ES2225984T3

ES2225984T3 - Un dispositivo de transferencia y almacenaje termico.

Info

Publication number: ES2225984T3
Application number: ES97940808T
Authority: ES
Inventors: Claude Q.C. Hayes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2017-09-04
Also published as: DE69730997T2; CZ321099A3; EP0969964A1; AU4250297A; ATE277755T1; ES2225984T5; EP0969964B2; CA2302751C; AU763447B2; WO1999011455A1; CA2302751A1; DK0969964T4; BR9714822A; DE69730997T9; EP0969964A4; DK0969964T3; EP0969964B1; DE69730997T3; DE69730997D1; CZ299714B6

Abstract

La invención se refiere a un producto de fabricación que tiene un disipador de calor provisto de un agente endotérmico no reversible y que absorbe grandes cantidades de calor.

Description

Un dispositivo de transferencia y almacenaje térmico.

La presente invención se refiere a dispositivos que constan de materiales endotérmicos y, más particularmente, se refiere a la provisión de ciertos ácidos y sus sales, ciertas bases y sus sales, y ciertos compuestos orgánicos como agentes endotérmicos de reacción para el uso en tales materiales endotérmicos para el control de temperatura y de calor en sistemas de enfriamiento para componentes electrónicos, estructuras, superficies y similares, que son sensibles a cambios en la temperatura.

A menudo, el enfriamiento activo de tales componentes electrónicos, particularmente módulos TR delicados, diodos Impatt, registradores de datos y similares, no es factible e incluso cuando sea factible, requiere un enfriamiento continuo de elevada energía que impone otros sistemas de ingeniería aplicados tales como aquellos típicos para misiles, aviones y sistemas de combate relacionados.

Generalmente, los dispositivos endotérmicos emplean composiciones de material de cambio de fase (PCM's). Los materiales PCM convencionales son altamente sólidos o fluídicos en la naturaleza, por ejemplo son líquidos, semi-líquidos, o sólidos tales como ceras u otras composiciones derretibles. A lo largo del tiempo, los PCM's convencionales han mostrado que sufren de muchos problemas técnicos al igual que problemas en su uso y aplicación. Estos problemas incluyen un calor latente de fusión relativamente bajo, la incapacidad para controlar el aspecto y la forma de tales materiales PCM fluidos al igual que la uniformidad del calentamiento y del enfriamiento. Otros problemas son la necesidad de proveer un alojamiento de contención y la tensión puesta sobre el alojamiento, lo que da como resultado una rotura frecuente y el derrame del PCM; el peligro para la vida y la propiedad debido al contenido elevado de calor de los PCM y la inflamabilidad; y finalmente, la histéresis no uniforme del calentamiento y del enfriamiento. Por estos motivos críticos y otros, los PCM como medios de almacenaje térmico y de control de temperatura tienen una larga historia de fallos y de no uso en aplicaciones comerciales y militares.

En la patente del solicitante, la patente estadounidense número 4.446.916, el solicitante ha dado a conocer lo que él llama un material endotérmico de tejido compuesto (CFEM), que provee dispositivos especialmente adecuados como sumideros de calor para uso aeroespacial y militar. Los CFEM patentados proveen un sumidero de calor mejorado que absorbe calor a las temperaturas de fundición de un compuesto incrustado dentro de una malla fibrosa o matriz. Los CFEM de preferencia incluyen un material de cambio de fase que se mantiene por acción capilar y adhesiones químicas a las fibras de la matriz. Como resultado se obtiene una superficie muy incrementada para la transferencia de calor.

Los PCM's normales pueden derramar fluidos cálidos sobre la piel humana, dando como resultado quemaduras serias de tercer grado debido a la naturaleza de contacto pegajoso de muchos materiales de cambio de fase plásticos y de ceras calientes y la adhesión pegajosa sobre la piel. Discos de PCM de cera licuada o CFEM rotos pueden derramar su contenido y causar fuegos de destello que se extienden a medida que los PCM se derraman durante el calentamiento en los hornos. Los discos llenados de cera son propensos a fuegos, que se pueden extender y fluir afuera de las estufas; sin embargo, el tejido CFEM absorbe y contiene el PCM líquido, haciéndolo difícil de inflamarse.

