ES2866901T3 - Método para el almacenamiento de energía termoquímica - Google Patents
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Abstract
Un método para el almacenamiento de energía termoquímica mediante la realización de reacciones químicas reversibles para el almacenamiento de energía térmica en forma de energía química en uno o más compuestos químicos para volver a liberarla posteriormente en forma de energía térmica mediante el uso de reacciones de equilibrio químico, en donde las reacciones de equilibrio de complejos amínicos de sales de metales de transición se realizan para dicho almacenamiento y para volver a liberar la energía, caracterizado porque a) los complejos amínicos de sales de metales de transición se forman y descomponen de acuerdo con las siguientes reacciones totales reversibles: [Me(NH3)n]X + ΔHR ↔ MeX + n NH3 en donde Me representa al menos un ion de metal de transición y X representa uno o más contraiones en una cantidad suficiente para equilibrar la carga del complejo, de acuerdo con la valencia de este y la del ion de metal de transición; y b) se usan una o más sales de metales de transición, transportadas sobre un material portador que es inerte con respecto a la reacción.
Description
DESCRIPCIÓN
Método para el almacenamiento de energía termoquímica
La presente invención se refiere a un método para el almacenamiento de energía termoquímica mediante la realización de reacciones químicas endotérmicas para el almacenamiento de energía térmica en forma de energía química en uno o más compuestos químicos para volver a liberarla posteriormente en forma de energía térmica mediante el uso de reacciones de equilibrio químico de complejos amínicos de sales de metales de transición. Un método de acuerdo con el término genérico de la reivindicación 1 se conoce a partir del documento US 5441 716, por ejemplo.
Técnica anterior
El almacenamiento de energía termoquímica, es decir, el almacenamiento de energía térmica en forma de energía química, es un método de almacenamiento de energía que se conoce desde hace décadas pero que solo se ha investigado más exhaustivamente durante unos pocos años, dicho método emplea la ciclación de al menos un compuesto químico entre los estados de al menos una reacción de equilibrio reversible. La patente de Estados Unidos 4,365,475, por ejemplo, describe la combinación de dos reacciones de equilibrio con el propósito del almacenamiento de energía termoquímica, a saber, la formación endotérmica reversible y alternativa de los dos complejos amínicos CaCl2.8 NH3 y ZnCl2.NH3.
En general, las reacciones adecuadas para el almacenamiento de energía termoquímica pueden dividirse en dos categorías: a saber, la categoría de "procesos de sorción", en la que las principales valencias de los compuestos químicos involucrados permanecen sin cambios y se forman enlaces coordinados solo a través de valencias secundarias, como en las reacciones a los complejos amínicos citados anteriormente, pero, por ejemplo, también a hidratos y otros solvatos, tales como los hidratos, así como también la categoría de "reacciones químicas" con cambios en las valencias principales. En ambos casos, se usan principalmente sales metálicas debido al número relativamente alto de puntos de coordinación o estados de oxidación.
Los sistemas a partir de ambas categorías descritas en la literatura son, por ejemplo, BaO/BaO2 (Fahim y otros, Chem. Eng. Journal 27(1), 21-28 (1983)); CuO/Cu2O (Chadda y otros, Int. J. Energy Res. 13, 63 (1989); PbO/PbCO3 (Kato y otros, Prog. Nucl. Energy 32(3-4), 563-570 (1998)); MgO/Mg(OH)2 (Aphane y otros, J. Therm. Anal. Calorim. 96(3), 987-992 (2009)); CaO/Ca(OH)2 (Schaube y otros, Thermochim. Acta 538(0), 9-20 (2012)); así como también diversos hidratos de sal tales como MgSOvMgSO4.7 H2O (Ferchaud y otros, JPCS 395(1), 12069 (2012)). Sin embargo, estos se encuentran todavía en una etapa muy temprana en términos de su desarrollo y están, al menos en gran parte, aún a años de su aplicación práctica o económica.
