MXPA98009743A - Un metodo para la conversion electroquimica de un material que es insoluble en un fluido en un material que es soluble en el fluido - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Un método y un reactor para la conversión electroquímica de un material (21) que es insoluble en un fluido en un material que es soluble en el fluido, dicho método comprende que un flujo de fluido pase a una zona de reacción que comprende un circuito interno consistente en:uno o más electrodos en funcionamiento (12), uno o más contraelectrodos (13), y uno o más electrolitos selectores de iones (11), y dicho circuito interno es aplicado con una diferencia de voltaje eléctrico suficiente para los procesos electroquímicos;y utilizarse de esto para remover partículas dehollín de gases de la combustión, y para remover el aceite en agua de desecho.

Description

UN MÉTODO PARA IA CONVERSIÓN ELECTROQUÍMICA DE UN MATERIAL QUE ES INSOLUBLE EN UN FLUIDO EN UN MATERIAL QUE ES SOLUBLE EN EL FLUIDO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método para la conversión electroquímica de un material que es insoluble en un fluido a un material que es soluble en el fluido; un reactor electroquímico; un electrolito selector de iones, un electrodo y un electrolito selector de iones mezclado, y material de electrodo para su uso cuando se lleva a cabo el método y para el uso en el reactor electroquímico, y utilización del método y para el uso del reactor para la remoción de partículas de hollín de gases de la combustión aceite en agua de desecho. En la actualidad, los métodos para la remoción de, por ejemplo, partículas de hollín de gases de la combustión, como gases de escape de motores diesel, tienen lugar por combustión, que típicamente se base en un proceso de combustión puramente químico/catalítico de las partículas de hollín que esta reunidas en filtros especíales. Una desventaja de los procesos químicos/catalíticos es que no proceden a velocidad, suficientemente alta a temperaturas inferiores a 400 °C, que es mayor que la temperatura típica de alrededor de 300 °C que se puede obtener normalmente en el sistema de escape de un motor diesel grande. Los esfuerzos para lograr la mayor eficacia posible para el sistema de combustión o el motor al mismo tiempo se orientan en dirección de lograr una temperatura de gases de la combustión tan baja como sea posible. En consecuencia, las partículas de hollín y el material 3 parcialmente quemado se acumulan en el filtro, por lo cual de regenerarse periódicamente a fin de remover o quemar las partículas de hollín reunidas. La regeneración debe llevar a cabo típicamente a intervalos de unas pocas horas, es decir, varias veces durante un día de servicio de, por ejemplo, un bus. La regeneración se inicia típicamente calentando filtro con un quemador o un elemento calentador eléctrico. En el curso del período de regeneración el flujo de gas de escape debe ser desviado de la unidad filtradora, por lo que el gas de escape no se filtra. De manera alternativa, el motor puede ser detenido durante el periodo de regeneración. Una regeneración abarca, típicamente, de unos pocos minutos a 20 minutos. Como el filtro esta cargado durante el período de servicio, la contrapresión aumenta debido a la obstrucción Esto influye de manera desfavorable sobre el funcionamiento del motor. Además, existe un alto riesgo de que ocurra sobrecalentamiento de la unidad filtradora como consecuencia de la generación de calor por la combustión del carbono reunido. Esto conduce a un riesgo de fundición o craqueo debido a presiones térmicas en el material filtrador cerámico que se use más comúnmente. La EP 532.031 revela un sistema quemador basado combustible diesel para la regeneración de filtros para reunir el material particulado de los gases de escape de motores diesel. El material reunido se enciende por calentamiento mediante un quemador. El sistema tiene la desventaja de que no se puede operar de manera continua. La WO 95/02.117 revela un filtro para reunir materiales particulados de la salida de gases de un motor diesel. Este filtro se regenera calentando el cuerpo del filtro eléctricamente a la temperatura de ignición del hollín reunido De manera alternativa, puede utilizarse un quemador a combustible diesel para iniciar la ignición del material particulado. Este sistema no es de funcionamiento continuo ya que periódicamente se debe llevar fuera de servicio para la regeneración. La WO 94/16.204 revela un sistema filtrador para emplear fundamentalmente en la salida de gases de carretillas elevadoras y otros vehículos alimentados con diesel que no están pensados para el uso en la vía publica. La regeneración del filtro se logra en un esquema donde el aire para la combustión y la energía eléctrica para calentar la materia: reunido a su temperatura de ignición se proveen desde una fuente externa. De esta manera, el vehículo debe permanecer fuera de servicio mientras tiene lugar la regeneración. La patente estadounidense N° 4.946.609 revela un sistema donde la temperatura para la combustión catalítica se disminuye mediante el agregado de un aditivo al combustible o al aceite lubricante. De este modo, el filtro debe ser auto-limpiante a aproximadamente 300°C. No obstante, el sistema es complicado por el hecho de que debe introducirse un mecanismo de dosificación para el aditivo. Además, existe un riesgo potencialmente aumentado de obstrucción del filtro debido a los residuos del aditivo, y existe el riesgo de contaminación externa al medio ambiente debido a la liberación de aditivo. La patente estadounidense N° 4.902.487 revela un sistema filtrador donde se requiere un contenido relativamente alto de óxidos de nitrógeno en el gas de escape. Estos óxidos sirven como agente oxidante activo, por lo que puede disminuirse la temperatura mínima para la combustión catalítica de partículas de hollín. No obstante, a fin de obtener la auto-limpieza del filtro a temperaturas superiores a 275°C, se necesita una proporción adecuadamente alta entre contenido de óxidos de nitrógeno y cantidad de hollín. Así, el sistema funciona solo en sistemas con bajo contenido de hollín en el gas de escape y que estén en buen estado de mantenimiento. Además, el gas de escape se descarga con un alto contenido de óxidos de nitrógeno que resulta indeseable. La solicitud de patente estadounidense N° 4.310.406 describe un sistema donde se utiliza un granulado de carbono o similar como electrodo en la purificación electroquímica de agua de desecho, por lo que se emplea una reacción electroquímica para convertir un contaminante en solución, esencialmente iones metálicos, en un material particulado e insoluble que es reunido en el material de electrodo. El proceso opuesto, por el que se convierte un material insoluble en un material soluble, no se muestra ni sugiere. La patente alemana DE 42 36 711 Al revela un dispositivo medidor para monitorear el contenido de hollín en un gas de escape. Este dispositivo se base en una célula medidora electroquímica con un electrolito conductor de iones de óxido y electrodos de referencia metálicos o cerámicos en funcionamiento. El dispositivo mide la diferencia potencial eléctrica causada por el hollín depositado en el electrodo en funcionamiento y nada de hollín en el electrodo de referencia. El dispositivo debe calentarse a una temperatura constante. El dispositivo no convierte el hollín en un material soluble que el gas de escape remueve. El objeto de la presente invención es proporcionar un método mejorado y un aparato para la conversión de un material que es insoluble en un fluido en un material que es soluble en el fluido. En particular, el objeto es proporcionar dicho método y aparato por los cuales las partículas de hollín que contienen carbono, que son insolubles en un gas de la combustión, puedan convertirse en dióxido de carbono. Además, el objeto es, en particular, brindar dicho método y aparato, por los cuales las gotitas de aceite dispersas agua pueden convertirse en dióxido de carbono y agua. Método para la conversión electroquímica de un material que es insoluble en un fluido De acuerdo con un aspecto de la invención, estos objetos se logran proporcionando un método para la conversión electroquímica de un material que es insoluble en un fluido en un material que es soluble en el fluido, y el método se caracteriza porque comprende: (a) que un flujo del fluido sea conducido a una zona de reacción que comprende un circuito interno, que comprende, o en una forma de realización preferida consiste en: (i) uno o más electrodos en funcionamiento capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más proceso electroquímicos, que convierten el material insoluble en el material que es soluble en el fluido. (ii) uno o más contraelectrodos capaces de transferir electrones a y desde uno o más procesos electroquímicos, que contrabalancean los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento y (iii) uno o más electrolitos selectores de iones, que conducen de manera selectiva uno o más tipos de iones entre los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento y en el contraelectrodo, en dicha zona de reacción el material insoluble introducido es traído a distancia de reacción electroquímica del electrodo en funcionamiento de manera tal que los procesos electroquímicos puedan tener lugar, y dicho circuito interno a través del electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo esta conectado a una fuente de corriente externa, (b) que el circuito interno a través de la fuente de corriente externa se aplique con una diferencia de voltaje eléctrica, que es suficiente para que los procesos electroquímicos conviertan el material que es insoluble en el fluido en el material que es soluble en el fluido, y (c) que el material que es soluble en el fluido sea alejado de la zona de reacción con el fluido en movimiento. Con el método de acuerdo con la invención se logra que el material que es insoluble en el fluido participe en uno o más procesos electroquímicos, por lo cual es convertido electroquímicamente en un material que es soluble en el fluido, que seguidamente se aleja con el fluido en movimiento. Tal método cuenta con un gran número de ventajas es, por ejemplo, que la conversión puede realizarse a una temperatura más baja que en las técnicas de combustión utilizadas convencionalmente, que se evita el agregado de aditivos indeseados al material insoluble, y que se evita el agregado de óxidos de nitrógeno indeseados al fluido. Además, la conversión electroquímica de acuerdo con la invención es continua, por lo que se evitan las detenciones por servicio indeseadas que son necesarias con las técnicas conocidas para regenerar los filtros de reunión. Asimismo, resulta ventajoso que el consumo de energía de la conversión electroquímica sea bajo. Las formas de realización preferidas para el método se expresan en las reivindicaciones. El circuito interno De acuerdo con la invención, un flujo del fluido pasa a una zona de reacción, que comprende un circuito interno consistente en uno o más electrodos en funcionamiento, uno o más contraelectrodos y uno o más electrolitos selectores de iones, por lo que se logra que uno o más tipos de iones, que son producidos en el electrodo en funcionamiento o en el contraelectrodo, puedan transportarse a través del electrolito selector de iones mientras que los electrones se conducen a y/o se impulsan eléctricamente desde la fuente de corriente externa. El electrodo en funcionamiento Son ejemplos de electrodo en funcionamiento, de acuerdo con la invención, los electrodos que son capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos, que son capaces de convertir el material insoluble en un material que es soluble en el fluido. Dichos electrodos son conocidos para la persona capacitada, y pueden fabricarse por ejemplo como lo describe el "Handbooks of Batteries and Fuel Cells" Ed. : David Linden, McGraw-Hill, 1984. De acuerdo con una forma de realización, se prefiere que el electrodo en funcionamiento comprenda un material eléctricamente conductor, como un material metálico. Se prefiere en particular un material metálico que incluya metales de transición, de preferencia metales de transición que pertenezcan al grupo 8 en la tabla periódica. Particularmente, se prefiere que el material metálico se seleccione entre los metales del grupo de platino Ni, Pt, Rh y Pd, y aleaciones de los mismos, por lo que se obtiene que el electrodo en funcionamiento posea buen efecto catalítico hacia muchos tipos de oxidaciones y reducciones de reacciones electroquímicas.

