WO2013093354A1 - Use of organic compounds comprising aromatic groups and ketone or carbonyl functions for energy storage - Google Patents

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WO2013093354A1
WO2013093354A1 PCT/FR2012/053013 FR2012053013W WO2013093354A1 WO 2013093354 A1 WO2013093354 A1 WO 2013093354A1 FR 2012053013 W FR2012053013 W FR 2012053013W WO 2013093354 A1 WO2013093354 A1 WO 2013093354A1
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ketone
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organic compounds
organic compound
heat
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PCT/FR2012/053013
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Jean-Pierre Lallier
Frederick Mantisi
Guillaume Le
Original Assignee
Arkema France
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Definitions

  • the present invention relates to the use of organic compounds comprising aromatic groups and ketone or carbonyl functions for storing energy.
  • Phase change materials are materials that can latently store energy during a reversible physical state change.
  • the energy density and compactness of the energy storage elements made from these materials make them significantly more competitive than sensible heat storage materials, which store energy as a rise in temperature (unchanged). phase).
  • MCPs have the ability to absorb a certain amount of heat as they move from one physical state to another, usually during their fusion, with a moderate change in their temperature and that of their environment. restore heat by returning to their original physical state, including recrystallizing.
  • These materials are all the more interesting that the amount of heat exchanged during these phase changes, is great. In the case of a solid / liquid transition, this is expressed by their enthalpy of melting or crystallization.
  • the melting and crystallization temperatures of PCMs also determine their possible applications. Of these, one These include the cooling of food products or heat-sensitive pharmaceuticals, textile materials, motors, electronic components and circuits, or waste combustion plants.
  • MCPs are also a means of recovering the heat released or available contained in containers or equipment (such as chemical reactors, electrical or mechanical energy generators) or in "process" streams or fluids.
  • containers or equipment such as chemical reactors, electrical or mechanical energy generators
  • process streams or fluids.
  • the heat released can then be reused to provide energy for other reactions, which reduces the industrial consumption of fossil or electric energy.
  • MCPs in air conditioning (heating / cooling) cycles is also an example of an application where heat energy can be efficiently stored and then returned in the desired time and quantity.
  • MCP metal-organic chemical vapor deposition
  • a simple MCP system capable of storing (when melting ice) and returning (when crystallizing liquid water) large quantities of energy per unit water mass.
  • the water although abundant, available, not toxic, can not solve all the possible problems in heat exchange efficiency because of its limited range of use (towards 0 ° C) and problems related to the high volume expansion of the ice during of his training.
  • CMPs include paraffins and fatty acids, such as dodecanoic acid, used for air conditioning of buildings, hydrated salts such as Mn (NO 3 ) 2 .H 2 O, MnCl 2 .H 2 O, 2 S 2 O 3 .5H 2 O and CH 2 COONa .3H 2 O, and eutectic mixtures, especially of capric acid and lauric acid.
  • hydrated salts such as Mn (NO 3 ) 2 .H 2 O, MnCl 2 .H 2 O, 2 S 2 O 3 .5H 2 O and CH 2 COONa .3H 2 O
  • eutectic mixtures especially of capric acid and lauric acid.
  • These compounds generally have relatively low melting temperatures, ranging from about 15 to about 48 ° C.
  • adipic acid C 6 H 10 O 4 , 152 ° C
  • maltitol d 2 H 24 O n, 145 ° C
  • salts such as NaN0 3 (307 ° C) and KN0 3 (333 ° C).
  • organic PCMs may be flammable, have low thermal conductivity in the solid state, require large heat transfer during the freeze cycle, and have low volumetric latent heat.
  • paraffins can pose problems of supply, cost and C0 2 generation due to their fossil origin.
  • Inorganic PCMs generate significant supercooling phenomena.
  • phase transition temperatures are not constant due in particular to their hygroscopy.
  • sugar alcohols such as erythritol
  • linear fatty acids or diacids of plant origin which offer a choice of transition temperatures (from 20 to 155 ° C) and latent heat of fusion (from 140 to 240 J / g) according to their chain length, their degree of unsaturation and their acid functions, related to their crystallinity.
  • the invention relates to the use of at least one organic compound comprising at least one aromatic group and at least one ketone or carbonyl functional group for the storage of thermal energy.
  • Aromatic group is understood to mean the groups of the phenyl, naphthyl, anthracyl, phenanthryl or benzophenanthryl type, or more generally the so-called “polyaromatic” groups, which may or may not be substituted. This can be used to finely adjust the melting and crystallization temperatures
  • the phenyl or naphthyl group is the phenyl or naphthyl group and more preferably the phenyl group.
  • the aromatic groups may optionally carry any type of substituent, allowing adjustment of the melting and / or crystallization temperatures.
  • the organic compounds used in the invention contain at least one phenyl ether moiety. In another preferred form, the organic compounds contain at least one biphenyl entity.
  • the aromatic groups are linked together by at least one ketone or carbonyl function.
  • the organic compounds may contain in addition of the ketone or carbonyl function (s), an ether or thio ether function. This ether or thio ether function may be located adjacent to the ketone or carbonyl (ester or thioester) function or not.
  • the organic compounds used in the invention may also contain amide, imide, sulfone, sulfoxide, or a combination of all or parts of the above functions.
  • the organic compounds used in the invention contain at least one functional terminal group such as acid, ester, hydroxyl, nitrile, nitro, amide or ester.