Mientras que los CFEM patentados son adecuados para el uso en comida y en aplicaciones militares el objetivo de su adecuabilidad para otras aplicaciones comerciales y civiles está limitado y no es particularmente adecuado para una aplicación a temperaturas elevadas, en grabadores de vuelo y sensores de horno.

En la patentes estadounidense número 5.709.914 del solicitante, el solicitante indica la necesidad para un CFEM mejorado para el uso en muchas aplicaciones comerciales y civiles, en particular para operaciones de embalaje comercial y del hogar, para la alimentación. En esta aplicación, los CFEMs mejorados, capaces de ser empleados en una variedad de aplicaciones comerciales tales como en la industria alimenticia donde ha surgido una necesidad para contenedores con retención del calor y de aislamiento del calor, embalajes y dispositivos de almacenaje térmico.

Los agentes endotérmicos, es decir agentes que absorben calor sugeridos por el solicitante en la patente estadounidense número 5.709.914 han llevado a cabo alguna protección contra temperaturas elevadas a través del fenómeno físico de la absorción del calor latente de fusión, en el cual la sustancia cristalina apropiada absorbe una cantidad de calor para derretirse sin una subida de temperatura para su entorno. El fenómeno de la absorción del calor latente de fusión es reversible y proveerá una protección cuando ocurre una generación de calor más que una vez en la aplicación.

La patente estadounidense número 4.585.843 da a conocer un proceso de polimerización que usa un material de sumidero de calor en particular que sufre un cambio de fase endotérmico para absorber la energía térmica.

Sin embargo, hay muchos problemas inherentes en el uso de tales agentes de absorción de calor del modo descrito. Por virtud del hecho que los fenómenos de la aplicación anterior necesitan ser reversibles de modo que la absorción de calor ocurre más de una vez, operan en unas gamas de temperatura relativamente bajas. En otras palabras son capaces de absorber no más de 837 J/g (200 cal/gm). Por tanto, pueden retirar el calor durante solo un período de tiempo reducido y solo a temperaturas que no exceden de 163°C (326°F). En consecuencia, no son eficaces para las aplicaciones que requieren un enfriamiento a temperaturas muy elevadas y durante períodos prolongados de tiempo como se necesitaría, por ejemplo, en choques de aviones, componentes electrónicos de misiles, dispositivos de naves espaciales, suministros de potencia, grabadoras de datos empleadas como componentes de la aviación, y dispositivos de combate, y en usos comerciales tales como sensores de hornos, cortafuegos y sistemas de escape de automóviles.

El calor latente de los agentes de fusión (PCM's) tiende a quemarse a temperaturas relativamente elevadas incrementando el contenido de calor general del sistema. Además la reversibilidad del fenómeno garantiza virtualmente que estos agentes también transferirán el calor al entorno una vez que el entorno está a una temperatura más baja que las temperaturas respectivas de los agentes. En consecuencia, no solo operan estos agentes como agentes de absorción de calor, sino que también pueden actuar como unos agentes de transferencia de calor para causar el daño a los componentes electrónicos que estos agentes inicialmente intentaban evitar.

La especificación alemana DE-OS-2233107 se refiere a agentes endotérmicos para el enfriamiento de gases cálidos usados para inflar estructuras inflables. Los agentes endotérmicos son en partículas y están alojados en contenedores porosos para el paso de gases a través de ellos.

Por eso es el objeto de la presente invención vencer las desventajas de los PCM's y, en particular, proveer unas aplicaciones de absorción de calor no reversibles.

Es otro objeto de la presente invención proveer unos medios de enfriamiento mejorados capaces de ser empleados en una variedad de aplicaciones tales como en choques de aviones, los componentes electrónicos de misiles, dispositivos de naves espaciales, suministros de potencia, grabadoras de datos empleadas como componentes de naves espaciales, y dispositivos de combate al igual que en usos comerciales tales como sensores de hornos, y similares.

Es un objeto particular de la presente invención proveer unos agentes de absorción de calor capaces de absorber calor a temperaturas por encima de 150°C (300°F).

Es otro objeto de la presente invención proveer unos mecanismos endotérmicos que usen la reacción química del calor latente de la formación o descomposición.

