Procedimiento de activación de nitruro de boro.

Procedimiento de activación de nitruro de boro, que comprende las etapas siguientes:

i) exponer (1) el nitruro de boro a un fluido que permite proporcionar unos radicales hidroxilos -OH y/o unosiones H3O+ y crear (2) en el nitruro de boro unos enlaces B-OH y/o unos enlaces NH2,

ii) eliminar el fluido y recuperar (4) el nitruro de boro activado.

Procedimiento de activación de nitruro de boro.

La presente invención se refiere a la fabricación de nitruro de boro activado, y más particularmente de nitruro de boro activado utilizado en las pilas de combustible, electrolizador o acumulador.

El documento 2006/003328 da a conocer la utilización de una cerámica de nitruro de boro para realizar una colisión entre protones y electrones y almacenar hidrógeno.

La solicitud WO 03/062152 se refiere a un procedimiento de depuración de aguas residuales mediante electroflotación.

El documento WO 96/07623 da a conocer la utilización de nitruro de boro para realizar artículos de cerámica.

La invención prevé proporcionar un procedimiento de activación del nitruro de boro que permite mejorar la conducción protónica de este material, lo cual es ventajoso en particular en el caso en que este último se utiliza en la fabricación de una pila de combustible, de un electrolizador o de un acumulador.

La invención tiene así por objeto, según uno de sus aspectos, un procedimiento de activación de nitruro de boro, que comprende las etapas siguientes:

i) exponer el nitruro de boro a un fluido que permite proporcionar unos iones H3O-y/o unos radicales hidroxilo -OH y crear en el nitruro de boro unos enlaces -OH y/o unos enlaces NH,

ii) eliminar el fluido y recuperar el nitruro de boro activado.

Se puede injertar fácilmente un protón sobre el oxígeno del hidroxilo y/o sobre el nitrógeno de NH, de manera que se mejora la conducción protónica del nitruro de boro.

Por activación del nitruro de boro, se entiende un procedimiento que permite favorecer la conducción protónica en el nitruro de boro. En nitruro de boro totalmente activado, el número de enlaces B-OH y NH formados es suficiente para permitir el desplazamiento de un protón de un doblete disponible sobre el oxígeno de un grupo B-OH o el nitrógeno de un grupo NH a otro doblete próximo, formando sucesivamente unos grupos NH2+ y BOH2+.

La conducción de los protones también se puede efectuar gracias a unos dobletes disponibles sobre unos átomos de oxígeno insertados en las lagunas de nitrógeno del nitruro de boro. Dichas lagunas de nitrógeno que contienen unos átomos de oxígeno pueden estar presentes en particular cuando se ha obtenido el nitruro de boro a partir de B2O3 o de H3BO3.

El nitruro de boro activo se puede utilizar a continuación para fabricar una pila de combustible, un electrolizador o un acumulador.

El fluido puede ser una disolución. El fluido puede ser por ejemplo una disolución ácida que contiene unos iones H3O+, por ejemplo unos ácidos fuertes tales como HCl, H2SO4, H3PO4 o unos ácidos débiles o también no ser una disolución ácida, sino por ejemplo una disolución básica que contiene unos iones OH-, por ejemplo una disolución de sosa, de potasa. La concentración de la disolución puede tener una influencia sobre la velocidad y el nivel de activación obtenido, es decir sobre el nivel de conductividad protónica obtenida, pero no sobre la aparición de la activación en sí. La concentración en ácido puede estar comprendida por ejemplo entre 1 y 5 mol/l y la concentración de la sosa estar comprendida entre 0, 5 y 1 mol/l. El pH puede por ejemplo ser de 1.

El fluido utilizado también puede ser simplemente agua.

En este caso por ejemplo, también se puede sumergir en el fluido hierro, por ejemplo en forma de una rejilla de hierro, y someter el conjunto a un campo eléctrico con el fin de favorecer la creación de óxido de hierro y de iones OH-.

El fluido puede ser un gas, por ejemplo vapor de agua llevada a alta temperatura, por ejemplo del orden de 300ºC.

El fluido puede también ser bifásico, por ejemplo presentándose en forma de una neblina.

Con el fin de favorecer la creación de enlaces B-OH y NH2, se pueden someter el nitruro de boro y el fluido a un campo eléctrico, por ejemplo un campo eléctrico comprendido entre 15 y 40.000 V/m, incluso del orden de

15.000 V/m. Un campo de 15.000 V/m equivale a aplicar una tensión de 1, 5 V para un espesor de nitruro de boro de 100 µm o también 15 V para un espesor de 1 mm.

La tensión aplicada puede estar comprendida por ejemplo entre 1, 5 V y 50 V, por ejemplo del orden de 30 V. LA fuente de tensión puede ser constante, o como variante no constante. Puede estar configurada para detectar el final de la activación automáticamente, por ejemplo cuando la densidad de la corriente en el nitruro de boro aumenta brutalmente. La intensidad de la corriente que circula durante la activación en el nitruro de boro puede ser del orden de 10 mA/cm2 a 1.000 mA/cm2.

El campo eléctrico puede estar creado mediante un generador externo.