Además del par ya mencionado CaCl2.8 NH3 y ZnCl2.NH3 conocido a partir de la patente de Estados Unidos 4,365,475, también se conocen otras combinaciones como sistemas que usan complejos amínicos, en los que, sin embargo, existe un cambio constante entre los diferentes estados de coordinación de los complejos amínicos. Los ejemplos incluyen una combinación de los dos cloruros CaCl2 y FeCl2 , que, de acuerdo con la patente de Estados Unidos 4,319,627, se usan para realizar las siguientes reacciones:
CaCl2.8NH3 ^ CaCl2.4NH3 4 NH3
FeCl2.2NH3 4 NH3 ^ FeCl2.6NH3
u otra combinación con cloruro de calcio, a saber, CaCl2 y MnCb, que, de acuerdo con Li y otros, AlChE J. 59(4), 1334 1347 (abril de 2013), experimenta las siguientes reacciones con cloruro de hierro de manera análoga a la combinación mostrada anteriormente:
CaCl2.8NH3 ^ CaCl2.4NH3 4 NH3
MnCl2.2NH3 4 NH3 ^ MnCl2.6NH3
Como otro ejemplo de complejos amínicos de un cloruro de metal de transición, Aidoun y Ternan, en Appl. Therm. Eng. 21, 1019-1034 (2001), describen el uso de cloruro de cobalto de acuerdo con la siguiente ecuación:
CoCl2.2NH3 4 NH3 ^ CoCl2.6NH3
Sin embargo, la densidad de almacenamiento de energía de los sistemas antes mencionados es bastante baja en la mayoría de los casos conocidos, y la corrosividad de algunas de las sales usadas a menudo presenta un problema técnico para los equipos. Sin embargo, además, el transporte y almacenamiento de las sales metálicas usadas provoca problemas, ya que las temperaturas alcanzadas en la reacción exotérmica están a menudo próximas al punto de fusión de las sales o complejos o incluso superiores, de manera que al menos una parte de las sales respectivas se funde, lo que conduce a la formación de grumos.
Además, en todos los sistemas conocidos para el almacenamiento de energía termoquímica, la calidad del material de almacenamiento térmico usado disminuye al aumentar el número de ciclos, de manera que dicho material de
almacenamiento térmico debe o bien reemplazarse o, en ocasiones, purificarse exhaustivamente. Dicha reducción de la calidad puede ser el resultado, por un lado, de una conversión incompleta, por ejemplo, debido a la formación de una capa inactiva en la superficie del material de almacenamiento térmico, y por otro lado, de cambios en las propiedades mecánicas de las partículas sólidas, por ejemplo, por abrasión, sinterización, etc., cada uno de cuyos escenarios corresponde a una disminución en la capacidad de almacenamiento térmico, es decir, la densidad de almacenamiento de energía. Por ejemplo, Ishitobi y otros (J. Chem. Eng. Japan 45(1), 58-63 (2012)) mostraron una disminución del 30 % después de 105 ciclos para el sistema MgO/Mg(OH)2.
En este contexto, el objeto de la invención fue resolver al menos parte de los problemas antes mencionados.
Descripción de la invención
La presente invención logra este objeto al proporcionar un método para el almacenamiento de energía termoquímica mediante la realización de reacciones químicas reversibles para el almacenamiento de energía térmica en forma de energía química en uno o más compuestos químicos para volver a liberarla posteriormente en forma de energía térmica mediante el uso de reacciones de equilibrio químico, en donde se realizan reacciones de equilibrio de complejos amínicos de sales de metales de transición para dicho almacenamiento y volver a liberar la energía, cuyo método se caracteriza porque
a) los complejos amínicos de sales de metales de transición se forman y descomponen de acuerdo con las siguientes reacciones totales reversibles:
[Me(NH3)n]X AHr ^ MeX n NH3
o en una notación alternativa:
MeX.nNH AHr ^ MeX n NH3
en donde Me representa al menos un ion de metal de transición y X representa uno o más contraiones en una cantidad suficiente para neutralizar el complejo, de acuerdo con la valencia de este y la del ion de metal de transición; y
b) se usan una o más sales de metales de transición, transportadas sobre un material portador que es inerte con respecto a la reacción.