De acuerdo con otra forma de realización, se prefiere que el electrodo en funcionamiento consista en un material cerámico, como por ejemplo perovskitas. Los materiales cerámicos son materiales de electrodos de bajo costo que exhiben propiedades electrocatalíticas especificas hacia reacciones especificas, y poseen buena estabilidad química en condiciones de oxidación, por lo que se logra que el electrodo en funcionamiento pueda producirse en sustancias cerámicas bien caracterizadas con propiedades especificas. En particular, se prefiere que el electrodo en funcionamiento consista en un material cerámico que comprenda una estructura de perovskita impurificada (AB03) como manganito de lantano impurificado con estroncio, cobaltita de lantano impurificada con estroncio, ferrito de lantano impurificado con estroncio o mezclas de los mismos, por lo cual se obtiene que los electrodos puedan producirse con propiedades especificas en lo que respecta a conductividad y actividad electrocatalítica hacia reacciones especificas, en particular las reacciones en las que participa el oxígeno. El electrodo en funcionamiento puede prepararse, por ejemplo, por pulvimetalúrgia de pulvimetal con un tamaño de partícula bien definido, típicamente algo mayor que un tamaño de poro promedio preferido. La compresión y sinterización se controlan durante la preparación a efectos de que la estructura final alcance una estabilidad mecánica adecuada, mientras se mantiene una porosidad preferida. El electrodo en funcionamiento también puede prepararse aplicando el pigmento preferido en forma de polvo. La aplicación puede llevarse a cabo por pintura, impresión por serigrafía u otras técnicas serigráficas. Luego de la aplicación el electrodo puede sinterizarse, por lo que el ligador y el solvente se pirolizan o queman. Mediante un control adecuado de las condiciones de sinterización se logra una estructura metálica con una porosidad preferida. En lugar de polvo metálico, también puede utilizarse polvo de óxido de metal, el que luego de la aplicación se reduce a metal fibra por calentamiento en una atmósfera que contiene hidrógeno. En lugar de poros, el electrodo en funcionamiento puede tener cavidades en forma de aberturas o agujeros a máquina, preparados de acuerdo con técnicas conocidas, como técnicas de grabado litográfico, bombardeo a chorro de agua o erosión láser. El contraelectrodo esta también provisto de cavidades adecuadas, como poros o agujeros a máquina, que permiten un flujo preferido del gas de la combustión a través de la zona de reacción. El electrodo en funcionamiento actúa como ánodo Los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento se define según el electrodo en funcionamiento actúe como ánodo o cátodo, y según que tipo o tipos de iones sean conducidos al electrodo en funcionamiento por el/los electrolito/s selector/es de iones. Cuando el electrodo en funcionamiento actúa como ánodo, tiene lugar una oxidación del material insoluble RED a un material soluble OX. En esta conversión se considera que el material insoluble esta en una forma reducida RED, que por la oxidación se oxidiza a una forma oxidizada OX. En las formas de realización preferidas de la invención, los electrolitos selectores de iones consisten en un conductor de iones de oxígeno o un conductor de iones de hidrógeno, respectivamente. En estas formas de realización se presume que la oxidación de RED a OX tiene lugar de acuerdo con las siguientes ecuaciones de reacción generales: Conductor de iones de oxígeno: RED + nO2" = OX + 2ne" Conductor de iones de hidrogeno:RED+nH20 =0X + 2ne~ + 2nH+ El electrodo en funcionamiento actúa como cátodo Cuando el electrodo en funcionamiento actúa como cátodo, tiene lugar una reducción del material insoluble OX al material soluble RED, que en las formas de realización preferidas mencionadas análogamente se presume que ocurren de acuerdo con las siguientes ecuaciones de reacción generales: Conductor de iones de oxígeno: OX + 2ne~ = RED + nO2" Conductor de iones de hidrógeno: OX + 2nH+ + 2ne" =RED + nH2 Debe notarse que la persona capacitada podrá, lógicamente, establecer ecuaciones de reacción para oxidaciones y reducciones electroquímicas análogas donde iones que no sean iones de oxígeno e iones de hidrógeno sean conducidos selectivamente entre el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo por otros electrolitos selectores de iones según los procesos electroquímicos preferidos. El contraelectrodo De acuerdo con la invención, son ejemplos de contraelectrodo aquellos electrodos que sean capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos, que contrabalancean los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento. Dichos electrodos son conocidos para la persona capacitada. Pueden ser idénticos o diferentes al electrodo en funcionamiento, y pueden consistir en los mismos materiales mencionados para el electrodo en funcionamiento. En dichos casos, el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo se designan materiales de electrodo. En una forma de realización preferida, el contraelectrodo consiste en platino, por lo que se obtiene un contraelectrodo particularmente estable química y térmicamente.

