SE1150190A1 - Salt överdraget med nanopartiklar - Google Patents

Abstract

Salt överdraget med nanopartiklar karakteriseras av dess förmåga att till fulloslöppa sitt flytande innehöll utan att kollapsa, dårefter kan man återfå vätskan.Denna återvinningsförmåga gör nya applikationer möjliga. Saltet överdraget mednanopartiklar består av en inre del och ett yttre skikt och bildar en cell med ettmembran som håller vötska och låter gas passera. Inre delen består av ett salt ochdet yttre skiktet består av nanopartiklar. Kända maskiner och processer kan fåutökad funktionalitet genom cellerna innefattande salt och nanopartiklar. Förmaskiner arbetande enligt matris- och hybrid-principen kan cellerna fungera som enmatris, och dörmed ersötta dyra matrismaterial. En enhet ör anpassad för att utföraen absorption processen, anordningen består av minst en cell. Fördelarna ör blandannat att korrosion reduceras eller tom elimineras. Den långsiktiga stabiliteten i absorption maskiner ökar och migration av salt i vötske- och gasfas undviks. (Fig 2)

Description

CaCIQ, K2CO3, LiCI2, NaCl, och KQSOÅ. Exempel pä bärare inkluderar kiseloxid- gel.

[0004] Principen för kemiska värmepumpar är känd, se till exempel US ,440,889, 5,05ó,59l US 4,993,239 US 4,754,805 samt US ó,ó34,l83.

Många kemiska värmepumpar innefattar minst ett salt som en aktiv substans och minst en vätska. I US 6,634, i 83 beskrivs en fast fas av en aktiv substans primärt inuti ett nät, medan en lösningsfas kan passera nätet. Det finns ytterligare en disfribuerende anordning, Lex. en pump För en få den ekfive substansen i flytande form eller lösningsfas passera i kontakt med en värmeväxlare och den aktiva substansen i fast form.

[0005] En nackdel vid användning av sa|t|ösningar i absorptionprocesser är att korrosion lätt sker. Korrosion |eder typiskt till bildandet av icke kondenserbara gaser, främst vätgas (H2), eller till brott i material i en maskin som arbetar enligt absorptionsprocessen. Effekterna av korrosionsgaser minskar eller stoppar absorptionsprocessen. Ett problem i samband med korrosion är att vätgas mäste rensas ur systemet.

[0006] l kända absorptionprocesser är problemet med korrosion svärt att lösa eftersom korrosion endast delvis kan hämmas av till exempel tillsatser av olika korrosionsinhíbitorer, justering av pH eller genom att välja ett korrosionsbeständigt material frän gruppen av ädla, och därmed dyra, metaller.

[0007] US 2002/0043649 beskriver ett försök att kontrollera korrosion i värmepumpar genom att lägga till en sällsynt salt [ordartsmetaller till värmepumpens ammoniak/vatten-arbetsvätska. l föredragna utforingsformer innefattar det sällsynta iordartsmetallsaltet cerium och stälytor är ceriumbehandlade för att förstärka de korrosionsskyddande effekterna.

[0008] Även om kemiska värmepumpar arbetande i enlighet med hybridprincipen och med en matris används med framgång idag, se till exempe| PCT-ansökningar WO 2007/139476 och WO/2009/l 0227] , kan den långsiktiga stabiliteten fortfarande förbättras. |b|and kan vätskemigration av salt inuti matrisen ske över lång tid. Denna saltmigration medför en ojämn saltkoncentration i matrisen, vilket resulterar i en försämrad prestanda för maskinen. I en sådan maskin kan dessutom salt migrera i flytande droppar med gasflödet och därmed långsamt förorena kondensorn/evaporatorn. Detta påverkar värmepumpens prestanda negativt. För den långsiktiga stabiliteten finns det således utrymme för förbättringar.

[0009] Ännu ett problem med kemiska värmepumpar arbetande i enlighet med hybridprincipen innefattande en matris är att matrismaterialet i sig kan vara ett korrosionskänsligt material. Korrosion av matrisen kan resultera i allmäna korrosionsrelaterade problem som t.ex. utsläpp av korrosionsgaser men det kan också resultera i nedbrytning av matrisen, en oönskad bieffekt.

[0010] I kemiska värmepumpar arbetande i enlighet med hybridprincipen med en matris, hämmas transporten av gas vid laddning och urladdning av att saltvattenlösning blockerar gaskanaler i matrisen. Det är önskvärt att minska eller eliminera detta problem. [00l l] l kemiska värmepumpar arbetande i enlighet med hybridprincipen med en matris, varierar volymen av gaskanalerna i matrisen beroende på mängden vätska absorberad i matrisen, denna variation kan leda till oönskade effekter.

Det är önskvärt att minska eller tom eliminera detta problem.

[0012] I kemiska värmepumpar arbetande i enlighet med hybridprincipen med en matris eller arbetande enligt fallfilmsprincipen är det alltid fördelaktigt för bra prestanda för att ha en stor kontaktyta mellan gasfasen och saltet. Detta gäller både vid laddning och urladdning. Därför är det önskvärt att öka kontaktytan mellan en gasfas och ett salt i en kemisk värmepump arbetande enligt hybridprincipen. I det aktuella kemiska värmepumparna arbetande i enlighet med hybrídprincipen finns utrymme för förbättringar när det gäller ytarean.