De acuerdo con la presente invención, por el contrario a los sistemas citados anteriormente, solo se realiza la reacción de formación del complejo amínico de la al menos una sal de metal de transición en lugar de una combinación de dos reacciones paralelas, química o termodinámicamente complementarias. Esto significa que la totalidad de la entalpía de formación de los complejos amínicos se obtiene en la reacción exotérmica, en lugar de cambiar entre diferentes números de coordinación de los complejos amínicos. Esto se debe al hecho de que los inventores han descubierto que los complejos amínicos de metales de transición exhiben altas entalpías de formación. Esto podría conducir a los problemas mencionados anteriormente en relación con al menos una fusión parcial de las sales o complejos. Sin embargo, la invención resuelve este problema al aplicar las sales metálicas a un portador, que consigue una "dilución" de las sales al mismo tiempo, de manera que se evitan los procesos de fusión y una formación de grumos asociada de las sales. Las sales de metales de transición aplicadas al portador permanecen fáciles de manipular incluso a temperaturas más altas. En el uso preferido de un portador en partículas de acuerdo con la invención, el material permanece, por ejemplo, en flujo libre y, por lo tanto, puede continuarse su transportación y almacenamiento de manera sencilla. Tanto debido a esto como debido al hecho de que, especialmente con respecto a cloruros y otras sales de ácidos volátiles, por el contrario a la técnica anterior que usa sales no inmovilizadas, apenas se producirá una descomposición irreversible de las sales en el portador, y la vida útil del material que sirve como portador de energía aumenta significativamente mediante la presente invención.
En ella, el al menos un metal de transición se selecciona, preferentemente, entre Mn, Fe, Co, Ni, Cu y Cd, ya que los complejos amínicos de sales de estos metales exhiben entalpías de formación particularmente altas en la reacción exotérmica, es decir, la "reacción inversa" en la ecuación de reacción mostrada anteriormente y, por lo tanto, liberan grandes cantidades de calor por unidad de masa, y también están disponibles a costos relativamente bajos.
En modalidades particularmente preferidas, el al menos un metal de transición se selecciona entre Cu y Cd, en particular Cd, ya que estos dos metales tienen balances térmicos ventajosos en comparación con los otros metales de transición en el método de acuerdo con la invención. Por un lado, las sales de cobre exhiben entalpías de formación muy altas durante la formación de complejos con amoniaco y, por lo tanto, liberan cantidades muy altas de calor incluso después de que se aplique la "dilución" al portador. Y, por otro lado, los complejos amínicos de sales de cadmio son sorprendentemente descomponibles incluso mediante un simple flujo de aire, si es necesario bajo calentamiento adicional a temperaturas relativamente bajas para aumentar la ya alta velocidad de reacción. Como resultado, apenas se necesita invertir calor cuando se usa cadmio en un ciclo de la reacción directa e inversa descrita anteriormente. En su lugar, puede obtenerse una cantidad considerable de calor, por lo que las sales de cadmio, en particular el CdCl2 , también son adecuadas para su uso en un método para extraer energía térmica a partir de la energía química, incluso
sin aplicarlos a un portador.
De acuerdo con la presente invención, se usan, preferentemente, un ion sulfato SO42- o dos iones cloruro Cl- como contraiones X, porque estas sales, por un lado, están bien investigadas y disponibles libremente, y por el otro, exhiben altas entalpías de formación de los complejos amínicos. Además, los sulfatos, por el contrario a los cloruros, no experimentan una descomposición irreversible incluso cuando se calientan a muy altas temperaturas superiores a 600 °C, mientras que los cloruros tienden a tener entalpías de formación más altas durante la formación de complejos con amoniaco que los sulfatos. Sin querer comprometerse con una teoría en particular, ambos se deben probablemente al hecho de que los cloruros son capaces de coordinar cinco moléculas de amoníaco, mientras que los sulfatos solo coordinan cuatro.