Se definen aspectos de la presente invención en las reivindicaciones independientes adjuntas.

La presente invención usa reacciones químicas endotérmicas no reversibles, no reciclables, que hacen uso del calor latente de las reacciones de la descomposición y la deshidratación para proveer sistemas nuevos, mejorados y particularmente eficaces de enfriamiento endotérmico.

Lo que hace particularmente apropiadas estas reacciones químicas endotérmicas, no reversibles, no reciclables, es que tienen temperaturas de reacción adecuadas en la gama de temperaturas usadas en el diseño de grabadores de datos de vuelos, componentes electrónicos y dispositivos relacionados con ellos, es decir la estructura del sumidero de calor debe ser capaz de mantener una temperatura interior de entre 100°C y 300°C mientras que opera en una gama de temperatura externa de 600°C a 1100°C y de actuar solo como un sumidero de calor y no como un generador de calor.

Los compuestos desarrollados en la presente invención proveen unas reacciones químicas endotérmicas, que son extremadamente estables en diferentes entornos, tienen una vida de almacenaje de larga duración y calores de reacción altamente latentes. Los compuestos usados por la presente invención incluyen: ácido bórico y algunas sales de borato, sales de ácido acético y ácido fórmico, hidróxidos de litio, calcio, aluminio y sodio, sales de carbonato de magnesio, litio y silicio, paraldehido y paraformaldehido al igual que trioxano, y sales hidratados.

Específicamente, los agentes endotérmicos de interés incluyen aquellos que se descomponen térmicamente en cualquiera de los siguientes:

1.: sales hidratadas que se descomponen endotérmicamente en agua y sal.

2.: Paraldehido, trioxano y paraformaldehido que se descomponen endotérmicamente en formaldehido.

3.: Ácidos de un bajo peso molecular que se descomponen endotérmicamente en agua y óxidos.

4.: Sales de carbonato que se descomponen en dióxido de carbono y un óxido.

Ejemplos

I. Lo siguiente ilustra la reacción endotérmica y la absorción de calor de los hidroxidos mencionados cuando están sujetos a una temperatura de reacción inferior a 1100°C.

: Hidróxido de litio (LiOH): LiOH se derrite a 450°C

: 2 LiOH se descompone en \rightarrow Li_{2}O + 2H_{2}O a 1000°C, habiendo absorbido 2872 J/g (686 cal/gm).

: Hidróxido de sodio (NaOH):

: 2NaOH se descompone en \rightarrow Na_{2}O + 2 H_{2}O a 1000°C, absorbiendo 1357 J/g (324 cal/gm) durante la descomposición.

: Hidróxido de aluminio (Al(OH)_{3}): 2Al (OH)_{3} se descompone en \rightarrow Al_{2}O_{3} + 3 H_{2}O a 1000°C, absorbiendo 1423 J/g (342 cal/gm); y

Se verá de lo indicado que los hidróxidos especificados se descomponen a sus temperaturas especificadas de reacción para formar óxidos de metal mientras que absorben grandes cantidades de calor latente de reacción. En algunas reacciones una cantidad más elevada de calor latente se absorbe por el derretido de los hidróxidos de comienzo y el derretido de los óxidos producidos.

II. Lo siguiente ilustra la reacción endotérmica y la absorción de calor de las sales antes mencionadas cuando están sujetas a una reacción de temperatura por debajo de 1100°C.

: Carbonato de calcio (CaCO_{3}): CaCO_{3} se descompone en \rightarrow CaO + CO_{2} a 840°C, habiendo absorbido 1782 J/g (425,6 cal/gm).

: Carbonato de silicio (SiCO_{3}): SiCO_{3} se descompone en \rightarrow SiO + CO_{3} a 1100°C, absorbiendo 1590 J/g (380 cal/gm).

: Carbonato de magnesio (MgCO_{3}):

NOTA El material endotérmico de comienzo está compuesto por carbonato de magnesio (MgCO_{3}), Mg(OH)_{2}, y H_{2}O, es decir: n MgCO_{3}: n Mg (OH): n H_{2}O).

n MgCO_{3}: n Mg(OH)_{2}: n H_{2}O se descompone en \rightarrow n MgO + CO_{2} y n H_{2}O a 300°C, absorbiendo 1193 J/g (285 cal/gm).