[0013] "Torrt vatten" är ett känt material innefattande vatten och nanopartiklar.

Materialet är ett friflytande pulver som bereds genom att blanda vatten, nanopartiklar, t.ex. kiseldioxid-derivat såsom kiseldioxiddimetylsilylat och luft i höga hastigheter. Blandning i höga hastigheter ger en vatten-i-luft emulsion, och skapar små celler där nanopartiklar innesluter små vattendroppar, och fungerar som en barriär mellan omgivningen och vatten. Vattnendroppar separeras och hindras frän att slås samman. Emulsionen som bildas är torr och kan hällas som ett friflytande pulver. Begreppet torrt vatten och hur den är giord har varit känt sedan 1960-talet, se till exempel US 3,393,l55 och US 4,008,l70, under de senaste åren har torrt vatten återfått intresset. Användningsområden för torrt vatten har till exempel nämnts att vara en ingrediens i kosmetika, för lagring av gaser eller för att påskynda katalytiska reaktioner. Ett problem med strukturer av torrt vatten är att de tenderar att kollapsa när de värms upp så att vattnet avdunstar. Därför är det svårt att få en helt reversibel process.

[0014] Enligt teknikens ståndpunkt finns ytterligare behov av en energibärare som är lätt, enkel och ekonomiskt att transportera.

Sammanfattning

[0015] Det är ett föremål för uppfinningen att i någon mån lösa åtminstone en del av problemen enligt teknikens ståndpunkt och tillhandahålla en förbättrad cell, en förbättrad anordning och ett förfarande för att tillverka cellen. 00l 6 l en första as ekt tillhandahälls en cell innefattande en inre del och ett p yttre skikt, nämnda inre del innefattar ett salt och nämnda yttre skikt innefattar nanopartiklar, där cellen har en genomsnittlig storlek frän l till l000 pm.

[0017] I en andra aspekt tillhandahälls en anordning anpassad för att utföra en absorptionsprocess, nämnda anordning innefattar åtminstone en cell, där nämnda cell innefattar en inre del och ett yttre skikt, vari nämnda inre del innefattar ett salt och där nämnda yttre skikt innefattar hydrofoba nanopartiklar, och där nämnda cell har en genomsnittlig storlek frän l till 1000 pm.

[0018] Det tillhandahälls dessutom användning av salt överdraget med nanopartiklar i en absorptionsprocess.

[0019] Det ti||handahä||s vidare ett förfarande för tillverkning av en cell innefattande ett salt överdraget med nanopartiklar.

[0020] Fördelar med uppfinningen inkluderar att korrosion reduceras eller tom elimineras eftersom korrosivt salt är inneslutet i nanopartiklar. Den längsiktiga stabiliteten i absorptionsmaskiner ökar, eftersom salt är inneslutet med nanopartiklar som bildar celler av överdraget salt, en sä kallad nanobelagd eller nanoöverdragen saltcell eller NCS-cell. Bildandet av en NCS-cell stoppar eller stoppar väsentligen saltmigration i bäde gas och flytande fas. Saltvattnet är inneslutet och kan inte hindra gasflödet mellan NCS-celler.

[0021] Ytan ökar pä grund av den begränsade storleken pä NCS-celler. I en utföringsform uppnäs en kontaktyta 100 gänger högre än i jämförbara maskiner enligt teknikens ständpunkt genom att använda NCS-cellen.

[0022] En annan fördel för absorptionsmaskiner innefattande NCS-cellen i denna uppfinning är att föreliggande NCS-celler inte behöver dyra cirkulationspumpar och dyra värmeväxlare som korroderar med tiden och kräver ständig service exempelvis för att fylla pä pH-buffert och korrosionsinhibitorer och vakuum pumpning/rensning av vätgas som är ett resultat av korrosion av metall.

[0023] Ytterligare en fördel med NCS-celler är att de i vissa avseenden beter sig som ett fast ämne och därför stoppas varje migrering av vätska som orsakas av gravitation och/eller temperaturgradienter och problemet med ojämn saltkoncentratíonen i en matris kan därför övervinnas. Även om de utsätts för fuktig luft, varken migrerar eller bildar NCS-cellerna klumpar, men förblir som ett friflytande pulver pä grund av de stabila egenskaperna hos NCS-cellen. Eftersom saltet är inneslutet i NCS-cellen, är problemet med eventuell korrosion i matrisen löst eftersom saltet i praktiken inte kommer i kontakt med matrismaterialet.

[0024] Saltet överdraget med nanopartiklar ger en ny möjlighet för maskiner arbetande enligt matris och hybridprinciperna (se till exempel WO/2007/l 39476 och WO/2009/l0227l j, eftersom materialet i sig kan fungera som en matris, kan NCS-cellen därmed ersätta dyra matrismaterial.