  • the organic compounds used in the invention may also contain ionic groups.
  • the organic compounds used in the invention have a density greater than 1, and preferably greater than 1.2.
  • a melting temperature as measured by DSC, of between 200 and 400 ° C., more particularly between 300 and 400 ° C.
  • a crystallization temperature as measured by DSC, between 150 and 380 ° C, more particularly between 200 and 350 ° C.
  • a thermal stability up to 100 ° C. beyond the melting point.
  • a melting enthalpy as measured by DSC, of at least 100 J / g, more particularly at least 120 J / g or even at least 135 J / g, for example up to 350 J / g; boy Wut,
  • an enthalpy of crystallization as measured by DSC, of at least 80 J / g, more particularly at least 100 J / g and for example up to 350 J / g,
  • organic compounds used in the invention may respond in a nonlimiting manner to the following formulas in Table 1; the positions of the groups on the aromatic rings which may be ortho, meta or para, preferably being in the para position:
  • the organic compounds used in the invention may especially be suitable for the cooling of food products, heat-sensitive pharmaceutical products, motors, electronic components and circuits, buildings, textile materials, chemical reactors, combustion of waste, or included in solar energy storage devices.
  • the heat captured can then be restored to allow the heating of a wall such as a chemical reactor chamber or a fluid.
  • the organic compounds used in the invention can be used in a mixture, in particular to form eutectic mixtures. They may also contain various additives such as thermal stabilizers or UV, fillers, agents for limiting supercooling such as nucleating agents. Mention may in particular be made of metal oxides, silicates, carbon nanotubes and carbon fibers, metal salts, alumina, talcs, short fibers.
  • EKKE is prepared from diphenyl ether (DPE) and terephthaloyl chloride (ATC1) by a Friedel & Craft reaction with aluminum trichloride (AlCl3) in 1,2-dichlorobenzene (oDCB).
  • DPE diphenyl ether
  • ATC1 terephthaloyl chloride
  • AlCl3 aluminum trichloride
  • oDCB 1,2-dichlorobenzene
  • the medium is then filtered and rinsed on the filter with a little methanol (200 g).
  • the product is then dried in a vacuum oven at 120 ° C. overnight.
  • a sample of the solid is purified by recrystallization from N, -dimethylacetamide and the product is dried in a vacuum oven at 120 ° C overnight.
  • the sample is introduced into a drilled aluminum capsule, then is characterized on the apparatus DSC TA Q2000 cooling Intracooler with the following program under a nitrogen sweep of 50ml / min according to the standard ISO 11357: 1: stabilization at 20 ° C
  • This program from step 4 is repeated several times in order to evaluate the thermal stability during several heating cycles followed by cooling.
  • melting temperatures (Tf), melting enthalpies and recrystallization temperatures (Te) are grouped together:
  • the first firing temperature is 215.5 ° C. enthalpy
  • the terephthaloyl chloride (10.15 g) is dissolved at 50 ° C. in 50 ml of nitrobenzene under a nitrogen sweep. This solution is added slowly (in 15 minutes) to a solution of 4-phenoxynitrobenzene (21.5 g) and AlCl 3 (14.7 g) in 50 ml of nitrobenzene with stirring and under a nitrogen sweep. The reaction medium is maintained at 75 ° C. for 30 minutes and is then cooled to ambient temperature. An aqueous solution of HC1 is then added to 10% (200mL) while maintaining the temperature below 70 ° C.
  • the nitrobenzene is removed by steam distillation.
  • the medium is then filtered and washed several times with water and three times with methanol.
  • the product obtained is then recrystallized with 250 ml of N, -dimethylacetamide.
  • the product is dried in a vacuum oven at 120 ° C. overnight.
  • the measurement of the density at 23 ° C. in cyclohexane is 1.21.
  • EKKE diNitrile is prepared according to the same procedure as above starting from 4-phenoxybenzonitrile while respecting the molar ratios of all products.

Abstract

The present invention relates to the use of organic compounds comprising aromatic groups and ketone or carbonyl functions for energy storage.

Description

Utilisation de composés organiques comprenant des groupements aromatiques et des fonctions cétones ou  Use of organic compounds comprising aromatic groups and ketone functions or
carbonyles pour le stockage de l'énergie.  carbonyls for energy storage.
La présente invention se rapporte à l'utilisation de composés organiques comprenant des groupements aromatiques et des fonctions cétones ou carbonyles pour le stockage de 1 ' énergie . The present invention relates to the use of organic compounds comprising aromatic groups and ketone or carbonyl functions for storing energy.
Les matériaux à changement de phase (ou MCP) sont des matériaux capables de stocker de l'énergie de manière latente lors d'un changement d'état physique réversible. La densité énergétique et la compacité des éléments de stockage d'énergie fabriqués à partir de ces matériaux les rendent nettement plus compétitifs que les matériaux de stockage par chaleur sensible, qui stockent l'énergie sous forme d'une élévation de leur température (sans changement de phase) . Phase change materials (or MCPs) are materials that can latently store energy during a reversible physical state change. The energy density and compactness of the energy storage elements made from these materials make them significantly more competitive than sensible heat storage materials, which store energy as a rise in temperature (unchanged). phase).