: Carbonato de litio (Li_{2}CO_{3}) Li_{2}CO_{3} se descompone en \rightarrow Li_{2}O + CO_{2} a 1310°C, habiendo absorbido 1675 J/g (400 cal/gm).

III. Esta reacción proveerá el enfriamiento endotérmico de los dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de bicarbonato sódico que absorbe más de 1465 J/g (350 cal/gm) entre 120°C y 310°C.

: 2NaHCO_{3} \rightarrow Na_{2}CO_{3} + H_{2}O + CO_{2} T - 270°C \DeltaH° - 1520 J/g (363 cal/g).

IV. Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de carbonato de sodio que absorbe más de 1340 J/g (320 cal/gm).

	MW = 84, 0.

	2 Na_{2}CO_{3} \rightarrow 2 Na_{2}O + 2CO_{2}
	\hskip1.6cm \DeltaH° = 1,27 x 10^{5} J/mol (30,45 Kcal/mol)
	\DeltaH_{f}°: - 226,5 - 102- 94,05

	\DeltaH° = [1,27 x 10^{5} J/mol (30.450 cal/mol)]/(84 g/mol)
	\hskip0.8cm = 1518 J/g (363 cal/g).

V. En particular, se ha encontrado que el ácido bórico absorbe grandes cantidades de calor cuando se descompone, debido a que el ácido bórico se descompone en etapas a lo largo de una gama de temperaturas para producir óxido de boro y agua mientras que absorbe casi 1674 J/g (400 cal/gm). Las sales de borato actúan de modo similar para resultados de absorción de calor de modo eficaz.

Lo siguiente ilustra las reacciones del ácido bórico mientras que absorbe los calores latentes apropiados de la reacción:

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de ácido bórico que absorbe más de 1674 J/g (400 cal/gm) entre 120°C y 350°C.

\newpage

	MW = 62
	\hskip0.8cm 169°C \hskip2.3cm 300°C
	2H_{3}BO_{3} \rightarrow \hskip0.5cm (2HBO_{2} + 2 H_{2}O) \rightarrow B_{2}O_{3} + 3 H_{2}O
	\DeltaH_{f}: - 260 mp = 236°C - 302-57,8
	\DeltaH° = 2,24 x 10^{5} J (53,6 Kcal)/2 mol H_{3}BO_{3}
	\DeltaH [2,24 x 10^{5} (53,600 Kcal)/2 mol] (2(62) g/2 mol
	\geq 1808 J/g (432 cal/g).

VI. Lo siguiente ilustra la reacción endotérmica y la absorción de calor de sales hidratadas cuando están sujetas a una reacción de temperatura por debajo de 1100°C.

Las siguientes sales de hidrato proveen un enfriamiento endotérmico eficaz de 60-200°C:

	LiCl \cdot 3H_{2}O \rightarrow LiCl + 3H_{2}O
	(-313,5) \hskip1cm (-97) \hskip0.3cm (-173)
	\DeltaH_{f} = 1,78 x 10^{5} J/mole (42,4 Kcal/mole)
	MW = 96,39
	[1,78 x 10^{5} J/mole (42,4 Kcal/mole)]/96,39

	MgCl_{2} \cdot 6H_{2}O \rightarrow MgCl_{2} + 6H_{2}O
	\hskip0.4cm (-454) \hskip0.4cm (-266) \hskip0.4cm (346,8)
	\DeltaH_{f} es negativo.

	MgSO_{4} \cdot 7 H_{2}O \rightarrow MgSO_{4} + 7 H_{2}O
	\hskip0.9cm (-808,7) \hskip0.4cm (-305,5) \hskip0.4cm (-404,6)
	MW = 246,37
	[4,13 x 10^{5} J/mole (98,6 Kcal/mole)]/246,37
	= 1675 J/g (400,2 cal/gm)

	(Na)_{2}SO_{4} \cdot 10H_{2}O \rightarrow (Na)_{2}SO_{4} + 10H_{2}O
	(-1033,48) \hskip0.8cm (-330,9) \hskip0.4cm (-578)
	\DeltaH_{f} es 5,22 x 10^{5} J/mole (124,58 Kcal/mole)
	MW = 354,12
	[5,22 x 10^{5} J/mole (124,58 Kcal/mole)]/354,12
	= 1473 J/g (351,8 cal/gm)

