles nanoparticules dans la production d'oxygène, par ex., sous forme d'agents de liaison, de combustible et/ou de catalyseurs/modérateurs dans la production d'oxygène, constitue un autre nouvel aspect de cette divulgation. Ainsi, dans un aspect préféré, les oxydes de métal mélangés décrits ici sont sous la forme de particules ayant un diamètre (par ex., le diamètre moyen de particules) inférieur ou égal à 500 nm, de préférence inférieur ou égal à 300 nm, particulièrement inférieur ou égal à 200 nm. Des particules plus petites permettent un meilleur mélange dans les compositions génératrices d'oxygène et, par conséquent, une production d'oxygène plus uniforme.
Les oxydes de métal mélangés de la présente divulgation peuvent être caractérisés à l'aide de techniques standard, telles que l'analyse de l'aire de surface, la spectroscopie par absorption, la spectroscopie d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence, la diffraction aux rayons X, la résonance paramagnétique électronique, la résonance magnétique nucléaire, la microscopie électronique à balayage et/ou la microscopie électronique par transmission. L'aire de surface spécifique des matériaux de l'oxyde de métal mélangé de la présente divulgation peut être déterminée à l'aide de techniques standard, par ex., avec un analyseur de l'aire de surface avec les aires de surface calculables par la méthode de Brunauer, Emmett et Teller. Les aires de surfaces BET types sont de l'ordre de 5 à 50 m2/g, par ex., de 10 à 40 m2/g, spécialement 25 à 35 m2/g.
La caractérisation des oxydes par la diffraction aux rayons X (XRD) est possible avec l'utilisation de techniques standard, par ex., rayonnement CuKal, avec une longueur d'onde de 0,154 nm.
Les expériences d'EPR peuvent être réalisées en mode d'onde continue classique (cw) aussi bien qu'en mode de pulsation.
Dans certains aspects, l'oxyde de métal mélangé peut constituer jusqu'à 70 % en poids de la composition génératrice d'oxygène, c.-à-d., la composition peut comprendre de 0,1 à 70 % en poids, de préférence de 0,1 à 10 % en poids, particulièrement préférablement de 0,2 à 5 % en poids, par ex. de 2 à 4 % en poids, spécialement autour de 3 % en poids d'oxyde de métal mélangé tel que décrit ici, dans lequel la quantité d'oxyde de métal mélangé est exprimée sous forme de pourcent en poids de la composition génératrice d'oxygène dans sa globalité (c.-à-d., en tenant compte du poids total de la source d'oxygène, de l'oxyde de métal mélangé et de tout autre composant).
La source d'oxygène peut être un quelconque composé approprié pour produire de l'oxygène respirable. Un métal (particulièrement un métal alcalin ou un métal alcalino-terreux), les halogénates (particulièrement les chlorates, les perchlorates ou des mélanges de ceux-ci), des peroxydes ou des superoxydes sont appropriés, particulièrement ceux du lithium, du sodium ou du potassium, par ex., KO2. De préférence, la source d'oxygène est, ou comprend, un ou plusieurs composés choisis parmi des chlorates de métal alcalin, des perchlorates de métal alcalin, des chlorates de métal alcalino-terreux, des perchlorates de métal alcalinoterreux, et des mélanges de ceux-ci, de manière particulièrement préférée des chlorates de métal alcalin et/ou des perchlorates de métal alcalin. Des sources d'oxygène particulièrement préférées sont celles comprenant du sodium ou du lithium, particulièrement du chlorate de sodium et du perchlorate de lithium, par ex., la source d'oxygène est préférablement le chlorate de sodium et/ou le perchlorate de lithium.
La composition génératrice d'oxygène de la divulgation comprend généralement de 30 à 99,9 % en poids de la source d'oxygène, de préférence de 40 à 99 % en poids, spécialement préférablement de 70 à 99 % en poids, par ex., au moins 80 % en poids ou au moins 95 % en poids, spécialement 90 à 99,9 % en poids, la quantité de la source d'oxygène étant exprimée sous forme de pourcent en poids de la composition génératrice d'oxygène dans son intégralité (c.-à-d., concernant le poids total de la source d'oxygène, de l'oxyde de métal mélangé et de tout autre composant).
Un aspect particulièrement préféré de tous les modes de réalisation de cette divulgation est que l'oxygène produit soit respirable, c.-à-d., sans autre traitement.