Précisément, les MCP ont la capacité d'absorber une certaine quantité de chaleur lorsqu'ils passent d'un état physique à un autre, généralement lors de leur fusion, avec une modification modérée de leur température et de celle de leur environnement, et de restituer de la chaleur en reprenant leur état physique d'origine, notamment en recristallisant. Ces matériaux sont d'autant plus intéressants que la quantité de chaleur échangée pendant ces changements de phase, est grande. Dans le cas d'une transition solide/liquide, celle-ci est exprimée par leur enthalpie de fusion ou de cristallisation. Les températures de fusion et de cristallisation des MCP déterminent par ailleurs leurs applications possibles. Parmi celles-ci, on peut citer le refroidissement de produits alimentaires ou de produits pharmaceutiques sensibles à la chaleur, de matériaux textiles, de moteurs, de composants et circuits électroniques ou d'installations de combustion de déchets. A l'échelle industrielle, les MCP constituent également un moyen pour récupérer la chaleur dégagée ou disponible contenue dans des récipients ou équipements (comme des réacteurs chimiques, des générateurs d'énergie électrique ou mécanique) ou dans des courants ou fluides de « process » (par exemple des circuits de refroidissement/chauffage, des effluents) , notamment lors de certaines réactions chimiques exothermiques. La chaleur dégagée peut ensuite être réutilisée pour apporter de l'énergie à d'autres réactions, ce qui permet de réduire la consommation industrielle d'énergie fossile ou électrique. L'utilisation des MCP dans des cycles de climatisation (chauffage/refroidissement) est également un exemple d'application où l'on peut efficacement stocker de l'énergie thermique pour la restituer ensuite en temps et quantité voulus. Specifically, MCPs have the ability to absorb a certain amount of heat as they move from one physical state to another, usually during their fusion, with a moderate change in their temperature and that of their environment. restore heat by returning to their original physical state, including recrystallizing. These materials are all the more interesting that the amount of heat exchanged during these phase changes, is great. In the case of a solid / liquid transition, this is expressed by their enthalpy of melting or crystallization. The melting and crystallization temperatures of PCMs also determine their possible applications. Of these, one These include the cooling of food products or heat-sensitive pharmaceuticals, textile materials, motors, electronic components and circuits, or waste combustion plants. On an industrial scale, MCPs are also a means of recovering the heat released or available contained in containers or equipment (such as chemical reactors, electrical or mechanical energy generators) or in "process" streams or fluids. (For example cooling / heating circuits, effluents), especially during certain exothermic chemical reactions. The heat released can then be reused to provide energy for other reactions, which reduces the industrial consumption of fossil or electric energy. The use of MCPs in air conditioning (heating / cooling) cycles is also an example of an application where heat energy can be efficiently stored and then returned in the desired time and quantity.
Le matériau MCP le plus courant n'est autre que l'eau. Lors de sa transition solide/liquide (et donc implicitement liquide/solide), elle permet d'absorber ou de libérer des quantités importantes de chaleur. C'est ainsi que des bacs ou des piscines d'eau à une température proche de 0°C, libre (sous forme de mélange glace/eau liquide) ou encapsulée, par exemple dans des boules en plastique ou autres matériaux, constituent un exemple simple d'un système MCP capable de stocker (lors de la fusion de la glace) et de restituer (lors de la cristallisation de l'eau liquide) d'importantes quantités d'énergie par unité de masse d'eau. Cependant, l'eau, bien qu'abondante, disponible, pas toxique, ne peut pas résoudre tous les problèmes possibles en matière d'efficacité d'échange thermique du fait de son domaine restreint d'utilisation (vers 0°C) et des problèmes liés à la forte expansion volumique de la glace lors de sa formation. The most common MCP material is water. During its solid / liquid transition (and therefore implicitly liquid / solid), it can absorb or release significant amounts of heat. Thus, tanks or pools of water at a temperature close to 0 ° C., free (in the form of an ice / liquid water mixture) or encapsulated, for example in plastic balls or other materials, constitute an example a simple MCP system capable of storing (when melting ice) and returning (when crystallizing liquid water) large quantities of energy per unit water mass. However, the water, although abundant, available, not toxic, can not solve all the possible problems in heat exchange efficiency because of its limited range of use (towards 0 ° C) and problems related to the high volume expansion of the ice during of his training.