	Al_{2}O_{3} \cdot 3H_{2}O \rightarrow Al_{2}O_{3} + 3H_{2}O
	\hskip0.4cm (-613,7) (-384,84) \hskip0.4cm (-173,4)
	\DeltaH_{f} = 2,32 x 10^{5} J/mole (55,46 Kcal/mole)
	MW = 155,96
	[2,32 x 10^{5} J/mole (55,46 Kcal/mole)]/155,96
	= 1490 J/g (355,6 cal/gm)

	Al_{2} (SO_{4})_{3} \cdot 18H_{2}O \rightarrow Al_{2}(SO_{4})_{2} + 18H_{2}O
	\hskip0.9cm (2118,5) \hskip0.7cm (-820,98) \hskip0.4cm (1040,4)
	\DeltaH_{f} = 1,08 x 10^{6} J/mole (257,12 Kcal/mole)
	MW = 666,14
	[1,08 x 10^{6} J/mole (257,12 Kcal/mole)]/666,14
	= 1616 J/g (385,98 cal/gm)

	AlF_{3} \cdot 3H_{2}O \rightarrow AlF_{3} + 3H_{2}O
	(-349,1) \hskip1cm (-311) \hskip0.5cm (173,4)
	\DeltaH_{f} = 2,71 x 10^{5} J/mole (64,7 Kcal/mole)
	MW = 137,98
	[2,71 x 10^{5} J/mole (64,7 Kcal/mole)/137,98
	= 1963 J/g (468, 9 cal/gm)

	AlNO_{3} \cdot 9H_{2}O \rightarrow AlNO_{3} + 9H_{2}O
	(-897,34) \hskip1cm (-273,65) (-520,2)
	\DeltaH_{f} = 4,33 x 10^{5} J/mole (103,49 Kcal/mole)
	MW = 375,01
	[4,33 x 10^{5} J/mole (103,49 Kcal/mole)]/375,01
	= 1155 J/g (275,98 cal/gm).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de trihidrato de cloruro de litio que absorbe más de 1842 J/g (440 cal/gm) entre 90°C y 150°C.

	MW = 96,4
	\hskip3.3cm a 98°C
	\hskip0.9cm LiCl 3H_{2}O \rightarrow LiCl + 3H_{2}O
	\DeltaH_{f}°: -313,5 \hskip1cm -97,7 \hskip0.3cm -57,8
	\DeltaH° = 1,78 x 10^{5} J/mole (42,4 Kcal/mol)
	\DeltaH° = 1842 J/g (440 cal/g).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica del trihidrato de nitrato de litio que absorbe más de 1340 J/g (320 cal/gm) entre 50°C y 120°C.

	MW = 123
	\hskip3.3cm a 61°C
	\hskip0.9cm LiNO_{3} \cdot 3H_{2}O \rightarrow LiNO_{3} + 3H_{2}O
	\DeltaH_{f}°: \hskip1.1cm -328,6 \hskip0.3cm -115,3 \hskip0.3cm -57,8
	\DeltaH°= 1,67 x 10^{5} J/mole (39,9 Kcal/mol)
	\DeltaH° = 1357 J/g (324 cal/g).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de decahidrato de carbonato de sodio que absorbe más de 1340 J/g (320 cal/gm) entre 20°C y 80°C.

	MW = 266
	\hskip2.9cm pierde H_{2}O a 34°C
	Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O \rightarrow Na_{2}CO_{3}(S) + 10H_{2}O
	\DeltaH_{f}°: - 975,6 \hskip0.9cm -270 \hskip0.9cm -57,8
	\hskip4.7cm Na_{2}CO_{3} estable


	\DeltaH° = 5.34 x 10^{5} J/mole (127,6 Kcal/mol)
	\DeltaH° = 2010 J/g (480 cal/g).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de decahidrato de borato de sodio dando un rendimiento de más de 1465 J/g (350 cal/gm) entre 200°C y 375°C.