El contraelectrodo actúa como cátodo Cuando el contraelectrodo actúa como cátodo, los procesos electroquímicos en el contraelectrodo incluyen procesos por los que el contraelectrodo transfiere electrones a uno o más de los reactivos participantes. En las formas de realización preferidas, donde el electrolito selector de iones es un conductor de iones de oxígeno o un conductor de iones de hidrógeno, se presume que el oxígeno es reducido a iones de oxígeno, o reducido a agua, de acuerdo con las siguientes ecuaciones de reacción: Conductor de iones de oxígeno: n/202 + 2ne" = nO2" Conductor de iones de hidrógeno: n/202 + 2nH+ = 2ne"=nH20 El contraelectrodo actúa como ánodo Cuando el contraelectrodo actúa como ánodo, el contraelectrodo recibe electrones de uno o más de los reactivos participantes. En las formas de realización preferidas mencionadas, donde el electrolito selector de iones es un conductor de iones de oxígeno o un conductor de iones de hidrógeno, se presume que los iones de oxígeno son oxidizados a oxígeno, o el agua es oxidizada a iones de hidrógeno y oxígeno, de acuerdo con las siguientes ecuaciones de reacción: Conductor de iones de oxígeno: n02~ = n/202 + 2ne~ Conductor de iones de hidrógeno: n H20 = n/202 + 2nH+=2ne" Debe mencionarse que la persona capacitada podrá, lógicamente, establecer ecuaciones de reacción para reducciones y oxidaciones electroquímicas análogas en el contraelectrodo donde iones que no sean iones de oxígeno e iones de hidrógeno son conducidos de manera selectiva entre el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo por otros electrolitos selectores de iones según los procesos electroquímicos preferidos. El electrolito selector De acuerdo con la invención, son ejemplos de electrolito selector de iones aquellos electrolitos que conducen selectivamente uno o más tipos de iones entre los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento y en el contraelectrodo, por lo que se obtiene que los iones participantes en los procesos, como por ejemplo iones de oxígeno 02~ e iones de hidrógeno+ H como se menciono con anterioridad, puedan ser conducidos de un electrodo, donde se producen, a otro electrodo, donde se consumen. Sin considerar los iones presentes accidentalmente, es el electrolito selector de iones el que define que iones pueden tomar parte en los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo, respectivamente . Si se selecciona un electrolito selector de iones y conductor de iones de oxígeno, se presume que tiene lugar una oxidación electroquímica de carbono a dióxido de carbono en el electrodo en funcionamiento, el que actúa como ánodo, una reducción electroquímica de oxígeno a iones de oxígeno en el contraelectrodo, que actúa como cátodo, y un transporte de iones de oxígeno desde el contraelectrodo, (el cátodo) , a través del electrolito selector de iones y conductor de iones de oxígeno, al electrodo en funcionamiento (el ánodo) , donde los iones de oxígeno reaccionarán con carbono bajo liberación de electrones al ánodo de acuerdo con las siguientes ecuaciones de reacción: - con electrolito conductor de iones de oxígeno: Ánodo: C + 202- = C02 + 4e~ Cátodo: 02 + 4e" = 202 Total: C + 02 = C02 Si se selecciona un electrolito selector de iones y conductor de iones de hidrogeno, se presume que tiene lugar una oxidación electroquímica de carbono a dióxido de carbono en el electrodo en funcionamiento (el ánodo) bajo producción de iones de hidrogeno. Estos serán conducidos a través del electrolito selector de iones y conductor de iones de hidrogeno al contraelectrodo (el cátodo) , donde reaccionaran con oxígeno bajo formación de agua de acuerdo con las siguientes ecuaciones de reacción: - con electrolito conductor de iones de hidrogeno: Ánodo : C + 2h20 = C02 + 4H+ + 4e" Cátodo: 02 + 4H+ + 4e" = 2H20 Total: C + 02 = C02 En ambos casos los iones de oxígeno y los iones de hidrógeno producidos se conducen a través del electrolito selector de iones, mientras que los electrones se conducen o impulsan eléctricamente a través de un circuito eléctrico externo. Cuando se hace uso de un electrolito conductor de iones de hidrógeno, es necesario aplicar agua para mantener las reacciones. En consecuencia, si el agua no esta ya presente en el fluido es necesario agregarla. Típicamente, el agua estará presente desde el proceso de combustión de materiales que contienen carbono. Los electrolitos adecuados son conocidos para la persona capacitada, véase por ejemplo: B.C.H. Steele: Oxygen Ion Conductors and Their Technological Applications. Simposio de Iones en Estado Sólido, Conferencia E-MRS sobre Materiales Avanzados (ICAN 1991) Estrasburgo, Francia, 27-31 de mayo de 1991. Son ejemplos de electrolitos selectores de iones y conductores de iones de oxígeno, por ejemplo, los óxidos impurificados con estructura de fluorita, preferiblemente basados en dióxido de zirconio, Zr02, dióxido de cerio, Ce02, o dióxido de torio, Th02, donde la impurificación con un oxido de metal con valencias inferiores introduce vacíos en los sitios de oxígeno en la estructura reticulada. Los ejemplos específicos incluyen el dióxido de zirconio impurificado con oxido de itrio, o dióxido de cerio impurificado con oxido de gadolinio. Otros ejemplos son los óxidos impurificados basados en oxido de bismuto, Bi203, perovskitas impurificadas, en particular basadas en cerato de bario, BaCe03 y torato de bario, BaTh03. Además, pueden mencionarse los óxidos con estructura de millerita parda (A2B20) basados en metales de transición, y los metales de tierra raros. Finalmente, H.L.Tuller trace referencia a otra clase de perovskitas impurificadas, LaGa03 impurificada, en Ionic and Mixed Conductors: Materials Design and Optimization. Electroquímica a Alta Temperatura: Cerámicas y Metales, Acta de Sesiones del 17° Simposio Internacional RisO de Ciencia de los Materiales, Dinamarca, 2-6 de septiembre de 1996. Son ejemplos de electrolitos selectores de iones y conductores de iones de hidrógeno los polímeros sulfonados perfluorados, como NAFION, véase J. Kjsr et al., Solid State Ionics, 46, (1991), 164-173.

Además, pueden mencionarse los ceratos de bario y estroncio impurificados, véase por ejemplo T. Yajima, H. Iwahara, Solid State Ionics, 47, (1991), 117-124. También pueden citarse la perovskita, como el torato de bario impurificado, y la mordenita sustituida por estaño, ß'1 -alúmina, y ÑASICON. Electrolito selector mezclado y material de electrodo En una forma de realización preferida, el circuito interno consiste en uno o más electrodos en funcionamiento, uno o más contraelectrodos y uno o más electrolitos selectores de iones provistos en un material de electrodo y electrolito combinados. El material de electrodo y electrolito combinados se caracteriza porque es producido mediante un método que comprende mezclar un material de electrolito selector de iones, con un tamaño de partícula de 10-100 µm, con un material de electrodo con un tamaño de partícula de 1-10 µm, y en una proporción que permita que las partículas de material de electrodo se posicionen esencialmente en la superficie de las partículas de material de electrolito conductor de iones sin tocarse unas a otras, de manera tal que se logre una conductividad del material combinado que sea del mismo orden de magnitud que la conductividad del material de electrolito conductor de iones.

De esta forma, se logra que el material que es insoluble en el fluido pueda ser reunido y convertido en todo lugar del circuito interno, por lo cual se pueden obtener reactores electroquímicos especialmente compactos, con alta capacidad de conversión por volumen de reactor. Generalmente, el material de electrodo y de electrolito combinados contiene tanto material de electrodo que se logra un número suficiente de puntos de contacto, donde puede tener lugar la reacción electroquímica. Por lo general, el material contiene menos de 25% en volumen, ya que cantidades mayores pueden causar contacto eléctrico directo entre las partículas de material de electrodo y, por lo tanto, provocar cortocircuito electrónico en el material. Se prefiere que el material contenga 3-15% en volumen del material de electrodo, por lo que se logra que el material de electrodo se ubique como partículas discretas en la superficie de las partículas de material de electrolito, y que no exista contacto eléctrico entre las partículas de material de electrodo. Tal contacto eléctrico directo ocasionaría un cortocircuito eléctrico entre las partículas de electrodo Y evitaría que tuvieran lugar las reacciones electroquímicas . Son ejemplos de material de electrolito y electrodo combinados aquellos materiales que tengan cavidades abiertas de un tamaño que permita que el material insoluble ingrese en ellas. Se prefiere que las cavidades tengan un tamaño de 10-100 µm. Materiales con tamaño de poro decreciente En una forma de realización particularmente preferida, el material de electrolito y electrodo combinados, en la dirección de una de sus extensiones, tiene un tamaño de poro decreciente de 100 µm - 10 µm, por lo que se obtiene que tanto las partículas liquidas y sólidas grandes del material insoluble como las partículas medianas y pequeñas puedan convertirse efectivamente y al mismo tiempo en la misma dirección de movimiento del fluido. Por ejemplo, al orientar el material con tamaño de poro decreciente en la dirección de movimiento del fluido, las partículas grandes se convertirán primero en los poros grandes, y posteriormente las partículas medianas y pequeñas se convertirán en los poros más pequeños subsiguientes. Los materiales con tamaño de poro decreciente pueden producirse en formas conocidas para la persona capacitada, tales como, por ejemplo, mediante la construcción de una estructura en capes con saltos graduales o transiciones suaves en el tamaño del poro. Electrolito selector de ion absorbido en un material inerte o unido en un gel Un ejemplo de electrolito selector de iones es un electrolito liquido absorbido en un material poroso e inerte, dicho electrolito liquido es capaz de conducir selectivamente los iones preferidos, o un electrolito en forma de gel con la estructura de poro y forma física preferidas. La distancia de reacción electroquímica De acuerdo con la invención, el material insoluble introducido es traído a distancia de reacción electroquímica del electrodo en funcionamiento, en modo tal que puedan tener lugar las reacciones electroquímicas. Así se asegura que el material insoluble pueda ser convertido de acuerdo con los procesos electroquímicos preferidos si se provee a los procesos suficiente energía en forma de un potencial eléctrico suficiente en el electrodo en funcionamiento. De acuerdo con la invención, la "distancia de reacción electroquímica" significa la distancia dentro de la cual la transferencia de electrones y iones entre el electrodo en funcionamiento y el material insoluble, y entre el electrolito selector de iones y el material insoluble, respectivamente, brinda una proporción de reacción adecuada de la/s reacción/es electroquímica/s preferida/s. Una distancia de reacción electroquímica típica, que brinda una proporción de reacción adecuada, es la distancia inferior a 10 µm, preferentemente 1-10 µm, por lo que se logran proporciones de conversión de 1-10 mg de carbono por seg. por m2 de área de reactor, es decir, el área de electrodo en funcionamiento macroscópica expuesta. Típicamente, el área de reactor es menor que el área porosa total de electrodo en funcionamiento. Cavidades abiertas Se prefiere que la zona de reacción comprenda una o más cavidades abiertas que comprendan una o más delimitaciones cerradas y una o más aberturas, dichas aberturas se comunican con el fluido, por lo cual se logra que el material que es insoluble en el fluido pueda ingresar a las cavidades, dentro de las cuales es atrapado y convertido. De preferencia, las delimitaciones cerradas de la cavidad consisten en uno o más materiales de electrodo, uno o más materiales de electrolito selector de iones o combinaciones de los mismos, y son ejemplos de materiales de electrodo tanto el material de electrodo en funcionamiento como el material de contraelectrodo, por lo que puede obtenerse una transferencia de iones especialmente efectiva del electrolito selector de iones a la cavidad, donde tiene lugar la conversión electroquímica. En una forma de realización particularmente preferida, las delimitaciones cerradas de la cavidad consisten en material de electrodo y electrolito selector de iones combinados.