D' autres MCP courants comprennent les paraffines et les acides gras, tels que l'acide dodécanoïque, utilisés pour la climatisation des bâtiments, les sels hydratés tels que Mn (N03) 2.H20, MnCl2.H20, a2S203.5H20 et CH2COONa .3H20, et les mélanges eutectiques, notamment d'acide caprique et d'acide laurique. Ces composés ont généralement des températures de fusion assez basses, allant de 15 à 48°C environ. Autour de 150°C, on connaît l'acide adipique (C6H10O4, 152°C) ou le maltitol (d2H240n, 145°C) et pour des températures de fusion voisines de 300°C, on peut notamment citer des sels tels que NaN03 (307°C) et KN03 (333°C) . Ces MCP présentent toutefois de nombreux inconvénients freinant leur développement industriel. En particulier, les MCP organiques peuvent être inflammables, présenter une faible conductivité thermique à l'état solide, nécessiter d'importants transferts de chaleur durant le cycle de gel, et présenter une faible chaleur latente volumétrique . Par ailleurs, les paraffines peuvent poser des problèmes d'approvisionnement, de coût et de génération de C02 en raison de leur origine fossile. Les MCP inorganiques génèrent, de leur côté, des phénomènes de surfusion importants. En outre, leurs températures de transition de phase ne sont pas constantes du fait, notamment, de leur hygroscopie. Enfin, ils sont susceptibles d'entraîner une corrosion des métaux avec lesquels ils sont en contact, ce qui entraîne des coûts de maintenance inacceptables. Pour palier certains des inconvénients précités, il a été proposé d'utiliser des cires végétales ou animales, telles que la cire d'abeille, des alcools de sucre tels que 1 ' érythritol , et des acides ou diacides gras linéaires d'origine végétale qui offrent un choix de températures de transition (de 20 à 155°C) et de chaleur latente de fusion (de 140 à 240 J/g) en fonction de leur longueur de chaîne, de leur degré d ' insaturation et de leurs fonctions acides, liées à leur cristallinité . (voir Investigation of Phase Change Materials for Elevated Températures, J. Waschull, R. Miiller and S. Rômer, Institute for Air Conditioning and Réfrigération Dresden (ILK Dresden) , Stockton University, Energy studies, 2009) Néanmoins, les températures d'utilisation de ces composés restent modestes alors qu' il subsiste un besoin pour des MCP dont la plage de température d'utilisation est bien plus élevée, typiquement 200-350°C et qui restent stables à ces températures bien au delà le leur température de fusion. On peut sans limitation citer les applications dans le domaine du solaire thermodynamique. En outre il est recherché des composés qui sont de bons conducteurs thermiques, dont la densité est la plus élevée possible, présentant une bonne chaleur latente de fusion tout en résistant bien au feu. Other common CMPs include paraffins and fatty acids, such as dodecanoic acid, used for air conditioning of buildings, hydrated salts such as Mn (NO 3 ) 2 .H 2 O, MnCl 2 .H 2 O, 2 S 2 O 3 .5H 2 O and CH 2 COONa .3H 2 O, and eutectic mixtures, especially of capric acid and lauric acid. These compounds generally have relatively low melting temperatures, ranging from about 15 to about 48 ° C. At around 150 ° C, adipic acid (C 6 H 10 O 4 , 152 ° C) or maltitol (d 2 H 24 O n, 145 ° C) is known and for melting temperatures close to 300 ° C, mention may in particular be made of salts such as NaN0 3 (307 ° C) and KN0 3 (333 ° C). However, these MCPs have many disadvantages hindering their industrial development. In particular, organic PCMs may be flammable, have low thermal conductivity in the solid state, require large heat transfer during the freeze cycle, and have low volumetric latent heat. In addition, paraffins can pose problems of supply, cost and C0 2 generation due to their fossil origin. Inorganic PCMs, on the other hand, generate significant supercooling phenomena. In addition, their phase transition temperatures are not constant due in particular to their hygroscopy. Finally, they are likely to lead to corrosion of the metals with which they are in contact, resulting in unacceptable maintenance costs. To overcome some of the aforementioned drawbacks, it has been proposed to use vegetable or animal waxes, such as beeswax, sugar alcohols such as erythritol, and linear fatty acids or diacids of plant origin which offer a choice of transition temperatures (from 20 to 155 ° C) and latent heat of fusion (from 140 to 240 J / g) according to their chain length, their degree of unsaturation and their acid functions, related to their crystallinity. (See Investigation of Phase Change Materials for Elevated Temperatures, J. Waschull, R. Miiller and S. Römer, Institute for Air Conditioning and Dresden Refrigeration (ILK Dresden), Stockton University, Energy Studies, 2009) Nevertheless, the temperatures of use of these compounds remain modest while there remains a need for MCPs whose operating temperature range is much higher, typically 200-350 ° C and which remain stable at these temperatures well beyond their melting temperature. One can without limitation mention the applications in the field of solar thermodynamics. In addition, compounds which are good thermal conductors, whose density is as high as possible, have a good latent heat of fusion and are resistant to fire.
La demanderesse à constatée que les composés comprenant des cycles aromatiques et des fonctions cétones ou carbonyles répondaient à ces besoins. Ces composés présentent des point de fusion allant jusqu'à 350°C, conservent leur stabilité à des températures allant jusqu'à 100°C au-delà de leur température de fusion. Ces composés sont bien résistants au feu, présentent une bonne chaleur latente de fusion, ont des densités supérieures à 1.2 et sont bon conducteurs thermiques. The Applicant has found that compounds comprising aromatic rings and ketone or carbonyl functions meet these needs. These compounds have melting points of up to 350 ° C, maintain their stability at temperatures up to 100 ° C above their melting point. These compounds are fire resistant, have good latent heat of fusion, have densities higher than 1.2 and are good thermal conductors.
Résumé de l'invention : Summary of the invention
L'invention concerne l'utilisation d'au moins un composé organique comprenant au moins un groupement aromatique et au moins une fonction cétone ou carbonyle pour le stockage d'énergie thermique. The invention relates to the use of at least one organic compound comprising at least one aromatic group and at least one ketone or carbonyl functional group for the storage of thermal energy.