Saltet överdraget med nanopartiklar innefattande en inre del och ett yttre skikt bildar en cell med ett genomsläppligt membran som häller vätska inuti och läter gas passera in eller ut. Säledes behövs ingen extra matris i absorptionsmaskiner arbetande med en matris enligt hybridprincipen.

[0025] Ännu en annan fördel är att i en absorptionsmaskin förblir kanalstrukturen mellan de nuvarande NCScellerna konstant jämfört med teknikens ständpunkt där kanalstrukturen beror av flytande innehäll och ger flytande filmbildning och avbrott i processen trots eventuell förekomst av torrt salt i bulken. Föreliggande partiklar häller ocksä i stort sett samma volym oavsett om de är fulla av vätska eller helt torra och därmed blockerar de aldrig eller i princip aldrig gaskanalerna i matrisen. NCS-cell (I en utföringsform med en storlek på 45-100 pm) ger alltid 40% ledigt utrymme på grund av geometrin.

[0026] Ytterligare en fördel är att saltet överdraget med nanopartiklar karakteriseras av dess förmåga att till fullo slappa sitt flytande innehöll genom påverkan av värme upp till en hög temperatur (upp till 400°C i en utföringsform), utan att kollapsa. Därefter kan den återfå vätska om ånga och kyla finns tillgångligt. Denna återhämtningsförmåga gör, i motsats till "torra vatten" nya applikationer möjliga och förbättrad funktionalitet erhålls för kända maskiner och processer,. "Torrt vatten" kollapsar när vattnet tas bort från strukturen.

[0027] Med hänsyn till fördelarna ovan, avses det att absorptionsmaskiner är mycket väl lämpade för användning med föreliggande NCS-celler.

[0028] Saltet överdraget med nanopartiklar materialet kan lätt transporteras i plastpåsar, papperspåsar, trummor och kräver inte dyra och korrosionsbeständiga plast/metall-behållare.

Kort beskrivninq av ritninqarna

[0029] Uppfinningen beskrivs nu, som exempel, med hänvisning till tillhörande ritningar, där:

[0030] FIG. l visar ett mikroskopfotogrcifi som visar de vita öppna ytorna mellan svarta NCS-celler. [003 l] FlG. 2 visar en schematisk bild av NCSceller med och utan vatten molekyler.

Detaljerad beskrivning

[0032] Innan uppfinningen redovisas och beskrivs i detalj, är det underförstått att denna uppfinning inte är begränsad till vissa föreningar, konfigurationer, steg metod, substrat och material som visas här, eftersom sådana föreningar, konfigurotioner, förfarande steg, substrat, och material kan variera något. Det är också nödvändigt att inse att den terminologi som används häri används för att beskriva särskilda utföringsformer och är inte avsedd att begränsa uppfinningen eftersom omfattningen av den aktuella uppfinningen endast begränsas av de bifogade patentkraven och ekvivalenter därav.

[0033] Det skall noteras att i denna beskrivning och i de bifogade patentkraven inkluderar singularformerna "en", "ett", ”det” och "den" pluralmotsvarigheter såvida inte sammanhanget tydligt anger något annat.

[0034] Om inget annat anges, är alla termer och vetenskaplig terminologi som används här är avsedda att ha den innebörd som uppfattas av en fackman inom området som denna uppfinning avser.

[0035] Termen "omkring" som används i samband med ett numeriskt värde i beskrivnin en och atentkraven betecknar ett intervall å no rannhet, 9 P P 99 välbekant och acceptabelt för en fackman på området. Said intervallet är i %.

[0036] ”Medelstorlek” används i samband med en partikel eller en cell för att beteckna den genomsnittliga storleken för en partikel. Definitionen bygger på att ersätta en viss oregelbundet formade partikel med en tänkt sfär som har volymen identisk med de oregelbundet formade partiklarna. Denna volymbaserade partikelstorlek motsvarar diametern av sfären som har samma volym som en given oregelbundet formad partikel.

[0037] "Hygroskopisk" anvönds hör för att beteckna möjligheten för ett ömne att attrahera vattenmolekyler eller molekyler med liknande egenskaper som vatten från den omgivande miljön antingen genom absorption eller adsorption.

[0038] "Hydrofob" anvönds hör för att beteckna egenskapen att vara vattenawisande, tendera att stöta bort och inte absorbera vatten.

[0039] "Nanopartiklar" anvönds hör för att beteckna ett lokaliserat objekt med en volym och en massa. I synnerhet betecknar "nanopartiklar" partiklar som utgör ett skikt på NCS-cellen. "Nanopartiklar" ör alltså mindre ön NCS-cellen.

[0040] "NCScell" anvönds hör för att beteckna ett lokaliserat objekt med en volym och en massa. I synnerhet "cell" och/eller "NCScell" betecknar ett föremål bestående av ett salt som ör överdraget med partiklar som kallas nanopartiklar. Således kan ordet "cell" hönvisa till ett objekt som innefattar en inre del och en yttre skikt, dör det yttersta skiktet innefattar nanopartiklar, vilka nanopartiklar ör mindre ön cellen. NCS ör en förkortning av nano överdraget salt.