En general, pueden proporcionarse cavidades abiertas en un modo conocido per se para la persona capacitada. Los ejemplos incluyen la preparación mecánica, química u óptica de redes, perforaciones, poros u otras aberturas con superficies suaves o irregulares. Pero también pueden ser posibles otras formas de preparación. En lo que respecta a métodos de preparación química, puede hacerse mención especial a la sinterización controlada como lo describe R.J. Brook (ed.) en "Concise Encyclopaedia of Advanced Ceramic Materials", Pergamon Press, Series sobre: Advances in Material Science and Engineering, 1991. La sinterización controlada puede utilizarse en la fabricación de estructuras tanto metálicas (pulvimetalúrgia) como cerámicas. El parámetro más importante es el tamaño de partícula del polvo bruto. Cuanto mayor sea el tamaño de partícula, mayor será el tamaño del poro en la estructura final. Además, se emplea la temperatura de sinterización como parámetro de control. Normalmente, esta dirigida a alcanzar una estructura densa y libre de poros por medio de sinterización; pero utilizando polvo bruto con un tamaño de partícula comparativamente grande, por ejemplo, obtenido mediante precalentamiento del polvo a una temperatura cercana a la temperatura de sinterización normal (calcinación) , puede obtenerse que el polvo no sinterice hasta lograr una estructura densa, sino que deje poros en la estructura. Dentro de amplios limites, el poro puede controlarse no solo según el tamaño de partícula sino también por medio de las condiciones de sinterización, ya que la disminución de la temperatura de sinterización y el tiempo de sinterización, en general, aumentaran la porosidad. Finalmente, la porosidad puede verse afectada por el agregado de un formador de poro, es decir, un aditivo que se agrega mientras se da forma a la estructura cerámica, pero que se evapora o quema durante la sinterización y, así, deja poros en la estructura. Como un formador de poro adecuado, puede hacerse uso de materiales orgánicos tales como cera, polímeros, materiales fibrosos u otros materiales. El tamaño y número de las cavidades El tamaño y número de las cavidades puede elegirse en una manera conocida per se para la persona capacitada; el tamaño de las cavidades se selecciona de forma tal que las partículas que tengan un tamaño preferido sean atrapadas en las cavidades, y el número de cavidades se selecciona de modo tal que se obtenga un área de superficie del electrodo preferida y, en consecuencia, una capacidad de conversión preferida de la zona de reacción. En general, las cavidades abiertas poseen un tamaño que permite que el material que es insoluble en el fluido ingrese en ellas. Desde una vista promedio, corresponde que el tamaño promedio de la cavidad sea algo mayor o del mismo orden de magnitud que el diámetro de partícula medio del material insoluble. El tamaño de las cavidades esta típicamente entre 10-100 µm, por lo que se logra que el fluido pase por, y opcionalmente, a través de las cavidades, mientras que el material que es insoluble en el fluido es atrapado, a fin de que pueda convertirse. El atrapamiento del material que es insoluble en el fluido, por ejemplo, tiene lugar por adsorción del material insoluble en las paredes de la cavidad por lo que, en particular, las partículas que tengan un tamaño significativamente menor que aquel de la abertura pueda ser atrapadas y convertidas. El atrapamiento puede también efectuarse debido a que el tamaño de las aberturas disminuye tanto continua como discontinuamente, por ejemplo al apilar varios materiales de electrodo uno a continuación del otro de forma tal que el material insoluble sea atrapado en las aberturas mientras el fluido sigue fluyendo. Para la conversión electroquímica de las partículas de hollín del gas de escape diesel, se prefiere que el tamaño de la cavidad este entre 1-50 µm, de preferencia 1-10 µm. El circuito externo De acuerdo con la invención, el circuito interno es acoplado, a través del electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo, a una fuente de corriente externa, permitiendo así el intercambio de electrones entre la fuente de corriente y el circuito interno. Son ejemplos de fuente de corriente aquellas fuentes de corriente conocidas para la persona capacitada, por ejemplo fuentes de corriente estándar que se controlan y regulan de manera tal que sean capaces de brindar un voltaje predefinido y de mantener este voltaje constante, aún si el nivel de corriente cambia ampliamente. Se prefiere que el circuito externo sea capaz de originar intercambio de electrones entre la fuente de corriente y el circuito interno a través de conductores, pero el intercambio inductivo es también una posibilidad. La fuente de corriente puede ser una fuente de corriente continua o una fuente de corriente alterna. En una forma de realización, el intercambio de electrones entre la fuente de corriente y el circuito interno tiene lugar en una dirección de corriente, por lo que se obtiene que el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo tengan una polaridad constante, y que en todo momento actúen como ánodo o cátodo. En consecuencia, pueden ocurrir diferentes reacciones electroquímicas en los dos electrodos, cuyas condiciones es posible optimizar.

En otra forma de realización, el intercambio de electrones entre la fuente de corriente y el circuito interno tiene lugar en direcciones de corriente alternadas, por lo que se obtiene que el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo cambien sus polaridades con la misma frecuencia que la fuente de corriente y, así, actúen alternadamente como ánodo y cátodo. Por lo tanto, la conversión electroquímica podrá ocurrir en los dos electrodos y puede aumentarse el área efectiva del electrodo en funcionamiento para la conversión electroquímica del material que es insoluble en el fluido. En esta forma de realización, se prefiere que el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo sean idénticos. Cuando se hace uso de una fuente de corriente alterna, la frecuencia esta típicamente entre 1 y 1000 Hz, de preferencia entre 10 y 100 Hz, por lo cual se logra que no ocurran polarizaciones o cambios permanentes, que reducirían la eficacia de los electrodos con el tiempo. Diferencia de voltaje eléctrico aplicado De acuerdo con la invención, el circuito interno se aplica a través de la fuente de corriente externa con una diferencia de voltaje que es suficiente para que los procesos electroquímicos conviertan el material que es insoluble en el fluido en el material que es soluble en el fluido.

De acuerdo con la invención, una "diferencia de voltaje suficiente" significa un voltaje que exceda la suma del potencial electroquímico para la reacción electroquímica preferida más un posible sobrevoltaje, que es necesario para superar una resistencia de polarización correspondiente a la energía de activación para la reacción. Para un circuito interno que comprende una estructura en capas de un electrodo en funcionamiento, un electrolito selector de iones y un contraelectrodo, se prefiere que el voltaje este entre 1 y 25 voltios, de preferencia entre 1 y 5 voltios. Para un circuito interno que comprende un material de electrodo y electrolito selector de iones combinados, se prefiere que el voltaje este entre 5 y 500 voltios, preferiblemente entre 10 y 100 voltios. La corriente depende del tamaño de la zona de reacción. Esta típicamente entre 1 y 1000 mA/cm2 de área de zona de reacción, de preferencia entre 10 y 100 mA/cm2 El material que es insoluble en el fluido en movimiento Son ejemplos del material que es insoluble en el fluido en movimiento, y del fluido en movimiento, uno o más sistemas bifase donde una fase reúne el fluido en forma de un gas o un líquido, y donde la otra fase reúne un material, en forma de un sólido o un líquido, que es insoluble en el fluido en movimiento.

Se prefiere que el sistema bifase se seleccione entre líquido-en-gas, como aerosoles, y nubes de aceite-en-aire, sólido-en-gas, como humo consistente en polvo-en-aire que contiene carbono, o mezclas de estos; sólido-en-líquido, como suspensiones de material-en-agua que contengan carbono, y líquido-en-líquido como emulsiones. En una forma de realización especial, el material que es insoluble en el fluido consiste en hollín, y el fluido consiste en el gas de escape de un motor de combustión interno. En otra forma de realización especial, el material que es insoluble en el fluido consiste en aceite, y el fluido consiste en agua de desecho. El fluido Son ejemplos del fluido aquellos fluidos que actúan como portadores inertes del material insoluble, o los mismos que contengan, además, completamente o en parte sustancias que puedan convertirse electroquímicamente, como hidrocarburos gaseosos, por ejemplo: hidrocarburos no quemados de motores de combustión interna. Temperatura La conversión electroquímica puede realizarse dentro de una gama de temperaturas muy amplia. En general, la proporción de reacción aumenta al aumentar la temperatura, por cuyo motivo una temperatura alta será ventajosa. No obstante, muchas reacciones electroquímicas podrán proceder en suficiente proporción ya a temperatura ambiente. Cuando se emplea como electrolito selector de iones un conductor de iones de oxígeno de un material cerámico, la gama de temperaturas utilizables se verá limitada por la conductividad de iones del material electrolítico. Por esta razón, la conductividad de iones aumenta de manera importante con la temperatura. Esto significa que el límite inferior para reactores basados en, por ejemplo, óxido de cerio impurificado será típicamente de alrededor de 200 °C, y la conductividad esta 10-4 y 10-5 s/cm. A temperaturas superiores a aproximadamente 800 °C, se induce una conductividad electrónica significativa, que actuara como un cortocircuito del reactor y, así, reducirá de manera importante la eficacia de la conversión electroquímica. Al seleccionar otros tipos de electrolitos selectores de iones, son posibles temperaturas tanto superiores como inferiores. Rango de presión La presión utilizada en el reactor puede encontrarse dentro de límites amplios. Las conversiones que se muestran en los ejemplos se realizaron a presión gaseosa y líquida cercana a la presión atmosférica. De todos modos, nada impide el empleo de una presión superior o inferior.