Description détaillée : Detailed description :
Par groupement aromatique, on entend les groupements du type phényle, naphtyle, anthracyle, phénanthryle, benzophénanthryle ou plus généralement les groupes dits « polyaromatiques », substitués ou non. Cela peut permettre d'ajuster finement les températures de fusion et de cristallisation Aromatic group is understood to mean the groups of the phenyl, naphthyl, anthracyl, phenanthryl or benzophenanthryl type, or more generally the so-called "polyaromatic" groups, which may or may not be substituted. This can be used to finely adjust the melting and crystallization temperatures
De préférence il s'agit du groupement phényl ou naphtyle et de façon encore préférée du groupement phényle. Les groupements aromatiques peuvent le cas échéant porter tout type de substituant, permettant un ajustement des températures de fusion et/ou de cristallisation.  Preferably it is the phenyl or naphthyl group and more preferably the phenyl group. The aromatic groups may optionally carry any type of substituent, allowing adjustment of the melting and / or crystallization temperatures.
Selon une forme préférée, les composés organiques utilisés dans l'invention contiennent au moins une entité phényle éther. Selon une autre forme préférée, les composés organiques contiennent au moins une entité biphényle. In a preferred form, the organic compounds used in the invention contain at least one phenyl ether moiety. In another preferred form, the organic compounds contain at least one biphenyl entity.
Les groupements aromatiques sont liés entre eux par au moins une fonction cétones ou carbonyle. Selon une variante, les composés organiques peuvent contenir en plus de la ou des fonctions cétones ou carbonyles, une fonction éther ou thio éther. Cette fonction éther ou thio éther peut se situer de façon adjacente à la fonction cétone ou carbonyle (ester ou thioester) ou non. The aromatic groups are linked together by at least one ketone or carbonyl function. According to one variant, the organic compounds may contain in addition of the ketone or carbonyl function (s), an ether or thio ether function. This ether or thio ether function may be located adjacent to the ketone or carbonyl (ester or thioester) function or not.
Les composés organiques utilisés dans l'invention peuvent également contenir des fonctions amide, imide, sulfone, sulfoxyde, ou une combinaison de toutes ou parties des fonctions précitées. Selon une autre forme préférée de l'invention, les composés organiques utilisés dans l'invention contiennent au moins un groupement terminal fonctionnel tels que acide, ester, hydroxyle, nitrile, nitro, amide, ester. Enfin les composés organiques utilisés dans l'invention peuvent également contenir des groupements ioniques. The organic compounds used in the invention may also contain amide, imide, sulfone, sulfoxide, or a combination of all or parts of the above functions. According to another preferred form of the invention, the organic compounds used in the invention contain at least one functional terminal group such as acid, ester, hydroxyl, nitrile, nitro, amide or ester. Finally, the organic compounds used in the invention may also contain ionic groups.
Les composés organiques utilisés dans l'invention présentent une densité supérieure à 1, et de préférence supérieure à 1.2. The organic compounds used in the invention have a density greater than 1, and preferably greater than 1.2.
Les inventeurs ont mis en évidence que ces composés présentaient une combinaison de caractéristiques très avantageuses pour une utilisation dans le stockage d'énergie thermique, à savoir : The inventors have demonstrated that these compounds have a combination of very advantageous characteristics for use in the storage of thermal energy, namely:
- une température de fusion, telle que mesurée par DSC, comprise entre 200 et 400°C, plus particulièrement entre 300 et 400°C.  a melting temperature, as measured by DSC, of between 200 and 400 ° C., more particularly between 300 and 400 ° C.
- éventuellement, une température de cristallisation, telle que mesurée par DSC, entre 150 et 380°C, plus particulièrement entre 200 et 350°C.  - optionally, a crystallization temperature, as measured by DSC, between 150 and 380 ° C, more particularly between 200 and 350 ° C.
-une stabilité thermique allant jusqu'à 100°C au-delà du point de fusion. - une enthalpie de fusion, telle que mesurée par DSC, d'au moins 100 J/g, plus particulièrement d'au moins 120 J/g voire d'au moins 135 J/g et allant par exemple jusqu'à 350 J/g, a thermal stability up to 100 ° C. beyond the melting point. a melting enthalpy, as measured by DSC, of at least 100 J / g, more particularly at least 120 J / g or even at least 135 J / g, for example up to 350 J / g; boy Wut,
- éventuellement, une enthalpie de cristallisation, telle que mesurée par DSC, d'au moins 80 J/g, plus particulièrement d'au moins 100 J/g et allant par exemple jusqu'à 350 J/g,  - optionally, an enthalpy of crystallization, as measured by DSC, of at least 80 J / g, more particularly at least 100 J / g and for example up to 350 J / g,
- une bonne stabilité thermique, se traduisant par une capacité à subir au moins 5 cycles, notamment au moins 10 cycles, voire au moins 50 cycles, de fusion/cristallisation successifs sans que :  a good thermal stability, resulting in a capacity to undergo at least 5 cycles, in particular at least 10 cycles, or even at least 50 cycles, of successive melting / crystallization without:
1- la variation de leur température de fusion au cours des cycles, telle que mesurée par DSC, n'excède 10 "6 VOï Θ 5% et/ou  1- the variation of their melting point during the cycles, as measured by DSC, does not exceed 10 "6 VOï 5% and / or
2- la variation de leur température de cristallisation au cours des cycles, telle que mesurée par DSC, n'excède 20% voire 10%, et/ou  2- the variation of their crystallization temperature during the cycles, as measured by DSC, does not exceed 20% or even 10%, and / or
3- la variation de leur enthalpie de fusion au cours des cycles, telle que mesurée par DSC, n'excède 10 ~6 voire 3- the variation of their enthalpy of fusion during the cycles, as measured by DSC, does not exceed 10 ~ 6;
5%, et/ou 5%, and / or
4- la variation de leur enthalpie de cristallisation au cours des cycles, telle que mesurée par DSC, n'excède 10% voire 7%, et/ou  The variation of their enthalpy of crystallization during the cycles, as measured by DSC, does not exceed 10% or even 7%, and / or
5- leur perte de masse entre le premier et le dernier cycle n'excède 10%, de préférence 5%, voire 1%,  Their weight loss between the first and the last cycle does not exceed 10%, preferably 5% or even 1%,
telles que mesurées, par exemple, en utilisant une vitesse de rampe (chauffage/refroidissement) pour la DSC allant de 1 à 20°C/min, notamment de 10°C/min.  as measured, for example, using a ramp rate (heating / cooling) for DSC ranging from 1 to 20 ° C / min, especially 10 ° C / min.