	MW = 382
	\hskip3.3cm a 320°C
	Na_{2}B_{4}O_{7} \cdot 10H_{2}O \rightarrow Na_{2}B_{4}O_{7} + 10H_{2}O
	\DeltaH_{f}°: \hskip0.4cm -1497 \hskip0.8cm -777,7 \hskip0.7cm -57,8
	\DeltaH° = 5,92 x 10^{5} J/mole (141,3 Kcal/mol)
	\DeltaH° = 1550 J/g (370 cal/g).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de hidratado de sal epsom que absorbe más de 1465 J/g (350 cal/gm) entre 120°C y 250°C.

\newpage

	MW = 246,5
	\hskip0.9cm Sal Epsom
	\hskip3.3cm - 6H_{2}O 150°C
	\hskip3.3cm - 7H_{2}O 200°C

	MgSO_{4} \cdot 7H_{2}O \rightarrow MgSO_{4} + 7H_{2}O
	-808,7 \hskip1.3cm -305,5 \hskip0.8cm -58.7
	\DeltaH° = 3,86 x 10^{5} J/g (92,3 Kcal/mol)
	\DeltaH° = 1566 J/g (374 cal/g).

Las siguientes reacciones proveerán un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de hidrato de sulfato de berilio que absorbe más de 1256 J/g (300 cal/gm) entre 90°C y 450°C.

	MW = 177,1
	\hskip2.4cm a 100°C
	BeSO_{4} \cdot 4H_{2}O \rightarrow BeSO_{4} \cdot 2H_{2}O + 2H_{2}O
	-576,3 \hskip1.3cm -433,2 \hskip0.7cm -57,8
	BeSO_{4} \cdot 2H_{2}O \rightarrow BeSO_{4} + 2H_{2}O \hskip1cm \DeltaH° = 31,6
	-433,2 \hskip1.3cm -286,0 \hskip0.9cm -57,8 \hskip0.6cm \DeltaH° = 31,6
	\DeltaH° = 1400 J/g (334 cal/g) (total).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de fosfato de sodio hidratado que absorbe más de 1256 J/g (300 cal/gm) entre 80°C y 150°C.

	MW = 377
	Na_{3}PO_{4} \cdot 12H_{2}O \rightarrow Na_{3}PO_{4} + 12H_{2}O
	\DeltaH_{f}°: -1309 \hskip0.4cm -460 \hskip0.4cm -57,8
	\DeltaH° = [6,5 x 10^{5} J/mol (156,4 Kcal/mol)]/(377 g/mol)
	= 1725 J/g (412 cal/g).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de hexahidrato de cloruro de calcio que absorbe más de 1256 J/g (300 cal/gm) entre 220°C y 350°C.

	MW = 219
	\hskip2.4cm a 200°C
	CaCl_{2} \cdot 6H_{2}O \rightarrow CaCl_{2} + 6H_{2}O
	\DeltaH_{f}: -623,2 \hskip0.6cm -190 \hskip0.4cm -57,8
	\DeltaH° = 3,6 x 10^{5} J/mole (86,4 Kcal/mol)
	\DeltaH°= 1654 J/g (395 cal/g).

Esta reacción proveerá un enfriamiento endotérmico de dispositivos electrónicos y otras superficies y estructuras por la descomposición térmica de heptahidrato de sulfato de cinc que absorbe más de 1256 J/g (300 cal/gm) entre 220°C y 350°C.

	MW = 288
	\hskip2.4cm a 280°C
	ZnSO_{4} \cdot 7H_{2}O \rightarrow ZnSO_{4} + 7H_{2}O
	\DeltaH_{f}°: -735,1 -233,8 \hskip1cm -57,8
	\DeltaH° = 4,05 x 10^{5} J/mole (96,7 Kcal/mol)
	\DeltaH° = 1406 J/g (336 cal/g).

Otras reacciones incluyen la descomposición de paraldehido y paraformaldehido que, de la misma forma, dan como resultado unas endotermias a una escala relativamente grande. Varios de los productos de reacción de la combinación del material mencionado tal como acetato de litio y formiatos también se pueden usar.

Se ha encontrado también que las sales de ácido acético y ácido fórmico dan como resultado unas reacciones y absorciones endotérmicas a gran escala de grandes cantidades de calor.