[0041] l föreliggande uppfinning ör ett salt överdraget med nanopartiklar, för att erhålla en NCS-cell. 0042 l en första as ekt tillhandahålls en cell innefattande en inre del och ett P yttre skikt, nömnda inre del innefattar ett salt och nömnda yttre skikt innefattar nanopartiklar, dör partikeln har en genomsnittlig storlek från l till l000 pm.

[0043] Det avses att cellen innefattar minst en belöggning. Således cellen kan cellen innefatta flera belöggningar. Den inre delen av cellen kan i sin tur innefatta flera olika delar.

[0044] I en utföringsform, ör saltet hygroskopiskt. I en utföringsform ör saltet valt frön klorider, klorater, perklorater, bromider, [odider och nitrater av Iitium, magnesium, kalcium, strontium, barium, kobolt, nickel, iörn, zink, mangan och aluminium samt sulfider och hydroxider av Iitium , natrium och kalium. I en annan utföringsform ör saltet valt frön LiBr, LiCI, CaClz och CaBrQ. I en utföringsform völis saltet frön gruppen bestående av magnesiumklorid, zinkklorid, kaliumkarbonat, kaliumhydroxid och natriumhydroxid.

[0045] I en utföringsform ör nanopartiklarna hydrofoba. I en utföringsform innefattar nanopartiklarna minst ett material valt frön kiseIdioxid-derivat och kol- material. I en utföringsform innefattar nanopartiklarna ötminstone ett material valt frön gruppen bestöende av kiseldioxid-derivat och kol-material. Kiseldioxid- derivat inkluderar men ör inte begrönsat till kiseldioxiddimetylsilylat. Termen kolmaterial innefattar material baserade pö kol. Exampes pö kol-material inkluderar, men begrönsas inte till, grafit och grafen. Partiklar av kol har fördelen av böttre vörmeledningsförmöga ön kisel. I en utföringsform ör den genomsnittliga storleken för nanopartiklar ca I0 nm. I en utföringsform ör den genomsnittliga storleken för nanopartiklar frön I till 50 nm. I en annan utföringsform ör den genomsnittliga storleken av nanopartiklar ör frön I till 20 nm.

[0046] NCS-celler har i en utföringsform en genomsnittlig storlek i intervallet -I00pm, inklusive det yttre skiktet. I en alternativ utföringsform har NCS- cellerna en genomsnittlig storlek frön 5 till 500 pm. Den genomsnittliga storleken pö NCSceIIerna innefattar alltid belöggningen.

[0047] I en utföringsform innefattar cellen ytterligare minst en vötska. I en utföringsform innefattar den inre delen av cellen minst en vötska. I en utföringsform innefattar cellen vidare vatten.

[0048] I en andra aspekt tillhandahålls en anordning anpassad för att utföra en absorptionsprocess, nömnda anordning innefattar åtminstone en cell, dör nömnda cell innefattar en inre del och ett yttre skikt, vari nämnda inre del innefattar ett salt och dör nömnda yttre skikt innefattar nanopartiklar, och dör nömnda cell har en genomsnittlig storlek från I till I000 pm.

[0049] I en utföringsform ör anordningen en kemisk vörmepump verkande enligt absorptíonsprincipen. I en utföringsform ör anordningen en apparat för kylning anpassad att anvönda en absorptionsprocess. I en utföringsform ör anordningen en maskin för att samla in överskottsvårme anpassad att utnyttia en absorptionsprocess. I en utföringsform ör anordningen en anordning för lagring av energi anpassad att anvönda en absorptionsprocess. I en utföringsform ör anordningen ör en termisk solfångare anpassad att utnyttja en absorptionsprocess. I en utföringsform anordningen ör ett taktegel eller en takpanel för produktion av kyla och vörme anpassade för att utnyttja en absorptionsprocess.

[0050] Det tillhandahålls vidare anvöndning av en cell som beskrivs ovan i en absorptionsprocess. I en utföringsform sker absorptionsprocessen i en kemisk vörmepump.

[0051] Det tillhandahålls vidare ett förfarande för tillverkning av en cell innefattande en inre del och en yttre skikt, nömnda inre delen innefattande ett salt och nömnda yttre skikt innefattande nanopartiklar, nömnda förfarande innefattande stegen att: a) blanda ett salt med nanopartiklar och b) blanda med tillröcklig energi för att få celler som innefattar ett salt överdraget med nanopartiklar.

[0052] I en utföringsform blandas minst en vötska med salt och nanopartiklar i steg a). I en utföringsform år nömnda vötska vatten.

[0053] NCS-cellen har flera användningsområden. Ett icke begränsande exempel är användning i en anordning anpassad för att utföra en absorptionsprocess, nämnda anordning innefattande ett salt överdraget med nanopartiklar.

[0054] l en utföríngsform innefattar cellen minst en vätska. l en utföríngsform innefattar vätskan vatten. I en utföríngsform är vätskan vatten. Det mesta av vätskan finns i den inre delen av partikeln. Be|äggníngen släpper igenom vätskan. Möjliga lösningsmedel förutom vatten inkluderar, men är inte begränsade till metanol, etanol, ammoniak, mety|amin och etylamín.