Al remover las partículas de hollín del gas de escape de un motor diesel, la contrapresión sobre el circuito interno no debe exceder los 30 mbar, aproximadamente, ya que una contrapresión superior ejercerá una influencia negativa sobre el desempeño del motor. Puesta en marcha La conversión electroquímica se puede comenzar inmediatamente conectando el voltaje en modo simultáneo con la introducción del fluido que se comienza. De esta manera, no se trata realmente de un proceso de puesta en marcha. En algunos casos, sin embargo, la actividad no alcanzara nivel completo hasta que la temperatura del reactor haya alcanzado la misma temperatura que el líquido en flujo. Reactor electroquímico para la conversión de un material que es insoluble en un fluido En otro aspecto de la invención, los objetos de la invención se logran proporcionando un reactor electroquímico para la conversión de un material que es insoluble en un fluido en un material que es soluble en el fluido, y dicho reactor se caracteriza porque comprende: una cámara de reacción con una entrada para la introducción de un fluido, y una salida para descargar el fluido introducido, en dicha cámara de reacción se sitúa una sección de reacción que comprende un circuito interno que comprende o, en una forma de realización preferida, consiste en: (a) uno o más electrodos en funcionamiento capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos, que convierten el material insoluble en un material que es soluble en el fluido, (b) uno o más contraelectrodos capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos, que contrabalancean los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento, y (c) uno o más electrolitos selectores de iones que conducen selectivamente uno o más tipos de iones entre los procesos electroquímicos al electrodo en funcionamiento y en el contraelectrodo, en la cual la sección de reacción el material insoluble es introducido en una o más aberturas y a través de ir a cavidades de tales electrodos y electrolitos y hacia adentro de una distancia de reacción electroquímica del electrodo en funcionamiento, de manera tal que los procesos electroquímicos puedan proceder, y dicho circuito interno a través del electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo se acopla a una fuente de corriente externa. Las formas de realización preferidas de construcción del reactor se expresan en las reivindicaciones.

Otras ventajas Según el método y el reactor, de acuerdo con la invención, se obtienen otras ventajas sobre el arte previo. Por ejemplo, el reactor para remover partículas de hollín de gases de la combustión es auto-limpiante a temperaturas superiores a 250°C aproximadamente; no se requiere agregado de aditivos potencialmente perjudiciales y elevadores del costo al combustible o aceite lubricante, y el reactor opera independientemente del contenido de óxidos de nitrógeno en el gas de la combustión. De manera similar, el reactor podrá funcionar dentro de limites muy amplios de contenido de hollín y tamaño de las partículas de hollín. Además, el reactor no necesita ser quitado de servicio periódicamente para la regeneración. La temperatura en el filtro es comparativamente constante. Sólo variará levemente con la temperatura del gas de la combustión introducido, pero no alcanzara niveles altos y potencialmente peligrosos causados por un ciclo de regeneración. La caída de presión sobre el reactor es también constantemente baja y no aumenta debido a la acumulación de partículas de hollín. Otra ventaja es que la conversión electroquímica comienza cuando se introduce un gas de la combustión al mismo tiempo que se enciende la corriente. De esta manera, no se necesita recalentar primero el reactor a fin de que funcione.