En modalidades particularmente preferidas, el sulfato o cloruro de cobre o cadmio, o una mezcla de dos o más de ellos, se usan por lo tanto como una sal de metal de transición, en donde se prefieren particularmente CuSO4 y CdCl2. En algunos casos, puede preferirse el uso de mezclas de dos o más sales de metales de transición, en el mismo o en portadores separados o partículas portadoras, por ejemplo, para controlar la cantidad de calor liberado durante la reacción exotérmica. Se prefieren por razones de fabricación y de costos las modalidades en las que cada sal se aplica sobre sus propios portadores o partículas portadoras. Y generalmente se prefieren particularmente aquellas modalidades en las que solo se usa una única sal de metal de transición.
El material portador como tal no está específicamente limitado siempre que sea química y térmicamente inerte en las condiciones de reacción seleccionadas. Por razones de disponibilidad y costo, se selecciona, preferentemente, entre vermiculita, silicatos de aluminio porosos y zeolitas, aún con mayor preferencia entre zeolitas y vermiculita expandida, en donde se prefieren particularmente las zeolitas debido a la amplia gama de modificaciones que pueden usarse.
Además, las modalidades preferidas usan un material portador en partículas con un tamaño de grano de 0,1 a 5 mm, aún con mayor preferencia, de 0,5 a 3 mm, en particular de 1 a 2 mm, ya que el material en partículas en primer lugar es más fácil de manipular que, por ejemplo, los gránulos o incluso piezas más grandes del portador. Por ejemplo, un relleno puede transportarse fácilmente a través de portaobjetos y el material de grano fino, por ejemplo, en polvo, con tamaños de grano inferiores a 2 mm, puede transportarse mediante el uso de un ventilador y puede recolectarse por medio de embudos. Sobre todo, el material en polvo puede aplicarse en reactores de lecho fluidizado, lo que reduce el esfuerzo del equipo, aumenta la aplicación y extiende la durabilidad del material. Además, el material regenerado puede clasificarse con tamices para crear condiciones de reacción reproducibles. Además, los granos finos tienen una gran superficie relativa, por lo que pueden cargarse con proporciones mayores de sal de metal de transición.
De acuerdo con la presente invención, el material portador se carga, preferentemente, con la sal de metal de transición, expresada como el peso de la sal del metal de transición con relación al peso del portador, a aproximadamente 10 a 70 % en peso. Esto depende, entre otros factores, de la entalpía de formación de los respectivos complejos amínicos, de las condiciones del equipo, por ejemplo, del propósito de aplicación de la reacción exotérmica, así como también del tipo y cantidad de calor residual disponible para la descomposición de los complejos. Si la carga es significativamente superior al 70 % en peso, todavía existe el riesgo de aglomeración debido a los procesos de fusión, ya que la partícula está compuesta entonces en gran parte por la sal, mientras que una carga inferior al 10 % en peso puede ser poco económica. Esto último también se aplica a la producción de cargas muy elevadas, por ejemplo, superiores al 80 % en peso. De acuerdo con la invención, se ha demostrado que son preferibles cargas entre aproximadamente el 35 y aproximadamente el 65 % en peso, aún con mayor preferencia, entre aproximadamente el 40 y aproximadamente el 60 % en peso.
En un segundo aspecto, la presente invención también describe el uso de complejos amínicos de sales de metales de transición para el almacenamiento de energía termoquímica mediante la realización de reacciones de equilibrio químico de los complejos amínicos de sales de metales de transición para el almacenamiento y vuelta a liberación de la energía, caracterizada porque
a) los complejos amínicos de sales de metales de transición se forman y descomponen de acuerdo con las siguientes reacciones totales reversibles:
[Me(NH3)n]X AHr ^ MeX n NH3
o en una notación alternativa:
MeX.nNH AHr ^ MeX n NH3
en donde Me representa al menos un ion de metal de transición y X representa uno o más contraiones en una cantidad suficiente para neutralizar el complejo, de acuerdo con la valencia de este y la del ion de metal de transición; y
b) se usan una o más sales de metales de transición, transportadas sobre un material portador que es inerte con respecto a la reacción.
Las opciones preferidas para este uso de acuerdo con la invención son, por supuesto, las mismas que las descritas para el método mencionado anteriormente de acuerdo con el primer aspecto de la invención.
Breve descripción de las figuras
La invención se describe más abajo con más detalle sobre la base de modalidades concretas con referencia a los dibujos adjuntos, donde estos últimos muestran lo siguiente.