Ils se caractérisent pas une bonne tenue au feu et une bonne conductivité thermique. Les composés organiques utilisés dans l'invention peuvent répondre de façon non limitative aux formules suivantes du tableau 1 ; les positions des groupements sur les cycles aromatiques pouvant se situer de ortho, méta ou para , de préférence se situant en position para: They are characterized by good fire resistance and good thermal conductivity. The organic compounds used in the invention may respond in a nonlimiting manner to the following formulas in Table 1; the positions of the groups on the aromatic rings which may be ortho, meta or para, preferably being in the para position:
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Figure imgf000009_0001
Tableau 1 Table 1
Les composés organiques utilisés dans l'invention peuvent notamment être adaptées au refroidissement de produits alimentaires, de produits pharmaceutiques sensibles à la chaleur, de moteurs, de composants et circuits électroniques, de bâtiments, de matériaux textiles, de réacteurs chimiques, d'installations de combustion de déchets, ou incluses dans des dispositifs de stockage d'énergie solaire. La chaleur captée peut ensuite être restituée pour permettre le réchauffage d'une paroi telle qu'une enceinte de réacteur chimique ou d'un fluide. The organic compounds used in the invention may especially be suitable for the cooling of food products, heat-sensitive pharmaceutical products, motors, electronic components and circuits, buildings, textile materials, chemical reactors, combustion of waste, or included in solar energy storage devices. The heat captured can then be restored to allow the heating of a wall such as a chemical reactor chamber or a fluid.
Les composés organiques utilisés dans l'invention peuvent être utilisés en mélange, notamment pour former des mélanges eutectiques. ils peuvent également contenir divers additifs tels que des stabilisants thermiques ou UV, des charges, des agents permettant de limiter la surfusion tels les agents nucléants. On peut citer en particulier les oxydes métalliques, , les silicates, les nanotubes de carbone et fibres de carbone, les sels métalliques, l'alumine, les talcs, les fibres courtes. The organic compounds used in the invention can be used in a mixture, in particular to form eutectic mixtures. they may also contain various additives such as thermal stabilizers or UV, fillers, agents for limiting supercooling such as nucleating agents. Mention may in particular be made of metal oxides, silicates, carbon nanotubes and carbon fibers, metal salts, alumina, talcs, short fibers.
Exemple 1 Example 1
Préparation de l'EKKE (1, 4-phenoxybenzoyl) benzène) selon brevet US4816556 : Preparation of EKKE (1, 4-phenoxybenzoyl) benzene) according to US4816556:
L'EKKE est préparé en partant du diphénylether (DPE) et du chlorure de téréphthaloyle (ATC1) par une réaction de Friedel & Craft avec du trichlorure d'aluminium (A1C13) dans du 1 , 2-dichlorobenzene (oDCB) . EKKE is prepared from diphenyl ether (DPE) and terephthaloyl chloride (ATC1) by a Friedel & Craft reaction with aluminum trichloride (AlCl3) in 1,2-dichlorobenzene (oDCB).
Dans un réacteur de 2L en verre, on introduit l'oDCB (450g), de l'ATCl (34,5g) et du diphénylether (72,6g). La température est ensuite diminuée à -5°C. Sous balayage d'azote et sous agitation, l'AlC13 (105g) est introduit lentement afin de maintenir la température entre -5°C et 5°C. Le milieu réactionnel est ensuite amené à 20°C et maintenu 15 minutes. On ajoute ensuite lentement du MeOH (575g) préalablement refroidit à -20°C afin de maintenir la température inférieure à 50°C. Le milieu réactionnel est ensuite refroidit à la température ambiante et laissé sous agitation 1 heure. On filtre le milieu réactionnel et le solide obtenu est ensuite remis en suspension dans du MeOH (575g) à température ambiante et laissé sous agitation pendant 1 heure. Le milieu est ensuite filtré et rincé sur le filtre avec un peu de méthanol (200gr) . Le produit est ensuite séché en étuve sous vide à 120°C pendant une nuit. Un prélèvement du solide est purifié par recristallisation dans du N, -diméthylacétamide et le produit est séché en étuve sous vide à 120°C pendant une nuit. La mesure de la densité à 20°C est réalisée dans le cyclohexane avec un pycnomètre : d = 1,196. In a 2L glass reactor, oDCB (450 g), ATCl (34.5 g) and diphenyl ether (72.6 g) are introduced. The temperature is then decreased to -5 ° C. With nitrogen flushing and stirring, AlCl 3 (105g) is slowly introduced to maintain the temperature between -5 ° C and 5 ° C. The reaction medium is then brought to 20 ° C. and maintained for 15 minutes. MeOH (575 g), previously cooled to -20 ° C, is then slowly added to keep the temperature below 50 ° C. The reaction medium is then cooled to ambient temperature and left stirring for 1 hour. The reaction medium is filtered and solid obtained is then resuspended in MeOH (575 g) at room temperature and stirred for 1 hour. The medium is then filtered and rinsed on the filter with a little methanol (200 g). The product is then dried in a vacuum oven at 120 ° C. overnight. A sample of the solid is purified by recrystallization from N, -dimethylacetamide and the product is dried in a vacuum oven at 120 ° C overnight. The measurement of the density at 20 ° C. is carried out in cyclohexane with a pycnometer: d = 1.196.