[0055] Utan att vilja vara bunden av någon särskild vetenskaplig teori menar uppfinnaren att nanopartiklarna dras till den inre delen av cellen genom en attraktiv kraft (Debye kraft) mellan en dipol och en inducerad dipo|. Saltet med eller utan vatten uppvisar en dipol, medan nanopartiklar har en polariserbarhet.

Således är nanopartiklarna företrädesvis valda av material som är polariserbara.

[0056] NCS-cellen är ett intressant material för många användningsområden, särskilt för absorptionsprocesser.

[0057] Med NCScellen enligt denna uppfinning år korrosion kraftigt reducerad och även mycket korrosionskänsliga material som aluminium kan komma ifråga för att användas som material för en maskin som arbetar enligt absorptionsprocessen. Anledningen till detta år att saltet i huvudsak håller sig innanför barriären av nanopartiklar på grund av stark ytspänning, beläggningen av nanopartiklar år bara genomsläpplig för gasfasen av lösningsmedlet. Saltet kan därmed aldrig eller endast i mycket begränsad utsträckning komma i kontakt med korrosionskänsligt material.

[0058] Med minskade korrosionsegenskaper för NCScellen i denna uppfinning, kan en absorptionsprocess även utföras i atmosfärstryck i motsats till ett vakuum. Om saltet inte var överdraget med nanopartiklar skulle syrehalten i atmosfärisk luft minska livslängden på absorptionsprocessen på grund av kraftig korrosion. NCS-cellen i denna uppfinning öppnar därför upp många nya användningsområden för absorptionprocesser som innefattar ett salt.

[0059] I dagens absorptionprocesser behövs stora värmeväxlande ytor, gärna innefattande en metall, för att skapa stora kontaktytor mellan salt och gasfasen av lösningsmedel samt att skapa en effektiv värmetransport till och från lösningsmedlet. Dessutom används rörliga delar i en absorptionsmaskin såsom pumpar för att skapa en fallande film, för att öka kontaktytorna. Genom att separera och innesluta saltet i ett lager av nanopartiklar ökas kontaktytan mellan salt och lösningsmedel i gasfas automatiskt. Därigenom kan överföring av värme till och frän lösningsmedlet ske genom direkt kontakt mellan salt och gasfasen av lösningsmedel, utan någon ytterligare värme värmeväxlande yta. Dessutom minskas eller till och med elimineras behovet av att använda pumpar och fallande filmen tekniken.

[0060] Genom att framställa ett överdraget salt, förvärvar saltet nya egenskaper. De nya egenskaperna för NCS-cellen enligt uppfinningen resulterar i nya användningsområden för salter i absorptionprocesser. Till exempel kan NCS-cellerna pumpas på samma sätt som en ren vätska eller ett friflytande pulver och kan med andra ord att distribueras på samma sätt som fjärrvärme och fiärrkyla, där rent vatten normalt används. Ett icke överdraget salt skulle vara omöjligt att använda i fjärrvärme eller fiärrkyla, men det överdragna saltet minskar korrosionen i processen avsevärt, har 10 gånger högre energitäthet än rent vatten och orsakar ingen kristallisering av saltpartiklar i pumpningsprocessen. NCS-cellerna kan lagra kemiskt bunden energi som kan frigöras när det behövs, skapa värme eller kyla. Eftersom NCS-cellen har en hög energitöthet och i huvudsak inte förlorar sin energi över tiden om de lagras pä rött sätt, kan materialet transporteras länga sträckor. NCS-celler kan till exempel laddas (värmas) där det finns överskott energi, tex industri, längt frän slutanvändaren, och senare transporteras och laddas där energi behövs.

[OOói] Till skillnad frän konventionell fjärrvärme och fjärrkyla, behövs bara i/i O av en normal rördiameter för att distribuera en bestömd mängd energi med NCS-cellen jämfört med rent vatten i vätskeform. Detta beror pä att den överdragna partikeln har lO gånger högre energitöthet jämfört med rent flytande vatten pö grund av vörmenpumpsförmägan hos NCScellen. Dessutom kan fördelningsrören för fjärrvärme eller fjärrkyla kan när man använder NCS- cellen enligt denna uppfinning framställas i billiga plastmaterial och behöver inte nägon isolering eftersom NCS-cellmaterialet innehöller latent energi i motsats till känslig energi. Eftersom ett rör med ett distributionssystem som använder NCS- celler inte behöver placeras i en frost skyddad miljö, kan rören istället placeras i marken pä samma sätt som en fiberkabel. Inga särskiljda rör för värme eller kyla behövs och eftersom värme och kyla inte används samtidigt, kan fördelningen av röret dimensioneras enbart baserat pä det genomsnittliga behovet av uppvärmning.