Comme il est présenté plus en détail dans les Exemples, il a été découvert par hasard que les oxydes de métal mélangés de la présente divulgation sont multifonctionnels, agissant à la fois comme catalyseur, comme combustible et comme agent de liaison. Ainsi, il n'y a pas lieu d'avoir des composants de combustion, d'agent de liaison, de catalyseur ou de modérateur supplémentaires dans les compositions génératrices d'oxygène de la présente divulgation. Ceci veut dire que les compositions sont plus simples, leur production est plus rapide et moins dispendieuse que les compositions génératrices d'oxygène classiques et elles sont plus compactes et plus légères que celles de la technique antérieure (qui nécessitent des composants de combustion, d'agent de liaison, de catalyseur et/ou de modérateurs distincts). Ceci donne des générateurs d'oxygène plus légers et plus compacts, par ex., les chandelles de chlorates. Encore plus d'économies d'espace et de moyens sont permises par la réduction de l'isolation thermique nécessaire pour les générateurs d'oxygène utilisant les compositions de la présente divulgation ; il faut moins d'isolation en raison de la réduction de la température de la réaction de production de l'oxygène en raison des propriétés catalytiques des oxydes de métaux mélangés divulgués ici. En outre, les oxydes de métal mélangés de la présente divulgation sont non-toxiques et permettent une production d'oxygène plus uniforme en raison du mélange plus efficace qui est possible en raison de leur nature nanoparticulaires.
Par ex., comme le démontre la Figure 2 et l'Exemple 2, le (Li,Fe,Mg)O non-calciné réduit la température de décomposition du chlorure de sodium jusqu'à 340 à 400 °C, c.-à-d., le processus de décomposition s'achève à une température inférieure qu'avec un oxyde de cobalt comme catalyseur. L'oxyde de métal mélangé de la présente divulgation performe donc mieux que l'oxyde de cobalt, qui est généralement considéré comme le meilleur catalyseur pour cette réaction. En outre, l'oxyde de métal mélangé de la présente divulgation agit également comme un agent de liaison et un combustible, éliminant ainsi le besoin d'avoir d'autres composants pour réaliser ces fonctions, et ii est non-toxique.
En raison de la nature multifonctionnelle des oxydes décrits ici, les compositions génératrices d'oxygène ne nécessitent pas la présence de combustibles, de catalyseurs, de modérateurs ou d'agents de liaison distincts. De préférence, les compositions décrites ici sont donc composées de, ou sont donc essentiellement composées (d'une ou plusieurs, de préférence une) source d'oxygène et (un ou plusieurs, de préférence l'un) de l'oxyde de métal mélangé décrit ici. Cependant, même si les compositions de la présente divulgation ne nécessitent pas la présence d'autres composants, un ou plusieurs composants supplémentaires peuvent être présents. Ainsi, un aspect de la présente divulgation concerne les compositions telles qu'elles sont décrites ici comprenant additionnellement un ou plusieurs additifs, par ex., des combustibles, des catalyseurs, des modérateurs et/ou des agents de liaison.
Ainsi, les compositions telles qu'elles sont décrites ici peuvent également comprendre un ou plusieurs combustibles. Des métaux ou des non-métaux tels que le silicium, le bore et/ou le carbone peuvent être utilisés. De préférence, le combustible est sous forme de poudre, particulièrement une poudre métallique, par ex., une poudre de, ou comprenant, du fer, de l'étain, du manganèse, du cobalt, du nickel, du tungstène, du titane, du magnésium, de l'aluminium, du niobium, du zirconium et/ou des mélanges de ceux-ci. Les compositions peuvent éventuellement comprendre de 0 à 5 (par ex., 0,1 à 5) % en poids d'un tel combustible (exprimé sous la forme de pourcent en poids du poids total des combustibles additionnels faisant partie de la composition dans son intégralité), de préférence de 0 à 1 (par ex., de 0,1 à 1) % en poids, particulièrement de 0 à 0,5 (par ex., de 0,1 à 0,5) % en poids.
Les compositions telles qu'elles sont décrites ici peuvent également comprendre un ou plusieurs catalyseurs, par ex., un oxyde de métal de transition, de préférence choisi parmi les oxydes de manganèse (par ex., MnO, Mn2O3), des oxydes de fer (par ex., FeO et/ou Fe2O3) de l'oxyde de cobalt, de l'oxyde de cuivre, de l'oxyde de nickel et des mélanges de ceux-ci. Les compositions peuvent éventuellement comprendre de 0 à 5 (par ex., de 0,1 à 5) % en poids d'un tel catalyseur (exprimé sous la forme de pourcent en poids du poids total des catalyseurs additionnels faisant partie de la composition dans son intégralité), de préférence de 0 à 1 (par ex., de 0,1 à 1) % en poids, particulièrement de 0 à 0,5 (par ex., de 0,1 à 0,5) % en poids.