Los compuestos de la presente invención se pueden emplear en portadores o matrices de tejido compuesto del tipo tratado en la solicitud antes mencionada del solicitante o en la patente apuntada marcada previamente. En la prueba de estos compuestos los registradores de datos de vuelo se suministraron en un contenedor que forma una estructura de sumidero de calor. Pasteles de tipo gofre formados de ácido bórico fueron situados en encierres metálicos instalados dentro de la estructura del sumidero de calor. Los gofres de ácido bórico fueron formados por compresión en gofres y pasteles rectangulares que se adaptan bien dentro de los encierres metálicos de la estructura del sumidero de calor. La estructura del sumidero de calor se conectó entonces con el tablero de circuitos de un sistema de control de memoria. De esta forma, la subida natural de la temperatura de un registrador de vuelo militar con sumidero de calor convencional (del tipo previo) se puede comparar con el rendimiento térmico del mismo registro de vuelo con un sumidero de calor endotérmico con ácido bórico formado de acuerdo con la presente invención.

El uso de una sal hidratada (MgSO_{4} \cdot 7H_{2}O) da como resultado un efecto fuerte de enfriamiento cuando se aplica al registrador de vuelo.

Dispositivos de hidróxido de aluminio (Al(OH)_{3}) funcionan mejor como un agente de control de temperatura endotérmico de alta temperatura.

Cuando se descompone Al(OH)_{3}, deja detrás una fuerte capa aislante térmica de Al_{2}O que reduce más la subida de temperatura a través del producto de descomposición al dispositivo del sumidero de calor. Otras aplicaciones de la presente invención presentadas a modo de ejemplo y no como una limitación incluyen: revestimientos de control de temperatura, envolturas y forros al igual que una protección térmica para estructuras de metal y de plástico; el enfriamiento de componentes electrónicos, sensores de horno, envolturas de misiles, tubos de escape, protección térmica en coches de carrera, cortafuego y equipos relacionados.

Por lo contrario a los hidratos de sal tratados aquí, los hidróxidos o carbonatos se pueden almacenar casi de modo indefinido si no están expuestos a temperaturas en o por encima de la temperatura de reacción. Cuando se exponen a una presión reducida y algo de calor, los hidratos tienden a perder H_{2}O, haciendo que sea menos probable que sean totalmente eficaces como agente enfriante en algunas aplicaciones de naves espaciales, a no ser que estén sellados herméticamente, de modo adecuado, con una tolerancia para permitir la ventilación del vapor de agua a la temperatura de reacción.

Los compuestos están comercialmente disponibles y no son caros. Se pueden incorporar fácilmente en y estar integrados con los CFEMs, matrices de malla metálica, fibra de silicio o de carbono, o microencapsulado y macroencapsulado en silica porosa o en cuerpos de carbono porosos. Los agentes pueden estar formados en forma de encierres, pastillas o pasteles que se pueden incorporar en cuerpos formados y por tanto, se pueden formar en una forma y dimensión según se requiera. En algunas aplicaciones los agentes pueden estar formados en geles y pastas.

Los compuestos especiales de la presente invención proveen beneficios imprevistos, críticos por el hecho de que unas cantidades masivas de calor son absorbidas de inmediato, en una reacción unidireccional. Y que una vez absorbidas de esta forma, no se invierten y, por tanto, no pueden actuar como un generador de calor. Por tanto la protección para dispositivos sensibles es absoluta.

Sobre todo, todos estos compuestos producen productos de vapor inofensivos para el entorno durante la descomposición e incluso a temperaturas elevadas.

Se han dado a conocer varias formas en este documento y otros dentro del objetivo de las reivindicaciones adjuntas se harán aparentes para aquellos con conocimientos en esta técnica. Por tanto, se ha de entender que la presente publicación es a modo de ilustración y no una limitación de la presente invención.

Claims

1. Un artículo de fabricación para el control de la temperatura de una superficie de un dispositivo que genera calor, o una superficie de un objeto expuesto al calor de un generador de calor, cuando se aplica a la mencionada superficie, que consta de un sumidero de calor que tiene una superficie para el control de la temperatura y que consta de un agente endotérmico configurado para absorber la energía térmica a través de la superficie para el control de la temperatura por una reacción química endotérmica que usa calor latente de descomposición o de deshidratación, el agente endotérmico mencionado se selecciona del grupo de hidróxidos que consiste en hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio e hidróxido de litio y sus mezclas.