[0062] Användningsområden för NCS-cellen inkluderar, men är inte begränsade till: 0 Kemiska värmepumpar verkande enligt absorptionsprincipen för kylning och uppvärmning, ° Kemiska värmepumpar verkande enligt hybridprincipen (se till exempel WO 2007/139476 och WO/2009/lO227l) för kylning, uppvärmning och energilagring, 0 Maskiner som använder absorptionprocesser för torkande kylning och kontroll av luftfuktighet för bra inomhusklimat, 0 Torkmedelsanläggningar och fuktreglering för god inomhusmiljö, 0 Insamling och lagring av överskottsvärme eller spillvärme från till exempel industri eller fordon som skall användas för uppvärmning eller kylning för slutanvändare såsom industri, sjukhus, kontor eller privata hem, 0 NCS-cellerna kan användas istället för vatten som energibärare, i ett fjärrvärmenät, för även ge fjärrkyla. I ett sådant nät med föreliggande NCS- celler som energibärare rören kan reduceras till följd av betydligt högre energitäthet jämfört med vatten. 0 För att använda föreliggande NCS-celler som energilagring eller säsongslagring av solenergi eller spillvärme frän industrin, som ska användas av industri, sjukhus, kontor eller privata hem, 0 Sanering eller lagring av farliga gaser såsom metan, väte, koldioxid, koloxid och andra gaser från förbränningsmotorer i fordon, industri eller andra källor till växthusgaser. Genom en efterföljande regenerering av föreliggande NCS-celler där farliga gaser förs bort frän områden där de kan orsaka skada exempelvis från tätbebyggda områden till en plats där dessa gaser på ett säkert sätt kan tas om hand, 0 Konvertera termiska solfångare från endast uppvärmning, till både uppvärmning och kylning, 0 Taktegel och takpaneler kan med nuvarande NCS-celler få utökad funktionalitet och detta byggmaterial kan användas för produktion av kyla och värme till byggnaden, 0 Dricksvattenproduktion från fuktig luft genom konverterade termiska solfångare, taktegel och takpaneler med föreliggande NCS-celler, 0 Upprätthållande av exakt luftfuktighet i arkiv, museer och andra relevanta platser, ° Släckning av bränder, särskilt i elektronisk utrustning, där föreliggande NCS- celler kan regenereras av fukt och användas igen.

[0063] Ett gemensamt drag för mänga applikationsomräden är att NCScellen används i en absorptionsprocess. En flyktig vätska i gasfas absorberas av det överdragna saltet i en exoterm reaktion. När det överdragna saltet innehällande den flyktiga vätskan värms upp, frigörs vätskan som gas i en endoterm reaktion.

[0064] Andra särdrag och användningar av uppfinningen och tillhörande fördelar kommer att bli uppenbara för en fackman pä området vid läsning av beskrivningen och exemplen.

[0065] Det avses att denna uppfinning inte är begränsad till de särskilda utföringsformer visas här. Följande exempel ges som illustration och är inte avsedda att begränsa omfattningen av uppfinningen eftersom omfattningen av den aktuella uppfinningen endast begränsas av de bifogade patentkraven och ekvivalenter därav.

Exem pel Exempel i

[0066] I ett experiment hälldes 95 delar av en vattenlösning av LiBr (32 wt%) i en mixer av typen OBH Nordica 1,5 L och 5 delar av ett hydrofobt kiseldioxid- derivat sattes till saltlösningen. Blandning utfördes vid > l0 000 varv per minut under tre intervaller, varje intervall varade ca 30 s. Det resulterande materialet var ett torrt och friflytande vitt pulver. Saltet överdraget med nanopartiklar värmebehandlades därefter.

Exempel 2 - Korrosionseqenskaper för ett salt överdraqet med nanopartiklar på koppar, stål och aluminium

[0067] Saltet överdraget med nanopartiklar framstålldes i enlighet med exempel l ovan. Det ursprungliga LiBr-innehållet i vattenlösningen var 32 vikt%.

[0068] En tesked salt överdraget med nanopartiklar lades på tre olika metaller: 0 koppar ° stål ° aluminium

[0069] Metallerna vårmdes i atmosförsmiliö i en ugn vid 300°C i ca l timme.

[0070] För jämförelse, hålldes en vattenlösning av 32 vikt% LiBr på en kopparplåt och vårmdes upp på en vårmeplatta i ca l5 minuter (mindre ån 300 ° c).

[0071] Korrosionen gick snabbt på kopparplåten når saltlösningen anvåndes.

En blå/grön fårg av oxidationsprodukter blev mycket tydlig och ett hål bildades i plåten. Den kopparplåt som utsattes för salt överdraget med nanopartiklar visade inte några tecken på korrosion.

[0072] Inte heller plåtar av stål och aluminium visade några tecken på korrosion når de utsattes för salt överdraget med nanopartiklar.

Exempel 3 - reversíbilitet för salt överdraqet med nanopartiklar når det anvånds i en absorptionsprocess

[0073] Saltet överdraget med nanopartiklar framstålldes i enlighet med exempel l ovan. Den ursprungliga LiBr innehållet i vattenlösning var 32 vikt%.