Les compositions telles qu'elles sont décrites ici peuvent également comprendre un ou plusieurs modérateurs, par ex., des éliminateurs de chlore et/ou des modificateurs de la vitesse de la réaction (par ex., des inhibiteurs). Ceux-ci sont de préférence choisis parmi des oxydes, des peroxydes et des hydroxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux, de préférence le peroxyde de baryum. Ces composés servent à lier le chlore et le dioxyde de carbone, qui sont quelquefois produits en quantité infime, mais qui ne doivent pas être présents dans l'oxygène respirable. Ils peuvent également modérer la production d'oxygène, assurant une fourniture uniforme. Les compositions peuvent éventuellement comprendre de 0 à 5 (par ex., de 0,1 à 5) % en poids de tels modérateurs (exprimé sous la forme de pourcent en poids du poids total des modérateurs additionnels faisant partie de la composition dans son intégralité), de préférence de de 0 à 1 (par ex., de 0,1 à 1) % en poids, particulièrement de 0 à 0,5 (par ex., de 0,1 à 0,5) % en poids.
Les compositions telles qu'elles sont décrites ici peuvent également comprendre un ou plusieurs agents de liaison, de préférence choisis parmi les agents de liaison inorganiques tels que le mica, la poudre de verre, la fibre de verre, la fibre de céramique, la paille de fer, la bentonite, la kaolinite et des mélanges de ceux-ci, même si d'autres agents de liaison inorganiques peuvent également être appropriés.
Les compositions génératrices d'oxygène telles qu'elles sont décrites ici peuvent être préparées en mélangeant la source d'oxygène avec l'oxyde de métal mélangé (et tout autre composant éventuel). La divulgation décrit donc également un procédé permettant de préparer une composition génératrice d'oxygène telle qu'elle est décrite ici, ledit procédé comprenant le mélange de la source d'oxygène avec un oxyde de métal mélangé. Éventuellement, la source d'oxygène est mélangée avec, par ex., de 1 à 5 % en poids d'eau avant le mélange avec l'oxyde de métal mélangé. Dans le cas où la présence de l'un quelconque des composants additionnels mentionnés ici est souhaitable dans la composition, ceux-ci seront généralement mélangés avec l'oxyde de métal mélangé, de préférence avant le mélange avec la source d'oxygène. Les composants peuvent être combinés par un quelconque procédé approprié, par ex., par mélange. Après le mélange des composants, la composition génératrice oxygène ainsi obtenue peut être séchée et stockée pour une utilisation ultérieure, ou placée dans un moule pour faire partie d'un générateur d'oxygène. L'oxyde de métal mélangé de la présente divulgation peut être préparé par une quelconque voie connue. Des voies appropriées pour la production des oxydes de ce type sont décrites dans Top. Catal. (2011) 54; 1266-1285. Idéalement, l'oxyde de métal mélangé est préparé par co-précipitation, par ex., en ajoutant des solutions aqueuses de sels telles que le Mg(NO3)2.6H2O et le Fe(NO3)3.9H2O à une solution, de préférence une solution d'ammoniaque (de préférence à un pH de 11 ou plus) pour précipiter une poudre semi-cristalline, qui est ensuite également mélangée avec le LiOH.H2O. D'autres sels de métal, par ex., des chlorures ou des phosphates peuvent être utilisés pour l'étape de précipitation, mais les nitrates sont particulièrement préférés étant donné qu'ils peuvent être complètement éliminés par traitement thermique. De la même façon, l'ammoniac est le milieu préféré de précipitation. Si des chlorures sont utilisés, les précipités devront être bien lavés pour éviter la présence de chlore.
Afin de produire des nanoparticules, le produit obtenu peut être surgelé avec du N2 liquide, suivi d'une lyophilisation, par ex., pendant plus de 12 h, particulièrement plus de 72 h.
La combinaison de précipitation, de surgélation et de lyophilisation produit des nanoparticules homogènes à pureté élevée.
La décomposition de la source d'oxygène des compositions de la présente divulgation entraîne la production d'oxygène. Ainsi, du point de vue d'un autre aspect, la présente divulgation décrit l'utilisation d'un oxyde de métal mélangé, tel qu'il est décrit ici, dans un procédé permettant de générer de l'oxygène. La présente divulgation décrit également l'utilisation des oxydes de métal mélangés, tels qu'ils sont décrits ici sous forme de composants multifonctionnels, dans des compositions génératrices d'oxygène et des générateurs d'oxygène, c.-à-d;, un composant unique avec des fonctions de catalyseur, d'agent de liaison et de combustible. Un autre aspect de la présente divulgation concerne un procédé permettant de générer de l'oxygène, ledit procédé comprenant la décomposition d'une source d'oxygène telle qu'elle est décrite ici en présence d'un oxyde de métal mélangé, tel qu'il est décrit ici.