El reactor no necesita mantenimiento en el sentido de que el material en las cavidades que puede provocar obstrucción, con el tiempo, será convertido y arrastrado con el fluido. Es una ventaja, también, que el reactor pueda construirse como un reactor compacto comparativamente pequeño, ya que no se necesita lugar y capacidad de filtro para el hollín acumulado. Esto da como resultado menor consumo de material y, consecuentemente, un reactor más económico. El tamaño físico menor también hace que sea más fácil ubicar el reactor en el sistema de escape para el gas de la combustión en un sistema existente, por ejemplo en el sistema de escape de un vehículo que funciona a diesel. También es una ventaja que puedan convertirse otras sustancias convertibles electroquímicamente disueltas en el fluido. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se explica con mayor detalle en la siguiente referencia que se hace a los dibujos, donde: La Figura 1 muestra un corte transversal esquemático de una forma de realización de un reactor electroquímico de acuerdo con la invención, La Figura 2 muestra una vista ampliada de la sección rectangular II que se muestra en la Figura 1, La Figura 3 muestra una vista ampliada de la sección circular III que se muestra en la Figura 2, Las Figuras 4, 5 y 6 muestran formas de realización alternativas esquemáticas del electrodo en funcionamiento y el electrolito selector de iones, La Figura 7 muestra una representación esquemática de una forma de realización del circuito interno que comprende un material poroso de electrodo y de electrolito selector de iones combinados, La Figura 8 muestra una representación esquemática de una forma de realización del circuito interno que se muestra en la Figura 7, donde el material poroso de electrodo y de electrolito selector de iones combinados es llevado por un portador inerte poroso, La Figura 9 muestra una microfotografía tomada con un microscopio electrónico con barrido de un reactor electroquímico construido de acuerdo con el principio que se muestra en la Figura 7, La Figura 10 muestra una representación esquemática de una forma de realización del circuito interno, donde la sección de reacción esta construida en una estructura en capas que consiste en 3 capas, cada una con la estructura que se muestra en la Figura 7, Figura 11 muestra la generación medida de dióxido de carbono como función del voltaje directo aplicado sobre un circuito interno correspondiente a aquel que se muestra en la Figura 4, Figura 12 muestra la generación medida de dióxido de carbono como función del voltaje directo aplicado sobre un circuito interno correspondiente a aquel que se muestra en la Figura 7, La Figura 13 muestra el esquema de conductores de plata para el contacto de los dos circuitos internos equivalentes a aquel que se muestra en la Figura 7, La Figura 14 muestra la generación medida de dióxido de carbono como una función del voltaje CA aplicado sobre uno de los circuitos internos que se muestran en la Figura 13; y La Figura 15 muestra la generación medida de dióxido de carbono como una función del voltaje CA aplicado sobre el otro circuito interno que se muestran en la Figura 13. La Figura 1 muestra un corte transversal esquemático de una forma de realización de un reactor electroquímico acorde con la invención. El reactor electroquímico comprende una cámara de reacción 50, que puede estar hecha de lamina metálica o similar. La cámara esta provista de una entrada 20 para introducir un fluido que contiene un material 21 que es insoluble en el fluido. La cámara, además, esta provista de una salida 40 pared descarga del fluido que contiene el material convertido. En la cámara de reacción se sitúa un circuito interno, que esta suspendido aislado eléctricamente de la cámara mediante suspensiones aislantes 53, que al mismo tiempo cierran el flujo del fluido. El circuito interno consiste en un electrodo en funcionamiento 12, un contraelectrodo 13 y un electrolito 11 selector de iones, en estado s61ido, que es capaz de conducir iones selectivamente entre el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo. Un gas de escape de un motor de combustión interna y el material que contiene carbono no quemado, primariamente en forma de partículas de hollín 21, en el gas de escape, pasan al reactor a través de la entrada 20 (que se muestra por la flecha superior) , donde luego el gas de escape y el material convertido son alejados a través de la salida 40. El electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo En la forma de realización que se muestra, el electrodo en funcionamiento 12 y el contraelectrodo 13 son diferentes, pero pueden ser idénticos. El electrodo en funcionamiento consiste en una cape metálica porosa de 0,05-1 mm de espesor con un número de poros y tamaños de poros que aseguren un área superficial suficientemente grande y que permitan el paso de partículas con el tamaño preferido. A través de microscopía electrónica con barrido, el electrodo en funcionamiento típicamente tenia un tamaño de poro de 20-40 ~m y una densidad de poro de 1000 poros por cm2 de área de electCVv.rodo en funcionamiento. El electrolito selector de iones El electrolito selector de iones es un conductor de iones de oxígeno poroso, en estado sólido, de oxido de cerio impurificado con 20% de oxido de gadolinio suministrado por Seattle Speciality Ceramics, Seattle, USA (ahora: Praxair Specialty Ceramics) . El material se calcino a 1550°C durante 3 horas, lo que dio como resultado un tamaño de partícula de 5-10 µm, que luego de compresión y sinterización a 1500°C resultó en un tamaño de poro de 1-10 µm. En una forma de realización alternativa, que no se explica en mayor detalle en la presente, el electrolito selector de iones era un conductor de iones de hidrogeno, en estado sólido, de perfluoropolímero sulfonado suministrado bajo la marca de fabrica Nafion ® por la compañía DuPont y con un tamaño de poro de 1-10 µm. Fuente de corriente externa En la forma de realización que se muestra, el circuito interno se conecta a través de los conductores 301 y 302 a una fuente de corriente 30, que puede ser tanto una fuente de corriente continua o una fuente de corriente alterna. Los conductores 301 y 302 son llevados a través de la pared de la cámara mediante los pasos de alimentación aislados 51 y 52. En la forma de realización revelada en la presente, la fuente de corriente es una fuente de corriente continua, donde el electrodo en funcionamiento actúa como un ánodo positivo y el contraelectrodo es un cátodo negativo. Si la fuente de corriente es una fuente de corriente alterna, el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo serán idénticos en principio y actuaran alternadamente como ánodo y cátodo con una frecuencia correspondiente a la frecuencia de la corriente alterna. Las reacciones electroquímicas serán las mismas que cuando la fuente de corriente es una fuente de corriente continua. La diferencia de voltaje sobre el electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo se selecciona de manera tal que exista suficiente energía de activación para que tengan lugar los procesos electroquímicos preferidos. Para un reactor electroquímico, la conversión de partículas de hollín en un gas de la combustión de la estructura en capas muestra que la diferencia de voltaje es generalmente superior a 1 voltio, típicamente 5 voltios, para obtener una proporción de conversión satisfactoria. En marcha y operación El reactor se pone en marcha introduciendo el gas de la combustión en la entrada 20 y aplicando al mismo tiempo un voltaje de 5 voltios sobre el electrodo en funcionamiento 12 y el contraelectrodo 13. No se requiere que la temperatura del reactor haya sido previamente elevada a, por ejemplo, 250300°C, aunque esto sería, naturalmente, una ventaja a fin de alcanzar las proporciones de conversión más altas posibles desde el comienzo. En operación, el gas de la combustión pasa continuamente a la entrada 20. El gas de la combustión pasa a través de la abertura 14 en el electrodo en funcionamiento poroso, por lo que las partículas de hollín 21 que son insolubles en el gas de la combustión, en el área donde el electrodo en funcionamiento y el electrolito selector de iones se tocan, son traídas a distancia de reacción electroquímica del electrodo en funcionamiento. Dentro de esta distancia, las partículas de hollín reaccionan con iones de oxígeno, que son proporcionados por el electrolito selector de iones, y los electrones en exceso se transfieren al electrodo en funcionamiento. Al participar en uno o más procesos electroquímicos en uno o más pasos del proceso, las partículas de hollín son convertidas a dióxido de carbono. Tiempo de permanencia y tamaño de cavidad A fin de obtener un tiempo de permanencia adecuado de las partículas de hollín en la zona de reacción, el tamaño de las cavidades en el electrolito selector de iones se selecciona de manera tal que se logre una retención adecuada de las partículas de hollín que pasan a través de las aberturas en el electrodo en funcionamiento al electrolito. La proporción de conversión preferida para la distribución de un tamaño de partícula dado se logra seleccionando el número y tamaño de las cavidades en el electrodo en funcionamiento de manera tal que se obtenga un área superficial adecuadamente grande en la zona de reacción donde las partículas de hollín pueden intercambiar electrones con el electrodo en funcionamiento, y donde pueden reaccionar con los iones preferidos que proporciona el electrolito selector de iones. A fin de poder alcanzar una proporción de conversión suficiente, puede resultar ventajoso establecer más circuitos internos en serie o paralelos. Luego del paso del circuito interno, las partículas de hollín insolubles se convierten en dióxido de carbono, que deja al reactor con el gas de la combustión 40. Detalles de los electrodos en funcionamiento La Figura 2 muestra una vista ampliada de la sección rectangular II que se muestra en la Figura 1. Las partículas de hollín 21 de un tamaño adecuado ingresan en los poros 14 en el electrodo en funcionamiento 12, donde son detenidas por los poros más pequeños 15 en el electrolito 11. El gas de la combustión pasa sin obstáculos a través de los poros en la dirección indicada por la flecha tanto en el electrodo en funcionamiento como en el electrolito selector de iones. Las partículas de hollín 21, que están dentro de la distancia de reacción del electrodo en funcionamiento, son convertidas con iones de oxígeno, proporcionados por el electrolito selector de iones 11, bajo conversión a dióxido de carbono, que es alejado con el fluido en movimiento. Las partículas de hollín que tienen un tamaño mayor que el tamaño del poro en el electrodo en funcionamiento no pueden ingresar al electrodo en funcionamiento y, por lo tanto, no se convertirán electroquímicamente. La Figura 3 muestra una vista ampliada de la sección circular III que se muestra en la Figura 2. una partícula de hollín 21 se sitúa en un poro 14 del electrodo en funcionamiento 12, que toca al electrolito selector de iones 13, por lo que la partícula de hollín 21 es "atrapada" dentro de una cavidad abierta, la delimitación abierta de la cual se comunica con el gas de la combustión. La partícula de hollín, de esta forma, puede convertirse electroquímicamente por intercambio de electrones con el electrodo en funcionamiento 12, iones de oxígeno con el electrolito 11 y dióxido de carbono con el gas de la combustión dentro y fuera de la cavidad. Si el contenido de oxígeno en el gas de la combustión fuese muy bajo, podrá ser necesario agregar aire extra, por ejemplo a través de un canal lateral en la cámara (que no se muestra) . De manera análoga, pueden agregarse agua extra u otros reactivos que originalmente no es tan presentes en cantidades suficientes en el fluido. Modalidades alternativas del circuito interno Las Figuras 4, 5 y 6 muestran esquemáticamente formas de realización alternativas del electrodo en funcionamiento y el electrolito selector de iones. La Figura 4 muestra una forma de realización donde el electrodo en funcionamiento 12 así como el electrolito selector de iones 11 tienen aberturas para conducir al fluido en forma de poros 14 y 15, que tienen delimitaciones irregulares en lugar de los canales comparativamente rectos que se muestran en la Figura 2. Las Figuras 5 y 6 muestran dos formas de realización alternativas del electrodo en funcionamiento y el electrolito selector de iones, donde las delimitaciones de las cavidades son irregulares y rectas respectivamente. De este modo, esta dentro del alcance de la invención que se seleccionen las configuraciones de las cavidades que sean más expedientes. Electrolito selector de iones y material de electrodo La Figura 7 muestra una vista esquemática de una forma de realización del circuito interno que comprende un material poroso de electrodo y de electrolito selector de iones combinados.