En reaktor i en småskalig absorptionsmaskin var fylld med 50 gram av saltet överdraget med nanopartiklar. Saltet överdraget med nanopartiklar innehöll dårmed 34 gram vatten. Reaktorn var ans|uten till en kondensor/evaporator via en gastransportskanal. Kondensorn/evaporatorn var fylld med 100 gram vatten.

[0074] Absorptionsmaskínen laddades genom att vårma reaktorn till 120- l50°C under 4-12 timmar med en vårmesånka på kondensor/evaporator-sidan som höll omkring ó°C.

[0075] Absorptionsmaskinen ur|addades genom uppvärmning av kondensorn/evaporatorn till l7°C och genom att ha en vårmesånka på omkring -30°C kopplad till reaktorn.

[0076] Under laddning avdunstar vattnet från saltet överdraget med nanopartik|ar och transporteras som vattenånga till kondensorn/evaporatorn dår ångan kondenseras och bildar rent flytande vatten. laddningen kan fortsätta tills det inte finns något vatten kvar i sa|tet överdraget med nanopartik|ar. Det verkar som om saltet överdraget med nanopartik|ar inte åndrar sitt utseende eller bryts ned i separata sa|tpartik|ar och nanopartik|ar. Under urladdningen kan det "torra" saltet överdraget med nanopartik|ar återigen ta upp vattenånga som kommer från kondensorn/evaporatorn utan att åndra dess utseende och medan det fortfarande år ett torrt pulver. 0077 Måtnin ar av reversibilitet av saltet överdra et med nano artiklar 9 9 p gjordes under absorptionsprocessen som beskrivs ovan. Efter laddningen vågdes reaktorn på en noggrann våg för att undersöka hur mycket vatten som hade låmnat sa|tet överdra et med nano artiklar. Efter urladdnin vå des en ån för 9 P 9 9 9 9 att undersöka hur mycket vatten som hade återvånt till saltet överdraget med nanopartik|ar i reaktorn. Två parallella moduler kördes på samma gång.

[0078] De förändringar som visas i tabellen nedan beror på variationer i omgivande förhållanden. Men över tiden visar testerna i båda modulerna att samma eller mera innehåll av vatten så småningom kommer tillbaka till reaktorn. Ü Q CO Mätning # Vatten tillbaka till reaktorn (gram) 32,3 27,0 ,9 29,5 32,5 32,8 34,5 37,2 32,4 37,] 37,4 34,5 ,8 37,0 38,7 oooowwoocncnßtxwwmwfl ššæßjšooowou-.ßwro-

[0079] Ovanstående resultat bekräftar reversibilitet avseende absorption och desorption av vatten för salt överdraget med nanopartiklar.

[0080] Försöket genomfördes också med så hög laddningstemperatur som l90°C för att visa stabilitet för salt överdraget med nanopartiklar vid höga temperaturer.

Exempel 4 - kontamination qenom miqration av salt droppar till kondensorn/evaporatorn

[0081] Saltet överdraget med nanopartiklar framställdes i enlighet med exempel l ovan. En reaktor i en småskalig absorptionsmaskin fylldes med salt överdraget med nanopartiklar. Reaktorn var ansluten till en kondensor/evaporator via en gastransportkanal. Som en barriör mellan reaktorn och kondensorn/evaporatorn, placerades ett filter med tillräckligt stora porer för att förhindra att saltet överdraget med nanopartiklar frön att nö kondensorn/evaporatorn placerades.

[0082] Absorptionesmaskinen laddades genom att vörma reaktorn till 120- i50°C under 4-12 timmar med en vörmesönka pö kondensor/evaporator-sidan pö omkring ó°C.

[0083] Under laddning avdunstar vattnet frön salt överdraget med nanopartiklar och transporteras till kondensorn/evaporatorn via gastransportkanalen. I kondensorn/evaporatorn kondenserar vattenöngan till flytande vatten.

[0084] Efter att laddningen var klar, öppnades kondensorn/evaporatorn och flytande vatten analyserades med avseende pö eventuella saltioner för att undersöka om nögot av saltet hade transporterats med vattenöngan till kondensorn/evaporatorn.

[0085] Tre flytande prover bereddes i tre bögare: a) förorenat vatten - ett prov frön en maskin enligt könd teknik, b) kondensor/evaporator-vatten frön en maskin med salt överdragna med nanopartiklar, c) destillerat vatten - referens.

Förekomsten av saltspör (litiumbromid i detta exempel) kan bestömmas med hjölp av ett silvernitratreagens. Silvernitratlösningen bildar icke löslig silver bromid som ger en mjölkig/ogenomskinlig förg. LiBr + AgNO3 -> AgBr l + iaNos.

[0086] Silvernitratreagenset sattes till alla tre bögare. Prov a) visade förekomst av bromioner i vötskan. Proverna b) och c) visade avsaknad av bromidioner i vötskan, dvs vatten frön kondensorn/evaporatorn i föreliggande exempel var he|t rent och fritt från nagra saftioner, dvs sa|tet stannar inom natet av nanopartiklar i NCScellen.