On effectue une analyse DSC de l'EKKE obtenu selon le protocole suivant : A DSC analysis of the EKKE obtained according to the following protocol is carried out:
L'échantillon est introduit dans une capsule aluminium percée, puis est caractérisé sur l'appareil DSC TA Q2000 refroidissement Intracooler avec le programme suivant sous un balayage d'azote de 50ml/min selon la norme ISO 11357 : 1: stabilisation à 20°C The sample is introduced into a drilled aluminum capsule, then is characterized on the apparatus DSC TA Q2000 cooling Intracooler with the following program under a nitrogen sweep of 50ml / min according to the standard ISO 11357: 1: stabilization at 20 ° C
2: Rampe de chauffe à 20.00 °C/min jusqu'à 260°C  2: Heating ramp at 20.00 ° C / min up to 260 ° C
3: Refroidissement à 20.00 °C/min jusqu'à 20.00 °C 3: Cooling at 20.00 ° C / min up to 20.00 ° C
4: Rampe de chauffe à 20.00 °C/min jusqu'à 260.00 °C 4: Heating ramp at 20.00 ° C / min up to 260.00 ° C
5 : Refroidissement à 20°C/min 5: Cooling at 20 ° C / min
Ce programme à partir de l'étape 4 est reproduit plusieurs fois afin d'évaluer la stabilité thermique lors de plusieurs cycle de chauffe suivi d'un refroidissement. This program from step 4 is repeated several times in order to evaluate the thermal stability during several heating cycles followed by cooling.
Dans le tableau ci-dessous, les températures de fusion (Tf) , les enthalpies de fusion et les températures de recristallisation (Te) sont regroupées : In the table below, melting temperatures (Tf), melting enthalpies and recrystallization temperatures (Te) are grouped together:
La température de fusion en première chauffe est de 215, 5°C. Enthalpie The first firing temperature is 215.5 ° C. enthalpy
Tf de fusion Tc  Tf of fusion Tc
cycle (°C) (J/g) (°C) cycle (° C) (J / g) (° C)
1 215,5 137 179, 1  1,215.5 137 179, 1
2 216 135 184,7  2,216 135,184.7
3 216, 1 136 177, 6  3,216, 1,136,177, 6
4 216, 2 135 205,2  4 216, 2135 205.2
5 216, 3 136 182, 9  5,216, 3,136,182, 9
6 216, 2 135 177,7  6,216, 2,135,177.7
7 216, 4 135 195, 8  7,216, 4,135,195, 8
8 216, 4 135 177,3  8,216, 4,135,177.3
9 216, 3 135 204,5  9,216, 3,135,204.5
10 216, 4 136 176, 4  10 216, 4 136 176, 4
Exemple 2 Example 2
L'EKKE di-Nitro, ou le 1, 4-bis [4- (4- nitrophenoxy) benzoyl ] benzène est préparé selon le mode opératoire décrit dans l'article « SyntheticEKKE di-Nitro, or 1,4-bis [4- (4-nitrophenoxy) benzoyl] benzene is prepared according to the procedure described in the article "Synthetic
Communications, 21(2), 229-234 (1991). Communications, 21 (2), 229-234 (1991).
Le chlorure de téréphtaloyle (10.15g) est mis en solution à 50°C dans 50ml de nitrobenzène sous balayage d'azote. Cette solution est ajoutée lentement (en 15minutes) à une solution de 4-phenoxynitrobenzene (21.5g) et d'AlC13 (14.7g) dans 50ml de nitrobenzène sous agitation et sous balayage d'azote. Le milieu réactionnel est maintenu à 75°C pendant 30 minutes puis est refroidit à température ambiante. On ajoute ensuite une solution aqueuse d' HC1 à 10% (200mL) tout en maintenant la température inférieure à 70°C. The terephthaloyl chloride (10.15 g) is dissolved at 50 ° C. in 50 ml of nitrobenzene under a nitrogen sweep. This solution is added slowly (in 15 minutes) to a solution of 4-phenoxynitrobenzene (21.5 g) and AlCl 3 (14.7 g) in 50 ml of nitrobenzene with stirring and under a nitrogen sweep. The reaction medium is maintained at 75 ° C. for 30 minutes and is then cooled to ambient temperature. An aqueous solution of HC1 is then added to 10% (200mL) while maintaining the temperature below 70 ° C.