2. Un artículo de fabricación para el control de la temperatura de una superficie de un dispositivo que genera calor, o una superficie de un objeto expuesto al calor de un generador de calor, cuando se aplica a la mencionada superficie, que consta de un sumidero de calor que tiene una superficie para el control de la temperatura y que consta de un agente endotérmico configurado para absorber energía térmica a través de la superficie para el control de la temperatura por una reacción química endotérmica que usa calor latente de descomposición o de deshidratación, el agente endotérmico indicado consta de un ácido con un peso molecular que se descompone de modo endotérmico en agua y óxidos.

3. Un artículo de fabricación de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual el ácido con un peso molecular bajo es ácido bórico.

4. Un artículo de fabricación para el control de la temperatura de una superficie de un dispositivo que genera calor, o una superficie de un objeto expuesto al calor de un generador de calor, cuando se aplica a la mencionada superficie, que consta de un sumidero de calor que tiene una superficie para el control de la temperatura y que consta de un agente endotérmico configurado para absorber energía térmica a través de la superficie para el control de la temperatura por una reacción química endotérmica que usa calor latente de descomposición o de deshidratación, el agente endotérmico indicado se selecciona del grupo que consta de compuestos orgánicos que constan de paraldehido, paraformaldehido y trioxano y sus mezclas.

5. Un artículo de fabricación para el control de la temperatura de una superficie de un dispositivo que genera calor, o una superficie de un objeto expuesto al calor de un generador de calor, cuando se aplica a la mencionada superficie, que consta de un sumidero de calor que tiene una superficie para el control de la temperatura y que consta de un agente endotérmico configurado para absorber energía térmica a través de la superficie para el control de la temperatura por una reacción química endotérmica que usa calor latente de descomposición o de deshidratación, el agente endotérmico mencionado se selecciona del grupo de sales que consiste en formiato de litio, acetato de litio, carbonato de litio, carbonato de calcio, carbonato de silicio, carbonato de magnesio, bicarbonato sódico, sales de ácido acético, sales de ácido fórmico, sales de ácido bórico y sus mezclas.

6. Un artículo de fabricación para el control de la temperatura de una superficie de un dispositivo que genera calor, o una superficie de un objeto expuesto al calor de un generador de calor, cuando se aplica a la mencionada superficie, que consta de un sumidero de calor que tiene una superficie para el control de la temperatura y que consta de un agente endotérmico configurado para absorber la energía térmica a través de la superficie para el control de la temperatura por una reacción química endotérmica que usa calor latente de descomposición o de deshidratación, el agente endotérmico mencionado se selecciona del grupo que consta de sales de hidratos que consisten en trihidrato de cloruro de litio, trihidrato de nitrato de litio, decahidrato de carbonato de sodio, decahidrato de borato de sodio, sales epsom hidratadas, hexahidrato de nitrato de magnesio, tetrahidrato de sulfato de berilio, fosfato sódico, dodecahidrato, hexahidrato de cloruro de calcio, y heptahidrato de sulfato de cinc, hexahidrato de cloruro de magnesio, decahidrato de sulfato de sodio, trihidrato de óxido de aluminio, decaoctahidrato de sulfato de aluminio, trihidrato de fluroruro de aluminio, nonahidrato de nitrato de aluminio y sus mezclas.

7. El artículo de fabricación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6, en el cual el sumidero de calor consta de una matriz de retención, embalaje, envoltura o estructura para formar una superficie para el control de la temperatura.

8. Un método para controlar la temperatura de una superficie de dispositivo que genera calor o una superficie de un objeto cuando se expone al calor de un generador de calor, que consta de:

el posicionar un artículo de fabricación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7 con la superficie para el control de la temperatura de su sumidero de calor en contacto térmico con la superficie del dispositivo que genera calor o la superficie del objeto; y

la absorción de la energía térmica en el sumidero de calor a través de la superficie para el control de la temperatura por descomposición o deshidratación endotérmica del agente endotérmico.