La Figura 1 es una fotografía del reactor de lecho fluidizado usado en los ejemplos y ejemplos comparativos. La Figura 2 muestra el perfil de temperatura de la reacción de formación del complejo amínico del ejemplo comparativo 1.
La Figura 3 muestra el perfil de temperatura de la reacción de formación del complejo amínico del ejemplo 1. La Figura 4 muestra el perfil de temperatura de la reacción de formación del complejo amínico del ejemplo comparativo 2.
La Figura 5 muestra el perfil de temperatura de la reacción de formación del complejo amínico del ejemplo 2. La Figura 6 muestra el perfil de temperatura de la reacción de formación del complejo amínico del ejemplo 3. La Figura 7 muestra el perfil de temperatura de los ciclos de la reacción de formación del complejo amínico y la reacción de descomposición del complejo amínico del ejemplo 7.
Ejemplos
Todos los reactivos usados en los siguientes ejemplos están disponibles comercialmente y se usaron sin purificación adicional. La zeolita Y usada tenía un tamaño de partícula de aproximadamente 2 mm, y la vermiculita expandida un tamaño de partícula de aproximadamente 2 a 3 mm. Ambos portadores se obtuvieron de Sigma Aldrich, al igual que todas las sales de metales de transición.
Los análisis de fluorescencia de rayos X (XRF) para determinar la carga del portador obtenida en los ejemplos de síntesis se realizaron en un dispositivo de XRF Axios de Panalytical, y las mediciones de análisis térmico simultáneo (STA) para determinar la capacidad de almacenamiento térmico se realizaron en un Júpiter® STA 449 F1 de Netzsch. Ejemplo de síntesis 1
En un experimento de carga típico, se colocaron 50 g de zeolita Y, que se había secado previamente durante 6 horas a 400 °C, en una solución saturada de CuSO4 durante 2 horas y por lo tanto impregnada con este. A continuación, se separó el producto azulado, se volvió a lavar con 200 ml de agua desionizada y se secó, primero durante 12 horas a 60 °C y después durante 6 h a 350 °C. Mediante el uso de análisis XRF, se determinó un contenido de CuSO4 de 39,7 % en peso.
Ejemplo de síntesis 2
De manera análoga al ejemplo de síntesis 1, la zeolita Y se impregnó con solución saturada de CuCl2. Mediante el uso de análisis XRF, se determinó un contenido de CuCl2 de 44,3 % en peso.
Ejemplo de síntesis 3
De manera análoga al ejemplo de síntesis 1, la zeolita Y se impregnó con solución saturada de CdCl2. Mediante el uso de análisis XRF, se determinó un contenido de CdCI2 de 59,5 % en peso.
Ejemplo de síntesis 4
De manera análoga al ejemplo de síntesis 1, se impregnó vermiculita expandida, en lugar de zeolita Y, con solución saturada de CuSO4. Mediante el uso de análisis XRF, se determinó un contenido de CuSO4 de 58,4 % en peso. Ejemplo de síntesis 5
De manera análoga al ejemplo de síntesis 4, se impregnó vermiculita expandida con solución saturada de CuCl2. Mediante el uso de análisis XRF, se determinó un contenido de CuCl2 de 57,8 % en peso.
Ejemplo de síntesis 6
De manera análoga al ejemplo de síntesis 4, se impregnó vermiculita expandida con solución saturada de CdCl2. Mediante el uso de análisis XRF, se determinó un contenido de CdCl2 de 61,3 % en peso.
Ejemplos 1 a 6 y ejemplos comparativos 1 a 9
Tanto los polvos puros de las sales de metales de transición como los portadores producidos en los ejemplos de síntesis, cargados con las respectivas sales de metales de transición, se usaron como medio de almacenamiento
térmico en un método de acuerdo con la invención para el almacenamiento de energía térmica.