On élimine le nitrobenzène par entraînement vapeur. Le milieu est ensuite filtré et lavé plusieurs fois avec de l'eau et trois fois avec du méthanol. Le produit obtenu est ensuite recristallisé avec 250ml de N, -diméthylacétamide . Le produit est séché en étuve sous vide à 120°C pendant une nuit . La mesure de la densité à 23°C dans le cyclohexane est de 1,21.  The nitrobenzene is removed by steam distillation. The medium is then filtered and washed several times with water and three times with methanol. The product obtained is then recrystallized with 250 ml of N, -dimethylacetamide. The product is dried in a vacuum oven at 120 ° C. overnight. The measurement of the density at 23 ° C. in cyclohexane is 1.21.
Dans le tableau ci-dessous, sont regroupées les températures de fusion (Tf ) , les enthalpies de fusion et les températures de recristallisation (Te) lors des différents cycles : In the table below, the melting temperatures (Tf), the fusion enthalpies and the recrystallization temperatures (Te) are grouped together during the different cycles:
Enthalpie enthalpy
Tf de fusion Te  Te fusion tf
cycle (°C) (J/g) (°C) cycle (° C) (J / g) (° C)
1 268, 9 136 245  1,268, 9,136,245
2 269 136 240,2  2,269,136 240.2
3 269, 5 135 204,4  3,269, 5,135,204.4
4 269, 4 135 204, 9  4,269, 4,135,204, 9
5 269, 4 134 208,8  5,269, 4,134,208.8
6 269, 4 135 215, 9  6,269, 4,135,215, 9
7 269, 4 135 211,3  7,269, 4,135,211.3
8 269, 4 135 209, 4  8,269, 4,135,209, 4
9 269, 4 135 205,3  9,269, 4,135 205.3
10 269, 4 135 204,5 Exemple 3 10,269, 4,135,204.5 Example 3
L'EKKE diNitrile est préparé selon le même mode opératoire que précédemment en partant du 4 -phenoxybenzonitrile tout en respectant les ratios molaires de tous les produits. EKKE diNitrile is prepared according to the same procedure as above starting from 4-phenoxybenzonitrile while respecting the molar ratios of all products.
La mesure de la densité à 23°C dans le cyclohexane est de 1, 13. The measurement of the density at 23 ° C. in cyclohexane is 1.13.
Dans le tableau ci-dessous, sont regroupées les températures de fusion (Tf ) , les enthalpies de fusion et les températures de recristallisation (Te) lors des différents cycles : In the table below, the melting temperatures (Tf), the fusion enthalpies and the recrystallization temperatures (Te) are grouped together during the different cycles:
Enthalpie enthalpy
Tf de fusion Te  Te fusion tf
cycle (°C) (J/g) (°C) cycle (° C) (J / g) (° C)
1 299, 5 148 259  1,299,5,148,259
2 298, 9 145 254, 5  2,298, 9,145,254, 5
3 299, 1 144 259, 5  3,299,114,259,5
4 298, 9 143 254, 4  4,298, 9,143,254, 4
5 298, 9 143 254, 9  5,298, 9,143,254, 9
6 298, 9 143 256, 9  6,298, 9,143,256, 9
7 298, 8 143 256, 5  7,298, 8,143,256, 5
8 298, 9 143 254, 3  8,298, 9,143,254, 3
9 298, 9 143 251,2  9,298, 9,143,251.2
10 298, 8 143 252, 4  10,298, 8,143,252, 4

Claims

Revendications  claims
Utilisation d'au moins un composé organique à changement de phase capable d' absorber une certaine quantité de chaleur lorsqu'il passe d'un état physique à un autre comprenant au moins un groupement aromatique et au moins une fonction cétone ou carbonyle pour le stockage d'énergie thermique dans laquelle au moins un composé organique présente un groupement choisi parmi les entités suivantes : Use of at least one organic phase-change compound capable of absorbing a certain amount of heat as it passes from one physical state to another comprising at least one aromatic group and at least one ketone or carbonyl function for storage of thermal energy in which at least one organic compound has a group selected from the following entities:
- phényle éther  - phenyl ether
- biphényle  - biphenyl
- biphényle éther et biphényle  - biphenyl ether and biphenyl
Utilisation selon la revendication 1 dans laquelle au moins un composé organique présente au moins un groupement fonctionnel choisi parmi les fonctions acide, nitrile, nitro, amide, ester.  Use according to Claim 1, in which at least one organic compound has at least one functional group chosen from acid, nitrile, nitro, amide and ester functional groups.
Utilisation selon la revendication 1 dans laquelle au moins un composé organique présente un point de fusion compris entre 200 et 350 °C.  Use according to claim 1 wherein at least one organic compound has a melting point of between 200 and 350 ° C.
Utilisation selon la revendication 1 dans laquelle au moins un composé organique présente des fonctions amide, imide, sulfone, suifoxyde.  Use according to claim 1 wherein at least one organic compound has amide, imide, sulfone, sulfoxide functions.
Utilisation selon l'une quelquonque des revendications 1 à 8 dans les domaines du refroidissement de produits alimentaires, de produits pharmaceutiques sensibles à la chaleur, de moteurs, de composants et circuits électroniques, de bâtiments, de matériaux textiles, de réacteurs chimiques, d'installations de combustion de déchets, ou incluses dans des dispositifs de stockage d'énergie solaire. Use according to any one of claims 1 to 8 in the fields of cooling foodstuffs, heat-sensitive pharmaceuticals, motors, electronic components and circuits, buildings, textile materials, chemical reactors, waste combustion plants, or included in solar energy storage devices.
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