Les compositions de la présente divulgation ont une utilité dans des générateurs chimiques d'oxygène, également appelés « dispositifs de génération chimique de l'oxygène », « systèmes d'oxygène chimiques », « systèmes de génération chimique de l'oxygène », « générateurs d'oxygène », etc.
Ainsi, du point de vue d'un autre aspect, la présente divulgation décrit un générateur chimique d'oxygène comprenant une composition génératrice d'oxygène telle qu'elle est décrite ici. De préférence, ledit générateur comprend un contenant pour contenir la composition génératrice d'oxygène et une amorce pour initier la décomposition de la composition génératrice d'oxygène.
Les générateurs/dispositifs chimiques d'oxygène types selon la présente divulgation sont des générateurs chimiques d'oxygène fixes et des générateurs d'oxygène chimiques portables. Particulièrement préférablement le générateur chimique d'oxygène est, ou comprend, une chandelle de chlorate.
Les générateurs d'oxygène chimiques fixes sont utilisés dans des systèmes fixes, par ex., ceux qui sont couramment utilisés dans des avions transportant des passagers. Le système comprend généralement des boîtes, contenant chacune un générateur d'oxygène et un ou plusieurs masques de passagers. Les générateurs sont activés lorsque les masques sont présentés. Ainsi, la présente divulgation décrit également l'utilisation de compositions et de générateurs tels qu'ils sont décrits ici dans un système de génération d'oxygène fixe, par ex., un système de génération d'oxygène d'un avion. La présente divulgation décrit également un procédé permettant de produire de l'oxygène, par ex., dans un avion, comprenant l'utilisation des compositions et des générateurs tels qu'ils sont décrits ici.
Un avion transporte généralement un ou plusieurs systèmes de génération d'oxygène choisis parmi des systèmes à flux continu, des systèmes à flux sur demande, des systèmes de demande à dilueur et des systèmes de demandes sous pression. Les générateurs et les compositions de la présente divulgation peuvent être utilisés dans un quelconque système de ce type. Ainsi, un autre aspect de la divulgation décrit un système de génération d'oxygène, de préférence un système de génération d'oxygène d'un avion, comprenant un générateur chimique d'oxygène ou des compositions génératrices d'oxygène tel que décrit ici.
La présente divulgation décrit également un kit permettant de produire la composition génératrice d'oxygène telle qu'elle est décrite ici ou un kit pour produire un générateur chimique d'oxygène tel qu'il est décrit ici, ledit kit comprenant une source d'oxygène telle qu'elle est décrite ici et un oxyde de métal mélangé tel qu'il est décrit ici.
Les dispositifs de génération chimique d'oxygène tels que les chandelles de chlorate ont généralement une forme cylindrique effilée, avec un évidement à une extrémité pour contenir une pastille d'allumage. Une configuration de chandelle type est illustrée dans la Figure 1 de SAE AIR1133. La pastille d'allumage peut être allumée en allumant une amorce. La chaleur provenant de la pastille d'allumage allume ensuite la réaction du corps de la chandelle et génère de l'oxygène. Les dispositifs de génération de l'oxygène de la présente divulgation comprennent donc également de préférence une pastille d'allumage et/ou une amorce. Des pastilles et des amorces appropriées sont connues dans le domaine.
Le générateur d'oxygène, par ex., une chandelle, peut comprendre plusieurs couches de différentes compositions et donc différentes vitesses de réaction. De multiples couches peuvent être utilisées afin d'aider à satisfaire les exigences de génération de l'oxygène. Différentes applications ont différentes exigences en matière de génération d'oxygène. Les formes de l'interface et les tailles relatives et les réactivités des couches peuvent être modifiées, selon les exigences des applications spécifiques du dispositif de génération de l'oxygène.
Les dispositifs de génération de l'oxygène de la présente divulgation peuvent donc comprendre des compositions en sus de la composition génératrice d'oxygène telle qu'elle est décrite ici. Par ailleurs, les dispositifs pourraient comprendre une pluralité de couches comprenant la même composition ou des compositions différentes selon la présente divulgation, par ex., des couches comprenant des compositions génératrices d'oxygène telles qu'elles sont décrites ici qui diffèrent les unes des autres selon un ou plusieurs aspects tels que : l'identité/la quantité de la source d'oxygène ; l'identité (par ex., la proportion spécifique de métaux dans l'oxyde et/ou le degré de cristallinité)/la quantité d'oxyde de métal mélangé présente ; et/ou la quantité et/ou l'identité de tous les composants éventuels tels qu'ils sont décrits ici.