El circuito interno esta construido con partículas comparativamente grandes del electrolito conductor de iones 11 combinadas con partículas comparativamente pequeñas del material de electrodo en funcionamiento 12 y el material del contraelectrodo 13, que en la presente se muestran como idénticos. En principio, el material de electrodo y del electrolito selector de iones combinado funciona como una pila de pequeños reactores electroquímicos que están conectados eléctricamente en serie y paralelamente, y donde las partículas del electrodo en funcionamiento 12 para un reactor pequeño al mismo tiempo actuaran como partículas del contraelectrodo 13 para otro reactor pequeño. Las partículas de hollín 21 son atrapadas en las cavidades 14 en la estructura porosa, donde son convertidas electroquímicamente como se describe en la explicación de la Figura 3. El gas de la combustión y las partículas de hollín convertidas, que son el producto de la conversión electroquímica, pueden pasar a través de los poros en la estructura combinada. La Figura 8 muestra una vista esquemática de una forma de realización del circuito interno, que se muestra en la Figura 7, donde el material poroso de electrodo y de electrolito selector de iones combinados se soporta en un portador inerte y poroso 16 con aberturas o canales 161 a través de los cuales el fluido puede ser alejado. El material portador poroso permite que el fluido pase, mientras retiene el material insoluble 21 que, de esta forma, puede convertirse electroquímicamente en material soluble en la parte reactive del reactor. La Figura 9 muestra una microfotografía, tomada en un microscopio electrónico con barrido, de un reactor electroquímico construido de acuerdo con el principio expuesto en la Figura 7. Como material de electrolito selector de iones, se utilizó óxido de cerio impurificado con 20% atómico de óxido de gadolinio (CGO) , que es un conductor de iones de oxígeno, y como material de electrodo se utiliza manganita de lantano impurificada con 20% atómico de óxido de estroncio (LSM) . La Figura 10 muestra una vista esquemática de una forma de realización del circuito interno, donde la sección de reacción esta construida con una estructura en capas de tres capas, cada una con la estructura que se describe en la Figura 7. En la cape inferior 17, el tamaño de poro promedio es tan pequeño que las partículas más pequeñas del material insoluble son atrapadas y convertidas electroquímicamente. La capa intermedia 18 tiene un tamaño de poro algo mayor, que permite que las partículas menores 21 ingresen a la estructura mientras se atrapa a las partículas más grandes Las partículas mayores se convierten en la capa superior 19, que tiene un tamaño de poro grande. Tal estructura en capas puede construirse utilizando polvos brutos con diferentes tamaños de partícula en las varias capes. Cuando se selecciona un tamaño de partícula mayor en el material bruto, el tamaño del poro en la estructura final aumenta. La estructura en capes del circuito interno puede estar compuesta por menos o más de tres capas. EJEMPLOS Ejemplo 1 Reactor electroquímico con circuito interno construido como estructura emparedada de electrodo en funcionamiento, electrolito selector de iones y contraelectrodo . A fin de ilustrar la invención, se produjo un electrolito selector de iones de óxido de cerio impurificado con 20% atómico de óxido de gadolinio (en adelante, designado CGO) de Seattle Specialty Ceramics, Seattle, USA (ahora: Praxair Specialty Ceramics) . El tamaño de partícula del polvo fue ajustada mediante tratamiento de calor a 1550°C durante 3 horas, por lo cual se obtuvo un tamaño de partícula promedio del polvo de 5-10 µm. La medición del tamaño de partícula se efectuó por microscopía electrónica con barrido. El polvo fue comprimido hasta formar un plato con un espesor de 1,5 mm a 100 MPa y se sinterizó a 1500°C durante una hora. El electrolito selector de iones poroso así obtenido fue provisto con electrodos de platino poroso pintando con un pincel con una pasta de platino suministrada bajo la marca de fábrica Demetron® M8005, Degussa, Alemania, después de lo cual el electrolito selector de iones con electrodos se sinterizó a 800°C durante una hora. El tamaño de poro de ambos electrodos y del electrolito selector de iones era 0,5-5 µm. El circuito interno así construido fue provisto con conductores en los electrodos, conectados a una fuente de corriente de laboratorio de marca Dánica TPS 23A, +/- 30 V, 2A, voltaje regulado. La instalación completa se ubicó luego en un horno y se calentó a aproximadamente 300°C en un flujo gaseoso de 20% de oxígeno en nitrógeno, a lo cual se agrego negro de carbón del tipo Printex ® L suministrado por Degussa, Alemania. La Figura 11 muestra la generación medida de dióxido de carbono como función del voltaje directo aplicado sobre un circuito interno. La estructura en capes y porosa que corresponde a la estructura se muestra en la Figura 4. La información exhibida se midió con un espectrómetro de mesa en el flujo de salida, y corresponde a la salida 40 en la Figura 1, a una temperatura de horno de 300°C. Al disminuir la temperatura de horno a 250 °C, la proporción de conversión del carbono se redujo aproximadamente un 15%. Al utilizar corriente alterna en la escala de frecuencia de O a 400 Hz, se detecto un aumento leve pero no notable en la proporción de conversión, cuando se aumento la frecuencia. El aumento es mayor en la escala de frecuencia de 0 Hz (corriente continua) a aproximadamente 20 Hz, después de lo cual la proporción de conversión es casi constante. EJEMPLO 2 Reactor electroquímico con circuito interno compuesto por un material de electrodo y de electrolito selector de iones combinados. Se mezcló polvo CGO tratado con calor, producido como se describió en el ejemplo 1, con un polvo, tratado con calor en manera similar, de manganita de lantano impurificada con 20% atómico de estroncio de Seattle Specialty Ceramics, Seattle, USA (ahora: Praxair Specialty Ceramics) (en adelante designado LSM) , que había sido tratado con calor a 1200°C durante 3 horas. La mezcla de polvo, que contenía 6,5% en peso de LSM correspondiente a aproximadamente 6% en volumen, se comprimió hasta formar un plato de 100 MPa y se sinterizó a 800 °C durante una hora. Luego de la sinterización, el tamaño de poro en el material sinterizado era de 0,4-4 µm. El plato se montó en el mismo horno que se describe en el ejemplo 1, pero sin proveerle electrodos de platino, correspondiente al circuito interno que se muestra en la Figura 7. Como fuente de corriente, se utilizó un conversor de frecuencia modificada de marca Lenze de la compañía Leomotor, Dinamarca, por lo cual se podía aplicar el circuito interno con un voltaje de 1-400 voltios a una frecuencia variable de 0,1400 Hz, y un potencial de salida de 750 Watts. La Figura 12 muestra la generación medida de dióxido de carbono como función del voltaje aplicado sobre el circuito interno. Según lo esperado, se requiere un nivel de voltaje significativamente más alto sobre el circuito interno, que consiste en un material poroso de electrodo y de electrolito selector de iones combinado, que sobre un circuito interno consistente en un material de electrolito selector de iones emparedado entre un electrodo en funcionamiento y un contraelectrodo como en el ejemplo 1. También, la proporción de reacción es mayor debido al área superficial efectiva significativamente superior, donde la reacción puede proceder. En el área de frecuencia utilizada, de O a 400 Hz, se detecto un aumento leve pero no notable en la proporción de conversión, cuando la frecuencia aumenta. El aumento mayor ocurre en el área de frecuencia de 0 a aproximadamente 20 Hz, luego de lo cual la proporción de conversión es casi constante. Tanto en el ejemplo 1 como en el ejemplo 2 pudo notarse que un aumento en la proporción de conversión da como resultado un aumento en la demanda de corriente en el circuito interno. La corriente disminuye de manera importante cuando el carbono agregado se quema por completo. EJEMPLO 3 Mezcla porosa de polvo de CGO y LSM en un portador inerte Se preparó una mezcla de polvo de CGO y polvo de LSM según se describe en el ejemplo 2. La mezcla se dispersó en etanol utilizando un agente de dispersión, KD-4 de la compañía ICI, después de lo cual se depositó en un portador inerte de fibras de cuarzo no tejidas. Luego, la mezcla de polvo depositada y el portador se sinterizaron a 800°C durante 2 horas, y a continuación se colocaron en un horno como se describe en el ejemplo 1. Se obtuvieron resultados similares para la conversión de carbono y para el circuito interno, que se preparo como se describe en el ejemplo 2. EJEMPLO 4 Reactor electroquímico con circuito interno construido con un material de electrodo y de electrolito selector de iones combinados. En este ejemplo se empleo, como material de electrolito conductor de iones de óxido, óxido de cerio impurificado con 10% atómico de óxido de gadolinio (luego designado CGO-10) de Praxair Specialty Ceramics, Seattle, USA (antes: Seattle Specialty Ceramics) . El polvo CGO-10 se trato con calor a 1500°C durante 3 horas para ajustar el tamaño de partícula. El polvo CGO-10 se mezclo con 5% en peso de polvo LSM correspondiente a aproximadamente 4,5% en volumen tal como se describe en el ejemplo 2. Se comprimieron dos platos de 3 mm de espesor de la mezcla a una presión de 65 MPa y se sinterizaron a 950°C durante 3 horas. Los platos sinterizados fueron provistos de contactos para conductores de corriente pintando pasta de plata (Demetron, Leitsilber 200, Prod. N° 6200 0007) en sus superficies como se muestra en la Figura 13. En el primer plato 201, los conductores de plata 203 fueron ubicados en los extremos opuestos. En el segundo plato 202, los conductores de plata 204, fueron ubicados en un esquema intermitente, proporcionando un trayecto de la corriente significativamente más corto que aquel del primer plato 201.

Los conductores de plata se contactaron con alambre conectado a un suministro de fuerza de CA, fijado a 50 Hz y variable de 2 a 250 V (RKT-2, electrónica IMPO A/S, Odense, Dinamarca) . Los platos se probaron uno por uno en un horno como se describe en el ejemplo 2. El hollín reunido del sistema de escape de un motor diesel se agregó a la corriente gaseosa a través del reactor. La evolución de C02 se monitoreó guiando el gas de escape del reactor (equivalente a la salida 40 en la Figura 1) a través de una célula de flujo gaseoso en un espectrómetro infrared de transformación Fourier. La Figura 14 muestra la generación de dióxido de carbono como función del voltaje 50 Hz AC aplicado sobre el primer plato 201. Se observe que la generación de dióxido de carbono aumenta de manera pronunciada a un voltaje de umbral de aproximadamente 150 V. La Figura 15 muestra la generación de dióxido de carbono como una función del voltaje 50 Hz AC aplicado sobre el segundo plato 202. Se observa que la generación de dióxido de carbono aumenta de manera pronunciada a un voltaje de umbral de aproximadamente 35 V, es decir, a un voltaje inferior que el del plato 201, correspondiente al trayecto de la corriente más corto proporcionado por el esquema de conductores de plata intermitente.

EJEMPLO 5 Reactor electroquímico para la purificación de aceite en agua de desecho Se construyó un reactor el electroquímico con un circuito interno que comprende un electrolito selector y conductor de iones de hidrogeno de una membrana de sulfonato perfluorado del tipo Nafion ® de la compañía DuPont. El electrolito fue provisto con electrodos porosos pintando con pasta de platino como se describe en el ejemplo 1. Se aplicó voltaje al reactor como se expresa en el ejemplo 1. Se condujo una dispersión de 1% de aceite en agua a través del reactor, y el agua en flujo y el reactor se calentaron a aproximadamente 90°C en un horno para, así, aumentar la proporción de reacción. El agua podía pasar el reactor, mientras que las gotitas de aceite eran atrapadas y convertidas electroquímicamente a dióxido de carbono. Se presume que la conversión sigue las siguientes ecuaciones de reacción: Ánodo: CnH(2n+2) + (2n)H20 = nC02 + (6n+2)H+ + (6n+2)e~ Cátodo: 12(3n+l)02 + (6n+2)H+ + (6n+2)e~ = (3n+l)H20 Total: CnH(2n+2) + ?/2(3n+l)02 = nC02 + (n+l)H20 EJEMPLO 6 Consumo de energía en operación Para ejemplificar el consumo de energía de un reactor de acuerdo con la invención en operación, la base puede ser un motor diesel, que suministra continuamente 180 kW y produce, de manera típica, 0,3 g de hollín por kWh correspondiente a una producción de hollín m de 0,015 g/s. Suponiendo una conversión electroquímica total de esta cantidad de hollín como carbono puro, la cantidad de hollín usando la F constante de Faraday y el número de electrones n en la conversión correspondería a la siguiente corriente calculada a través del reactor: I = n * m * F/Mc = 4*0,015*96500/12 = 483 A donde Mc es el peso atómico del carbono. A un voltaje de 3 V, esto corresponde a aproximadamente 1,5 kW, lo cual es menos que 1% de la potencia de salida.