Los electrodos utilizados, cátodo y ánodo, pueden por ejemplo ser de platino. La forma de los electrodos puede ser por ejemplo plana o como variante no plana. Se pueden presentar por ejemplo en forma de rejillas. Los electrodos pueden estar orientados verticalmente o, como variante, no verticalmente, por ejemplo horizontalmente o no.

La presencia de un campo eléctrico puede, por ejemplo, permitir superar la hidrofobia natural del nitruro de boro. Se puede producir dihidrógeno en el cátodo durante la activación, y después dioxígeno en el ánodo. El dihidrógeno y el dioxígeno formados en el ánodo y en el cátodo pueden ser recuperados en unos depósitos.

El fluido puede ser obligado a circular a ambos lados del nitruro de boro, por ejemplo por medio de una bomba.

La activación por un fluido se puede efectuar a una temperatura comprendida entre 0 y 90ºC, por ejemplo del orden de 60ºC, incluso a temperatura ambiente.

La activación por un gas tal como el vapor de agua se puede efectuar por ejemplo en un recinto cerrado de la siguiente manera: se lleva el nitruro de boro a una temperatura de 600ºC bajo barrido de gas neutro, es decir sin presencia de oxígeno y de agua. El nitruro de boro se enfría a continuación de 600ºC hasta temperatura ambiente siendo entonces sometido a un barrido de aire saturado en humedad a temperatura controlada.

El nitruro de boro se puede activar en una disolución de sosa, con o sin aplicación de un campo eléctrico.

El nitruro de boro puede ser cristalizado bajo una forma hexagonal.

El procedimiento se puede realizar, en una variante de realización, con nitruro de boro trurboestrático, es decir cuyos planos de cristalización pueden estar ligeramente desplazados con respecto a la posición de cristalización teórica, por ejemplo de cristalización hexagonal del nitruro de boro, lo cual conduce a un desplazamiento de los apilamientos de los planos y un mantenimiento menos bueno de los planos entre sí, estando estos últimos ligeramente más separados.

También se puede favorecer la activación del nitruro de boro cuando este último se presenta en una forma pulverulenta, por ejemplo en forma de granos de pequeño tamaño, es decir del orden de algunos micrómetros. Los granos pueden tener por ejemplo un tamaño superior a 1 nm, incluso superior a 10 nm, incluso superior a 5 µm e inferior a 20 µm, incluso del orden de 10 µ. Los granos pueden estar a su vez compuestos por cristalitas de tamaño medio comprendido entre 0, 1 y 0, 5 µm.

Cuando el nitruro de boro se presenta en forma de una capa, los granos de nitruro de boro pueden estar orientados preferentemente no todos paralelamente a la capa, sino por ejemplo perpendicularmente a ésta, de manera que aseguran un mejor comportamiento mecánico, o también de manera heterogénea, con el fin de asegurar una mejor conducción protónica.

El nitruro de boro puede comprender unos granos de nitruro de boro percolados, por ejemplo mantenidos solidarios unos a otros mediante un compuesto, por ejemplo un compuesto de la lista siguiente: níquel, óxido de boro, barato de calcio, etilcelulosa, ácido bórico, alcohol polivinílico, vinilcaprolactamo, PTFE (Téflon®) , polietilsulfona sulfonada.

El nitruro de boro puede ser activado en su forma pulverulenta antes de la inserción en un ligante, por ejemplo en un polímero, o también después de la inserción en este ligante, por ejemplo en función del ligante utilizado. El nitruro de boro se puede insertar, por ejemplo, en forma pulverulenta,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de activación de nitruro de boro, que comprende las etapas siguientes:

i) exponer (1) el nitruro de boro a un fluido que permite proporcionar unos radicales hidroxilos -OH y/o unos iones H3O+ y crear (2) en el nitruro de boro unos enlaces B-OH y/o unos enlaces NH2,

ii) eliminar el fluido y recuperar (4) el nitruro de boro activado.

2. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que se somete el nitruro de boro y el fluido a un campo eléctrico.

3. Procedimiento según una de las dos reivindicaciones anteriores, en el que el fluido es una disolución, en particular:

una disolución ácida, o una disolución básica o agua.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el fluido es un gas.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nitruro de boro está cristalizado en forma hexagonal.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nitruro de boro es turboestrático.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nitruro de boro utilizado se presenta en forma pulverulenta.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nitruro de boro utilizado comprende unos granos de nitruro de boro percolados.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nitruro de boro utilizado presenta por lo menos un aditivo de la lista siguiente: oxígeno, óxido de boro, borato de calcio, ácido bórico.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nitruro de boro utilizado está asociado a uno o varios de los compuestos de la lista siguiente: polímero, polímero conductor iónico, PVA, ácido bórico.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nitruro de boro utilizado está insertado en una membrana polimérica antes de la activación.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el nitruro de boro activado está incorporado en una membrana polimérica antes de ser utilizado para la fabricación de una pila de combustible, un electrolizador o un acumulador.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se aclara el nitruro de boro activado.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de exposición al fluido tiene una duración comprendida entre 10 y 50 horas, incluso entre 15 y 45 horas.