La formation des dispositifs selon la présente divulgation peut être obtenue en préparant l'oxyde de métal mélangé par l'un quelconque des procédés dont on fait référence ici et en mélangeant séparément la source d'oxygène avec approximativement de 1 à 5 % en poids d'eau (l'eau étant utilisée comme lubrifiant pour faciliter la formation des noyaux générateurs ou chandelles génératrices d'oxygène). L'oxyde de métal mélangé est ensuite mélangé avec la source d'oxygène humide. Le dispositif de génération d'oxygène, par ex., une chandelle génératrice d'oxygène, peut être formé par compaction du mélange humide en un moule, qui est ensuite séché, par ex., à environ 120 °C, pour éliminer l'eau qui a été ajoutée au cours du procédé de mélange.
Il sera compris que les utilisations et les procédés divulgués peuvent prendre avantage de l'un quelconque des produits décrits ci-dessus en relation aux compositions et produits et vice versa.
Toutes les références ici au terme « comprenant » doivent être interprétées comme englobant « incluant » et « contenant » aussi bien que « composé de » et « composé essentiellement de ».
Brève description des illustrations
Un ou plusieurs exemples non limitant seront maintenant décrits, en référence aux illustrations ci-jointes, dans lesquelles :
La Figure 1 illustre un organigramme résumant le procédé permettant de préparer les oxydes de métal mélangés de la présente divulgation tels qu'ils sont décrits plus en détail dans l'Exemple 1.
La Figure 2 illustre la décomposition du chlorate de sodium utilisant le (Li,Fe,Mg)O, non-calciné selon l'Exemple 2.
La Figure 3 illustre la décomposition du perchlorate de lithium utilisant le (Li,Fe,Mg)O, non-calciné selon l'Exemple 3.
Tel que le montre la Figure 1, les oxydes de métal mélangés selon la présente divulgation peuvent être formés par précipitation. Une solution aqueuse de Mg(NO3)2-6H2O est préparée en dissolvant Mg(NO3)2-6H2O dans du H2O distillée. Une solution de Fe(NO3)3-9H2O est préparée de la même façon. Les solutions de nitrate sont simultanément ajoutées, au goutte-à-goutte, à une solution d'ammoniaque sous agitation tout en maintenant la valeur du pH au-dessus de 11. Les précipités gélatineux peuvent être séparés par centrifugation et rincés avec du H2O distillée dans une étape de « nettoyage ». Afin d'incorporer le Li dans l'oxyde de métal mélangé, le précipité résultant est mélangé avec une solution aqueuse de LiOH (LiOH xH2O) avec des concentrations de Li appropriées (choisies pour influencer la quantité de Li dans l'oxyde éventuel) dans un mélangeur tubulaire et homogénéisé. Afin de produire une nano-poudre, la suspension peut être surgelée en utilisant l'azote liquide. Ensuite, elle peut être lyophilisée pendant au moins 12 h à l'aide d'un lyophilisateur. La combinaison des étapes de précipitation, de surgélation et de lyophilisation susmentionnées produit des nanoparticules. Éventuellement, une autre étape de broyage peut être utilisée, même si le procédé permet la production de nanoparticules en absence d'étape de broyage.
Il sera compris que la description susmentionnée concerne un exemple non-limitant et que divers changements et modifications peuvent être apportés de la disposition illustrée sans s'écarter de la portée de la divulgation, qui est décrite dans les revendications ci-jointes.
La divulgation sera maintenant décrite plus en détail avec les Exemples non limitant suivants :
Exemple 1
Préparation des oxydes de métal mélangés
Des solutions aqueuses de Mg(NO3)2-6H2O sont préparées en dissolvant du Mg(NO3)2-6H2O dans du H2O distillée. Une solution de Fe(NO3)3-9H2O a été préparée de la même façon. Les solutions de nitrate ont été simultanément ajoutées, au goutte-à-goutte, à une solution d'ammoniaque sous agitation tout en maintenant la valeur du pH au-dessus de 11. Les précipités gélatineux ont été rincés avec du H2O distillée et mélangés avec une solution aqueuse de LiOH (LiOH-1H2O) avec des concentrations appropriées de Li (choisies pour influencer la quantité de Li dans l'oxyde éventuel) dans un mélangeur tubulaire.
Finalement, la solution a été surgelée en utilisant du N2 liquide. Ensuite, elle a été lyophilisée pendant au moins 72 h à l'aide d'un lyophilisateur. Des poudres semi-cristallines de (Li,Fe,Mg)O ont été produites. Cristailinité « 10 %. Le rapport de Li:Fe:Mg est déterminé par le procédé de préparation.