Claims (37)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para la conversión electroquímica de un material que es insoluble en un fluido en un material que es soluble en el fluido, tal método está caracterizado porque comprende: a) que un flujo del fluido sea conducido a una zona de reacción que comprende un circuito interno que se compone de : (i) uno o más electrodos en funcionamiento capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos, que convierten el material insoluble en el material que es soluble en el fluido, (ii) uno o más contraelectrodos capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos en dichos electrodos, que contrabalancean los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento, y (iii) uno o más electrolitos selectores de iones que conducen selectivamente uno o más tipos de iones entre los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento y en el contraelectrodo, en dicha zona de reacción el material insoluble introducido es traído a distancia de reacción electroquímica del electrodo en funcionamiento de manera tal que puedan tener lugar los procesos electroquímicos, y dicho circuito interno a través del electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo está conectado a una fuente de corriente externa, (b) que el circuito interno a través de la fuente de corriente externa se aplique con una diferencia de voltaje eléctrica, que es suficiente para que los procesos electroquímicos conviertan el material que es insoluble en el fluido en el material que es soluble en el fluido, y (c) que el material que es soluble en el fluido sea alejado de la zona de reacción con el fluido en movimiento.
2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la zona de reacción comprende una o más cavidades abiertas que comprenden una o más delimitaciones cerradas y una o más aberturas, dichas aberturas se comunican con el fluido.
3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque las delimitaciones cerradas de las cavidades consisten en uno o más materiales de electrodo, uno o más materiales de electrolito selector de iones o mezclas de los mismos.
4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque las delimitaciones cerradas de las cavidades consisten en un material de electrodo y de electrolito selector de iones combinado.
5. 5. El método de conformidad con las reivindicaciones 2-4, caracterizado porque las cavidades tienen un tamaño de 10-100 µm.
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los procesos electroquímicos se seleccionan entre procesos electródicos que son oxidación, reducción o una combinación de los mismos.
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el acoplamiento del circuito interno a través del electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo a la fuente de corriente externa proporciona una corriente de electrones en una dirección.
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el acoplamiento del circuito interno a través del electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo a la fuente de corriente externa proporciona una corriente de electrones en direcciones de corriente alternadas.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido comprende oxígeno.
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido comprende agua.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material que es insoluble en el fluido y el fluido consisten en uno o más sistemas bifase, donde una fase reúne al fluido en forma de un gas o de un líquido, y donde la segunda fase está constituida por un material en forma de un sólido o un líquido que es insoluble en el fluido.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los sistemas bifase son seleccionados entre líquido-en-gas, como aerosoles y nubes de aceite-en-aire, sólido-en-gas, como humo consistente en polvo material-en-aire que contiene carbono, o mezclas de los mismos; sólido-en-líquido, como suspensiones de material-en-agua que contienen carbono, y líquido-en-líquido, como emulsiones de aceite-en-agua, o mezclas de los mismos.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material que es insoluble en el fluido consiste en hollín y el fluido consiste en el gas de escape de un motor de combustión interna.
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material que es insoluble en el fluido consiste en aceite y el fluido consiste en agua de desecho.
15. 15. Un reactor electroquímico para la conversión de un material que es insoluble en el fluido en un material que es soluble en el fluido, dicho reactor comprende: una cámara de reacción con una entrada para introducir un fluido y una salida para descargar el fluido introducido, en dicha cámara de reacción se sitúa una sección de reacción que comprende un circuito interno que comprende: (a) uno o más electrodos en funcionamiento capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos, que convierten el material insoluble en un material que es soluble en el fluido, (b) uno o más contraelectrodos capaces de transferir electrones a y/o desde uno o más procesos electroquímicos en dichos electrodos, que contrabalancean los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento, y (c) uno o más electrolitos selectores de iones que conducen selectivamente uno o más tipos de iones entre los procesos electroquímicos en el electrodo en funcionamiento y en el contraelectrodo, en el cual la sección de reacción del material insoluble introducido en una o más aberturas y a través de ir hacia las cavidades de tales electrodos y electrolitos y hacia adentro de una distancia de reacción electroquímica desde el electrodo en funcionamiento, así que los procesos electroquímicos pueden proceder, y dicho circuito interno a través del electrodo en funcionamiento y el contraelectrodo esta acoplado a una fuente de corriente externa.
16. 16. El reactor de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la sección de reacción comprende una o más cavidades abiertas que comprenden una o más delimitaciones cerradas y una o más aberturas, dichas aberturas se conectan con el fluido.
17. 17. El reactor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque las delimitaciones cerradas de la cavidad consisten de uno o más materiales de electrodo, uno o más materiales de electrolito selector de iones o mezclas de los mismos.
18. 18. El reactor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque las delimitaciones cerradas de la cavidad consisten de un material de electrodo y de electrolito selector de iones mezclado.
19. 19. El reactor de conformidad con las reivindicaciones 16-18, caracterizado porque las cavidades tienen un tamaño de 10-100 µm.
20. 20. El reactor de conformidad con las reivindicaciones 15-19, caracterizado porque la fuente de corriente es una fuente de corriente directa.
21. 21. El reactor de conformidad con las reivindicaciones 15-19, caracterizado porque la fuente de corriente es una fuente de corriente alterna.
22. 22. El electrolito selector de iones para su utilización cuando se lleva a cabo el método de conformidad con las reivindicaciones 1-14, o en el reactor electroquímico de conformidad con las reivindicaciones 15-21, caracterizado porque comprende un conductor de iones en estado sólido que tienen uno o más aberturas y a través de cavidades.
23. 23. El electrolito de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el conductor de iones en estado sólido es conductor de iones de oxígeno.
24. 24. El electrolito de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el conductor de iones en estado sólido consiste en dióxido de cerio (Ce02) impurificado con oxido de gadolinio (Gd2?3) , dióxido de zirconio (Zr02) impurificado con oxido de itrio (Y203) o combinaciones de los mismos.
25. 25. El electrolito de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el conductor de iones en estado sólido es conductor de iones de hidrógeno.
26. 26. El electrolito de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el conductor de iones en estado sólido consiste de ß" alúmina.
27. 27. El electrolito de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el conductor de iones en estado sólido consiste en un perfluoropolímero sulfonado.
28. 28. El electrolito de conformidad con las reivindicaciones 22-27, caracterizado porque el conductor de iones en estado sólido que tiene cavidades abiertas con un tamaño de 10-100 µm.
29. 29. El electrodo para su utilización como electrodo en funcionamiento o contraelectrodo al llevar a cabo el método de conformidad con las reivindicaciones 1-14, o en el reactor electroquímico de conformidad con las reivindicaciones 15-21, caracterizado porque comprende un material eléctricamente conductor seleccionado entre metales o materiales cerámicos que tienen una o más aberturas y a través de cavidades.
30. 30. EL electrodo de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque tiene cavidades con un tamaño de 10-100 µm.
31. 31. El electrodo de conformidad con las reivindicaciones 29-30, caracterizado porque el material eléctricamente conductor es manganita de lantano impurificada con estroncio.
32. 32. El ion seleccionado mezclado de material de electrolito y electrodo para utilizarse como el circuito interno cuando se lleva a cabo el método de conformidad con las reivindicaciones 1-14, o el reactor electroquímico de conformidad con las reivindicaciones 15-21, caracterizado porque es producido mediante un método que comprende un ion selectivo de material electrolito con una medida de grano de 10-100 µm se mezclaron con un material de electrodo con una medida de grano de l-10µm y en porciones permitiendo que los granos de material de electrodo sean esencialmente colocados en la superficie del ion selectivo de granos de material de electrolito sin tocarse uno con otro, así que una conductibilidad eléctrica del material mezclado es obtenido, la cual es del mismo orden de magnitud como la conductibilidad del ion selectivo de material de electrolito.
33. 33. El material de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque contiene por lo menos menos de 20 vol.-%, preferiblemente de 3-15 vol.-% de material de electrodo.
34. 34. El material de conformidad con la reivindicaciones 32 ó 33, caracterizado porque el material mezclado tiene cavidades abiertas que tienen un tamaño de 10-lOOµm.
35. 35. El material de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque en la dirección de una de sus extensiones tiene un decreciente de tamaño de poro de 100-lOµm.
36. 36. El uso de un reactor electroquímico de conformidad con las reivindicaciones 15-21 un electrolito selector de iones de conformidad con las reivindicaciones 22-28, un electrodo de conformidad con las reivindicaciones 29-31, y un electrolito selector de iones mezclado y material de electrodo de conformidad con las reivindicaciones 32-35 para remover partículas de hollín de gases de combustión.
37. 37. El uso de un reactor electroquímico de conformidad con las reivindicaciones 15-21 un electrolito selector de iones de conformidad con las reivindicaciones 22-28, un electrodo de conformidad con las reivindicaciones 29-31, y un electrolito selector de iones mezclado y material de electrodo de conformidad con las reivindicaciones 32-35 para remover aceite desde el agua de desecho.