[0087] Migrering av mikro-droppar av saltlösning inuti maskinen kan därmed stoppas med hiölp av NCS-materiaIet, på grund av bindningskrafterna för saltet inuti sa|t överdraget med nanopartik|ar.

Exempel 5 - Öppna kanaler för qas penetration

[0088] Öppna kanaler sökerstö||er att gasen för tiligöng och interaktion med sait överdraget med nanopartikfar - se Fig i . Storfeken av kanaferna ör densamma och Öndras inte med tiden. Stor kontaktyta (700-1000 cm2/cm3) sÖkerstÖIIer en effektiv samverkan mellan saltet överdraget med nanopartikfar, materia| och gas.

Claims (27)

Patentkrav

1. l. Cell innefattande en inre del och ett yttre skikt, nämnda inre del innefattar ett salt och nämnda yttre skikt innefattar nanopartiklar, där cellen har en genomsnittlig storlek från l till lOOO pm.

2. Cell enligt krav l, vari nämnda salt är hygroskopiskt.

3. Cell enligt något av kraven 1-2, vari nämnda salt år valt från gruppen bestående av klorider, klorater, perklorater, bromider, iodider och nitrater av litium, magnesium, kalcium, strontium, barium, kobolt, nickel, järn, zink, mangan och aluminium samt sulfider och hydroxider av litium, natrium och kalium.

4. Cell enligt något av kraven l-3, vari nämnda salt är valt från gruppen bestående av LiBr, LiCl, CaCl2 och CaBr2.

5. Cell enligt något av kraven 1-4, vari nämnda nanopartiklar är hydrofoba.

6. Cell enligt något av kraven l-5, vari nämnda nanopartiklar innefattar åtminstone ett material valt från gruppen bestående av kiseldioxid-derivat och kol- material.

7. Cell enligt något av kraven l-ó, vari nämnda cell vidare innefattar minst en vätska.

8. Cell enligt något av kraven l-7, vari nämnda cell vidare innefattar vatten.

9. Anordning anpassad för att utföra en absorptionsprocess, nämnda anordning innefattar åtminstone en cell, där nämnda cell innefattar en inre del och ett yttre skikt, vari nämnda inre del innefattar ett salt och där nämnda yttre skikt innefattar hydrofoba nanopartiklar, och där nämnda cell har en genomsnittlig storlek från l till lOOO pm.

10. Anordning enligt krav 9, vari nömnda saltet ör hygroskopiskt.

11. 1 1 . Anordning enligt något av kraven 9-10, vari nömnda salt ör minst ett salt valt från gruppen bestående av klorider, klorater, perklorater, bromider, [odider och nitrater av litium, magnesium, kalcium, strontium, barium, kobolt, nickel, iörn, zink, mangan och aluminium, samt sulfider och hydroxider av litium, natrium och kalium.

12. Anordning enligt något av kraven 9-1 1, vari nömnda salt ör valt från gruppen bestående av LiBr, LiCl, CaClZ och CaBrQ.

13. Anordning enligt något av kraven 9-12, vari nömnda nanopartiklar år hydrofoba.

14. Anordning enligt något av kraven 9-13, vari nömnda nanopartiklar innefattar åtminstone ett material valt från gruppen bestående av kiseldioxid-derivat och kol-material.

15. Anordning enligt något av kraven 9-14, vari nömnda cell vidare innefattar minst en vötska.

16. Anordning enligt något av kraven 9-15, vari nömnda cell vidare innefattar vatten.

17. Anordning enligt något av kraven 9-16, vari nömnda anordning ör en kemisk vörmepump arbetande enligt absorptionsprincipen.

18. Anordning enligt något av kraven 9-17, vari nömnda enhet ör en apparat för kylning anpassad att anvönda en absorptionsprocess.

19. Anordning enligt något av kraven 9-18, vari nömnda enhet ör en maskin för att samla in överskottsvörme anpassad att utnyttja en absorptionsprocess.

20. Anordning enligt något av kraven 9-19, vari nämnda enhet är en enhet för lagring av energi anpassad att använda en absorptionsprocess.

21. Anordning en|igt något av kraven 9-20, vari nämnda enhet är en termisk solfångare anpassad att använda en absorptionsprocess.

22. Anordning enligt något av kraven 9-21, vari nämnda enhet är ett taktegel eller en takpanel för produktion av kyla och värme anpassad att använda en absorptionsprocess.

23. Användning av en ce|| enligt något av kraven l-8 i en absorptionsprocess.

24. Användning enligt krav 23, vari nämnda absorptionsprocess sker i en kemisk värmepump.

25. Förfarande för tillverkning av en cell innefattande en inre dei och ett yttre skikt, nämnda inre del innefattar ett salt och nämnda yttre skikt innefattar hydrofoba nanopartiklar, nämnda förfarande innefattar stegen att: a) blanda ett salt med hydrofoba nanopartiklar, och b) blanda med tillräcklig energi för att erhålla partiklar innefattande salt överdragna med nanopartiklar.

26. Förfarande en|igt krav 25, i vilken minst en vätska blandas med salt och nanopartiklar i steg a).

27. Förfarande enligt krav 26, vari nämnda vätska är vatten.