Exemple 2 Décomposition du chlorate de sodium utilisant le (Li.Fe.Mq)O non-calciné (Li,Fe, Mg)O non-calciné de taille nano et non-toxique (Li 0,5 %.at, Fe 0,5 %,at) a été préparé selon l'Exemple 1. Il a été combiné avec du chlorate de sodium (3 % en poids d'oxyde avec 97 % en poids de chlorate de sodium) par mélange à sec (un quelconque procédé).
La décomposition du chlorate de sodium seul et en présence de chacun du (Li,Fe,Mg)O non-calciné, de taille nano, non-toxique et de l'oxyde de cobalt a été surveillée en rapportant les températures de réaction versus le temps et les résultats sont illustrés dans la Figure 2. La chaleur de réaction développée dans ces réactions a été déterminée par des mesures de calorimétrie à balayage différentiel thermogravimétrique (TG/DSC), enregistrées avec une vitesse de chauffage de 10 K/min dans la fourchette de température de 20 °C à 700 °C. Le poids de l'échantillon (NaCIO3 + (Li,Fe,Mg)O) était de 40,0 mg.
Le procédé de décomposition du chlorate de sodium pur débute à 500 °C et se termine à 600 °C (FIG. 2, ligne pointillée). Le procédé de décomposition du chlorate de sodium en présence du (Li,Fe,Mg)O non-calciné, de taille nano, non-toxique débute à 340 °C et se termine à 400 °C (FIG. 2, ligne pointillée). En comparaison à ce qui était considéré comme l'un des meilleurs catalyseurs, l'oxyde de cobalt (FIG. 2, ligne continue), le procédé de décomposition utilisant l'oxyde de la divulgation est abaissé, c.-à-d., se terminant à 400 °C vs. 440 °C. En outre, l'oxyde de métal mélangé de la présente divulgation agit également comme un agent de liaison et un combustible, éliminant ainsi le besoin d'avoir d'autres composants pour réaliser ces fonctions, et il est non-toxique, et il est donc préférable à l'oxyde de cobalt, qui est communément considéré comme le meilleur catalyseur pour cette réaction.
Exemple 3 Décomposition du perchlorate de lithium utilisant le (Li.Fe.Mq)O non-calciné (Li,Fe, Mg)O non-calciné de taille nano et non-toxique (Li 0,5 %.at, Fe 0,5 %.at) a été préparé selon l'Exemple 1. Il a été combiné avec du perchlorate de lithium (3 % en poids d'oxyde avec 97 % en poids de chlorate de sodium) par mélange à sec (un quelconque procédé).
La décomposition du perchlorate de lithium seul et en présence de chacun du (Li,Fe,Mg)O non-calciné, de taille nano, non-toxique et de l'oxyde de cobalt a été surveillée en rapportant les températures de réaction versus le temps et les résultats sont illustrés dans la Figure 3. La chaleur de réaction développée dans ces réactions a été déterminée par des mesures de calorimétrie à balayage différentiel thermogravimétrique (TG/DSC), enregistrées avec une vitesse de chauffage de 10 K/min dans la fourchette de température de 20 °C à 700 °C. Le poids de l'échantillon (LiCIO4 + (Li,Fe,Mg)O) était de 40,0 mg.
Le procédé de décomposition du perchlorate de lithium pur débute à 480 °C et se termine à 510 °C (FIG. 3, ligne pointillée). Le procédé de décomposition du perchlorate de lithium en présence du (Li,Fe,Mg)O non-calciné, de taille nano, non-toxique débute à 440 °C et se termine à 490 °C (FIG. 3, ligne pointillée). En comparaison à ce qui était considéré comme l'un des meilleurs catalyseurs, l'oxyde de cobalt (FIG. 3, ligne continue), le procédé de décomposition utilisant l'oxyde de la divulgation est décalé à une température légèrement supérieure, cependant, l'oxyde de métal mélangé de la présente divulgation agit également comme un agent de liaison et un combustible, éliminant ainsi le besoin d'avoir d'autres composants pour réaliser ces fonctions, et il est non-toxique, et il est donc préférable à l'oxyde de cobalt, qui est communément considéré comme le meilleur catalyseur pour cette réaction.
Claims (15)
- Revendications :1. Composition génératrice d'oxygène comprenant une source d'oxygène et un oxyde de métal mélangé de formule : (Li,Fe,Mg)O.
- 2. Composition telle que revendiquée dans la revendication 1, dans laquelle moins de 25 % de l'oxyde de métal mélangé est sous forme cristalline.