Con este propósito, el polvo de sal metálica en cuestión (ejemplos comparativos 1 a 4) o el material portador cargado de los ejemplos de síntesis 1 a 6 (ejemplos 1 a 6) se presentó a temperatura ambiente en un reactor de lecho fluidizado, y subsecuentemente el material sólido se fluidizó y se convirtió simultáneamente en el complejo amínico respectivo con un flujo de 10 l/min de NH3 como gas portador reactivo durante aproximadamente 15 min cada uno, en donde la temperatura que se desarrolló debido a la reacción exotérmica en el interior del reactor se midió continuamente por medio de sensores de temperatura a diferentes alturas del reactor. La Figura 1 es una fotografía del reactor de lecho fluidizado usado. Antes de la fluidización, el llenado del lecho de partículas alcanzó una altura justo por encima del sensor térmico más bajo en todos los casos.
Las Figuras 2 a 6 muestran los perfiles de temperatura medidos de las reacciones de formación del complejo amínico para los ejemplos 1 a 3 y los ejemplos comparativos 1 y 2, en donde T1 en cada caso representa la curva de medición del sensor de temperatura más bajo y T4 la del más alto. Comprensiblemente, en todos los casos, la temperatura más alta se midió en el sensor térmico más bajo, ya que el lecho de partículas fluidizado entró en contacto con el gas reactivo NH3 antes allí que a la altura superior, y el material del lecho se mezcló inmediatamente debido a la fluidización, de modo que dichas temperaturas ya no pudieron alcanzarse a alturas superiores. Por lo tanto, la temperatura del termosensor más bajo T1, correspondiente a la parte superior de las cuatro curvas de temperatura, debe considerarse para fines comparativos.
Una comparación entre la Figura 2 y la Figura 3, es decir, entre polvo de CuSO4 puro (sin portador) del ejemplo comparativo 1 y CuSO4 sobre zeolita Y del ejemplo 1, muestra que la temperatura máxima alcanzada con la sal transportada sobre zeolita fue significativamente inferior a aproximadamente 215 °C que la alcanzada con el polvo de CuSO4 puro (aproximadamente 330 °C). Lo mismo se deduce de una comparación de las Figuras 4 y 5, que muestran las curvas de polvo de CuCl2 puro (sin portador) del ejemplo comparativo 2 y CuCl2 sobre zeolita Y del ejemplo 2. Durante la reacción con NH3 , el polvo puro provoca un aumento de la temperatura a aproximadamente 365 °C en el interior del reactor, mientras que se alcanzó una temperatura de "solo" aproximadamente 203 °C en el portador de zeolita debido a la "dilución". No obstante, la cantidad de calor liberado todavía puede usarse, por supuesto, para diversas aplicaciones al almacenar cantidades definidas de sal de metal de transición y amoniaco por separado uno del otro y mezclarlos cuando sea necesario para liberar el calor.
La Figura 6 muestra el perfil de temperatura para CdCl2 transportado sobre zeolita cuando reacciona con amoniaco, en donde se alcanzó una temperatura de aproximadamente 74 °C, mientras que la temperatura se elevó a aproximadamente 174 °C con polvo de CdCl2 puro (datos no mostrados).
La Tabla 1 más abajo enumera las temperaturas alcanzadas en los ejemplos y ejemplos comparativos.
Tabla 1
Además, el aumento de energía y masa de los materiales de los ejemplos 1 a 3 y los ejemplos comparativos 1 a 3 se determinaron por medio de análisis térmico simultáneo (STA), cuyos resultados se usaron para calcular las cantidades de energía liberada y, por lo tanto, también la cantidades de energía almacenables específicamente, en donde se obtuvieron los valores enumerados en la tabla 2 (al dorso). Se usaron valores de la bibliografía para los ejemplos comparativos 5 a 9.
Tabla 2
La tabla muestra que las sales de metales de transición aplicadas a los portadores liberan cantidades comparables de calor, que son sólo ligeramente inferiores a las que se obtienen de acuerdo con el estado de la técnica por ciclación de complejos amínicos de sales de metales de transición entre diferentes números de coordinación. Al mismo tiempo, sin embargo, las sales aplicadas a los portadores de acuerdo con la presente invención son inmunes a la aglomeración debida a los procesos de fusión.