- 3. Composition telle que revendiquée dans la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle moins de 10 % de l'oxyde de métal mélangé est sous forme cristalline.
- 4. Composition telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit oxyde de métal mélangé comprend de 0,1 à 1,0 %.at de Fe et de 0,1 à 1,0 %.at de Li.
- 5. Composition telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit oxyde de métal mélangé est sous la forme de nanoparticules.
- 6. Composition telle que revendiquée dans la revendication 5, dans laquelle lesdites nanoparticules ont un diamètre inférieur ou égal à 500 nm.
- 7. Composition telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite source d'oxygène est choisie parmi les chlorates de métal alcalin, les perchlorates de métal alcalin, les chlorates de métal alcalino-terreux, les perchlorates de métal alcalino-terreux et des mélanges de ceux-ci.
- 8. Composition telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite source d'oxygène comprend du chlorate de sodium et/ou du perchlorate de lithium.
- 9. Composition telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite composition est composée essentiellement de ladite source d'oxygène et dudit oxyde de métal mélangé.
- 10. Composition telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle 90 à 99,9 % en poids de ladite composition est la source d'oxygène.
- 11. Composition telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle 0,1 à 10 % en poids de ladite composition est l'oxyde de métal mélangé.
- 12. Procédé permettant de générer de l'oxygène, ledit procédé comprenant la décomposition d'une source d'oxygène telle qu'elle est décrite dans l'une quelconque des revendications 1 à 11 en présence d'un oxyde de métal mélangé tel qu'il est décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 11.
- 13. Générateur chimique d'oxygène comprenant une composition génératrice d'oxygène, tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 11.
- 14. Générateur chimique d'oxygène tel que revendiqué dans la revendication 13, dans lequel ledit générateur comprend un contenant pour contenir la composition génératrice d'oxygène et une amorce pour initier la décomposition de la composition génératrice d'oxygène.
- 15. Générateur chimique d'oxygène tel que revendiqué dans la revendication 13 ou la revendication 14, dans lequel ledit générateur chimique d'oxygène est une chandelle chimique d'oxygène.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015117831.1A DE102015117831A1 (de) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Sauerstoff generierende Zusammensetzungen umfassend (Li,Fe,Mg)0 |
| DE102015117831.1 | 2015-10-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3042485A1 FR3042485A1 (fr) | 2017-04-21 |
| FR3042485B1 true FR3042485B1 (fr) | 2019-11-15 |
Family
ID=58456433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1660086A Active FR3042485B1 (fr) | 2015-10-20 | 2016-10-18 | Compositions generatrices d'oxygene comprenant le (li, fe, mg)o |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10358348B2 (fr) |
| DE (1) | DE102015117831A1 (fr) |
| FR (1) | FR3042485B1 (fr) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015117838A1 (de) | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Goodrich Lighting Systems Gmbh | Sauerstoff generierende Zusammensetzungen umfassend thermisch behandeltes (Li, Fe, Mg) O |
| DE102015117839A1 (de) | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Goodrich Lighting Systems Gmbh | Sauerstoff generierende Zusammensetzungen umfassend thermisch behandeltes (Fe, Mg) O |
| DE102015117835A1 (de) | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Goodrich Lighting Systems Gmbh | Sauerstoff generierende Zusammensetzungen umfassend (Fe, Mg) O |
| WO2019152333A1 (fr) * | 2018-01-30 | 2019-08-08 | Avox Systems Inc. | Système d'oxygène chimique pour occupants d'aéronef à courte et longue durée |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4086175A (en) | 1976-02-09 | 1978-04-25 | Shell Oil Company | Activated bleaching process and compositions therefor |
| US4073741A (en) | 1976-03-05 | 1978-02-14 | A-T-O Inc. | Cobalt oxide chlorate candle |
| US5049306A (en) | 1989-09-29 | 1991-09-17 | Mine Safety Appliances Company | Oxygen generating candles |
| US5298187A (en) * | 1992-03-13 | 1994-03-29 | Puritan-Bennett Corporation | Non-toxic chemical oxygen generating compositions |
| US5279761A (en) * | 1992-03-13 | 1994-01-18 | Puritan-Bennett Corporation | Chemical oxygen generating compositions containing LI202 |
| US5783105A (en) * | 1995-11-09 | 1998-07-21 | Nellcor Puritan Bennett | Oxygen generating compositions |