Los complejos amínicos obtenidos en las reacciones con amoniaco mostradas anteriormente, como polvo o sobre portadores, se descompusieron subsecuentemente térmicamente por calentamiento con un flujo de aire caliente a 400 °C en el reactor de lecho fluidizado, en donde se anotaron las temperaturas de descomposición medidas en la sonda térmica más baja, que se enumeran en la tabla 3 (al dorso).
Tabla 3
La Tabla 3 muestra que las temperaturas de descomposición no cambian significativamente debido a la aplicación a un material portador.
Ejemplo 7
Sorprendentemente, en los experimentos con cloruro de cadmio, los inventores encontraron que su complejo pentamínico pudo descomponerse no solo térmicamente, sino también mediante un simple flujo de aire a temperatura ambiente, de manera que no se requirió un alto gasto de energía para regenerar la sal que no está en complejo.
Subsecuentemente, se realizaron pruebas de ciclo en el reactor de lecho fluidizado, en el que se usaron NH3 y aire a temperatura ambiente para la fluidización del material del lecho, CdCl2 sobre zeolita Y como portador, así como también al mismo tiempo para la formación y descomposición reversible del complejo amínico de acuerdo con la siguiente ecuación de reacción:
CdCl2 5NH3 ^ CdCl2.5NH3
La Figura 7 muestra el perfil de temperatura de estos ciclos.
El cloruro de cadmio es, por lo tanto, un material particularmente prometedor para su uso futuro como medio de almacenamiento térmico termoquímico.
Ejemplos adicionales, lo que incluye con CdSO4 y otros sulfatos de metales de transición, son actualmente el sujeto de experimentos adicionales por parte de los inventores.
Por lo tanto, la invención proporciona un método con el que pueden almacenarse cantidades relativamente grandes de energía en forma de energía química en sales de metales de transición aplicadas sobre un portador sólido y pueden liberarse espontáneamente por reacción con amoniaco, sin que las sales corran el riesgo de formar grumos debido a la fusión parcial o el riesgo de descomposición irreversible.
Claims (10)
1. Un método para el almacenamiento de energía termoquímica mediante la realización de reacciones químicas reversibles para el almacenamiento de energía térmica en forma de energía química en uno o más compuestos químicos para volver a liberarla posteriormente en forma de energía térmica mediante el uso de reacciones de equilibrio químico, en donde las reacciones de equilibrio de complejos amínicos de sales de metales de transición se realizan para dicho almacenamiento y para volver a liberar la energía, caracterizado porque a) los complejos amínicos de sales de metales de transición se forman y descomponen de acuerdo con las siguientes reacciones totales reversibles:
[Me(NH3)n]X AHR ^ MeX n NH3
en donde Me representa al menos un ion de metal de transición y X representa uno o más contraiones en una cantidad suficiente para equilibrar la carga del complejo, de acuerdo con la valencia de este y la del ion de metal de transición; y
b) se usan una o más sales de metales de transición, transportadas sobre un material portador que es inerte con respecto a la reacción.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un metal de transición se selecciona de Mn, Fe, Co, Ni, Cu y Cd.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el al menos un metal de transición se selecciona de Cu y Cd, con la máxima preferencia, Cd.
4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se usan un ion sulfato SO42- o dos iones cloruro Cl- como el(los) contraión(ones) X.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se usa CuSO4 o CdCl2 como la sal de metal de transición.
6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material portador se selecciona de vermiculita, silicatos de aluminio porosos y zeolitas.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque se usa una zeolita o una vermiculita expandida como el material portador.
8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se usa un portador en partículas que tiene un tamaño de grano de 0,1 a 5 mm, preferentemente, de 0,5 a 3 mm, con la máxima preferencia, de 1 a 2 mm.
9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el material portador se carga con aproximadamente un 10 a aproximadamente un 70 % en peso, con mayor preferencia, aproximadamente un 35 a aproximadamente un 65 % en peso, con la máxima preferencia, aproximadamente un 40 a aproximadamente un 60 % en peso, de la sal de metal de transición.
10. Un uso de complejos amínicos de sales de metales de transición para el almacenamiento de energía termoquímica en el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
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