| US5882545A (en) | 1996-05-15 | 1999-03-16 | Nellcor Puritan Bennett Incorporated | Oxygen generating compositions |
| US6007736A (en) | 1996-05-15 | 1999-12-28 | Be Intellectual Property | Oxygen generating compositions catalyzed by copper and nickel oxides |
| RU2302993C2 (ru) | 2001-07-26 | 2007-07-20 | Недерландсе Органисати Вор Тугепаст-Натюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Химический кислородный генератор |
| US20080185556A1 (en) | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Noble Matthew J | Oxygen generating composition |
| WO2011050359A1 (fr) | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Matériaux inorganiques à biomatrice |
| EP2851340B1 (fr) | 2013-09-23 | 2018-10-31 | Goodrich Lighting Systems GmbH | Composants ortho-phosphates, ortho-vanadates ou ortho-phosphates-vanadates destinés à être utilisés dans des générateurs d'oxygène chimique solide |
| DE102015117839A1 (de) | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Goodrich Lighting Systems Gmbh | Sauerstoff generierende Zusammensetzungen umfassend thermisch behandeltes (Fe, Mg) O |
| DE102015117835A1 (de) | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Goodrich Lighting Systems Gmbh | Sauerstoff generierende Zusammensetzungen umfassend (Fe, Mg) O |
| DE102015117838A1 (de) | 2015-10-20 | 2017-04-20 | Goodrich Lighting Systems Gmbh | Sauerstoff generierende Zusammensetzungen umfassend thermisch behandeltes (Li, Fe, Mg) O |
-
2015
- 2015-10-20 DE DE102015117831.1A patent/DE102015117831A1/de not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-10-18 US US15/296,172 patent/US10358348B2/en active Active
- 2016-10-18 FR FR1660086A patent/FR3042485B1/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102015117831A1 (de) | 2017-04-20 |
| US20170107104A1 (en) | 2017-04-20 |
| FR3042485A1 (fr) | 2017-04-21 |
| US10358348B2 (en) | 2019-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3042485B1 (fr) | Compositions generatrices d'oxygene comprenant le (li, fe, mg)o | |
| FR3042484A1 (fr) | ||
| Kumar et al. | Vacancy engineering in semiconductor photocatalysts: implications in hydrogen evolution and nitrogen fixation applications | |
| Yan et al. | Highly energetic compositions based on functionalized carbon nanomaterials | |
| Darabdhara et al. | Reduced graphene oxide nanosheets decorated with Au–Pd bimetallic alloy nanoparticles towards efficient photocatalytic degradation of phenolic compounds in water | |
| FR3042486B1 (fr) | Compositions generant de l'oxygene comprenant (fe, mg)o | |
| Jian et al. | Facile aerosol route to hollow CuO spheres and its superior performance as an oxidizer in nanoenergetic gas generators | |
| Khaliullin et al. | Solution combustion synthesis of ZnO using binary fuel (glycine+ citric acid) | |
| US8778105B1 (en) | Carbon nanotubes containing confined copper azide | |
| FR2982509A1 (fr) | Methode et systeme pour stabiliser les radionucleides volatils pendant la denitration a des temperatures elevees | |
| FR3042487A1 (fr) | ||
| Shin et al. | Magnesium: properties and rich chemistry for new material synthesis and energy applications | |
| Gao et al. | Catalyzed combustion of a nanofluid fuel droplet containing polydopamine-coated metastable intermixed composite n-Al/CuO | |
| Smith et al. | Effect of environment on iodine oxidation state and reactivity with aluminum | |
| Yisilamu et al. | Preparation of cuprous oxide nanoparticles coated with aminated cellulose for the photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol | |
| Hao et al. | Facile Preparation of AP/Cu (OH) 2 Core‐Shell Nanocomposites and Its Thermal Decomposition Behavior | |
| Dave et al. | Influence of BaZnCuO3 and BaZnCuO3/rGO on the thermal decomposition of ammonium perchlorate and 3‐nitro‐3H‐1, 2, 4‐triazol‐5‐one (NTO) | |
| Dave et al. | NiZnFe2O4: a potential catalyst for the thermal decomposition of AP and burn rate modifier for AP/HTPB based propellants | |
| Ojha et al. | Combustion characteristics of jet a-1 droplet loaded with aluminum/magnesium-decorated boron particles | |
| JP4793900B2 (ja) | 水素貯蔵材料およびその製造方法 | |
| Nair et al. | Copper Oxide/HKUST‐1 Composite Catalyst as Thermal Decomposition Modifier on Ammonium Perchlorate | |
| GB2573493A (en) | Hydrogen Generation | |
| KR101713750B1 (ko) | 수소 저장 물질 및 그의 제조 방법 | |
| EP3604213B1 (fr) | Phyllosilicates modifiés destinés à être utilisés dans des compositions de génération d'oxygène chimique solide | |
| JP4807639B2 (ja) | 水素化物複合体及び水素ガスの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190308 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |