Ciclo de absorción utilizando líquido iónico como fluido de trabajo.

Una composición de un material que comprende uno o mas refrigerantes absorbidos en un liquido iónico,

en la que un refrigerante es un compuesto hidrofluorocarbonado que tiene alguna combinación de atomos de hidrógeno, de fluor y de carbono.

Ciclo de absorción utilizando liquido iónico como fluido de trabajo Campo tecnico La presente invención se refiere a la ejecución de un ciclo de refrigeración por absorción mediante el uso de un par 5 refrigerante que comprenden al menos un refrigerante y al menos un liquido iónico.

Antecedentes Como un nuevo tipo de disolvente con presión de vapor inmedible, se estan usando liquidos iónicos a temperatura ambiente, para la separación quimica y como medio unico de reacción. El comportamiento de la fase disolvente es un factor importante en cuanto a lo atractivo que sea el uso de liquidos iónicos en estas aplicaciones, asi como en nuevas aplicaciones tales como el calentamiento y el enfriamiento por absorción.

El ciclo de refrigeración por absorción ha estado en uso, en diversas formas, durante mas de 100 aros. Aunque el ciclo de compresión de vapor se usa ahora en la mayoria de las aplicaciones de refrigeración y de aire acondicionado, los bien conocidos sistemas de refrigeranteLabsorbente (H20/LiBr y NH3/H20) se estan usando todavia en ciertas aplicaciones, concretamente en el campo de aplicaciones industriales o en sistemas 15 refrigeradores de agua a gran escala. Recientemente, se ha dirigido mas la atención hacia la recuperación de calor residual usando el sistema NH3/H20 (Erickson, D.C., y colaboradores; [ASHRAE Trans., 2004, 110]) . Los inconvenientes inherentes al uso de LiBr y NH3 como refrigerantes incluyen el poder corrosivo del LiBr y la toxicidad e inflamabilidad del NH3. A finales de los aros 50, hubo propuestas de nuevos pares refrigerantesLabsorbentes, para el ciclo de absorción, usando refrigerantes de fluoroalcanos con absorbentes organicos (Eiseman, B.J. [ASHRAE J., 20 1959, 1:45]; Mastrangelo, S. .R. [ASHRAE J., 1959, 1:64]) . Estos estudios continuan activamente incluso en la actualidad, especialmente entre las instituciones academicas (Nezu, Y., y colaboradores [Natural Working Fluids 2002 (Fluidos naturales de trabajo 2002) , IIR Gustav Lorentzen 5a Conf. China, septiembre 17L20.2002, 446L453]; Angell, C.A. y colaboradores [Patente de EE.UU. Nº 6155057 (2000) asignada a Arizona Board of Reagents]; Fatouh, M. Murthy, S.S. [Renewable Energy (Energia renovable) , 1993, 3:31L37]; Bhatt, M.S. y colaboradores [Heat

Recover y System & CHP (Sistema de recuperación de calor y calor y energia combinados (CHP) ) , 1992, 12:225L 233]) .

Aunque los documentos DE 3623680 y W0 2005/113702 describen el uso de liquidos iónicos en aplicaciones de refrigeración por absorción, todavia persiste la necesidad de pares de refrigeración que se caractericen por un conjunto de propiedades bien equilibrado.

0tras investigaciones sobre liquidos iónicos se han referido con su capacidad de almacenamiento termico (Wu, B., y colaboradores [Proceedings of Solar Forum 2001, (Actas del Foro Solar 2001) , Washington, D.C. abril 21L25, ]) y su capacidad para separar mezclas de gases por absorción (Han, D.H., y colaboradores; Solicitud de patente coreana Nº 10L2004L0017506, asignada a Korea Res. Inst. Chem. Tech.]) .

Sumario Una realización de esta invención es una composición que comprende uno o mas refrigerantes absorbidos en un liquido iónico, en la que un refrigerante es un compuesto hidrocarbonado que tiene alguna combinación de hidr6geno, fluor atomos de carbono. El liquido iónico puede comprender un catión seleccionado del grupo consistente en piridinio, piridazinio, pirimidinio, pirazinio, imidazolio, pirazolio, tiazolio, oxazolio y triazolio, y un anión seleccionado del grupo consistente en [CH3C02]L, [HS04]L, [CH30S03]L, [C2H50S03]L, [AlCl4]L, [C03]2L, [HC03]L, [N02]L

, [N03]L, [S04]2L, [P04]3L, [HP04]2L, [H2P04]L, [HS03]L, [CuCl2]L, ClL, BrL, IL, y algun anión fluorado. El catión y/o el anión pueden estar fluorados. Los aniones fluorados se pueden seleccionar del grupo consistente en [BF4]L, [PF6]L, [SbF6]L, [CF3S03]L, [HCF2CF2S03]L, [CF3HFCCF2S03]L, [HCClFCF2S03]L, [ (CF3S02) 2N]L, [ (CF3S02) 3C]L, [CF3C02]L, y FL.

0tra realización de esta invención es una composición en la que un refrigerante se selecciona del grupo consistente en difluorometano (HFCL32) , pentafluoroetano (HFCL125) , 1, 1, 2, 2Ltetrafluoroetano (HFCL134) , 1, 1, 1, 2L 45 tetrafluoroetano (FCL134a) , 1, 1, 1Ltrifluoroetano (HFCL143a) , 1, 1Ldifluoroetano (HFCL152a) , y fluoroetano (HFCL161) . El liquido iónico puede estar compuesto de un catión seleccionado del grupo consistente en piridinio, piridazinio, pirimidinio, pirazinio, imidazolio, pirazolio, tiazolio, oxazolio y triazolio, y un anión seleccionado del grupo consistente en [CH3C02]L, [HS04]L, [CH30S03]L, [C2H50S03]L, [AlCl4]L, [C03]2L, [HC03]L, [N02]L, [N03]L, [S04]2L, [P04]3L, [HP04]2L, [H2P04]L, [HS03]L, [CuCl2]L, ClL, BrL, IL, y algun anión fluorado, comprendiendo dicha composición de 50 aproximadamente 0, 05 a aproximadamente 99, 95 por ciento en moles de hidrofluorocarburo, hidroclorofluorocarburo, clorofluorocarburo o fluorocarburo, por encima del intervalo de temperatura que va desde la temperatura del punto triple a la temperatura del punto critico del refrigerante, a una presión que va desde el vacio a la presión critica del refrigerante.

Una realización mas de esta invención es un procedimiento para enfriar o calentar un objeto o un espacio, 55 ejecutando un ciclo de refrigeración por absorción, usando uno o mas refrigerantes y/o uno o mas liquidos iónicos.

0tra realización mas de esta invención es un aparato para ejecutar un ciclo de refrigeración por absorción que comprende cualquiera de las composiciones aqui descritas, y/o que realiza cualquiera de los procedimientos aqui descritos.

Breve descripcion de los dibujos La Figura 1 muestra un diagrama esquematico de un ciclo simple de refrigeración por absorción.

La Figura 2 muestra datos medidos de la solubilidad isotermica (en fracción molar) del sistema HFCL32 + [bmim][PF6] como una función de la presión. Los circulos rellenos (e) representan datos isotermicos medidos a 10º C, los triangulos rellenos (.) representan datos isotermicos medidos a 25º C, los cuadrados rellenos (_) representan datos isotermicos medidos a 50º C, y los rombos rellenos (+) representan datos isotermicos medidos a 75º C. Las lineas continuas representan tendencias de los datos.

La Figura 3 muestra datos medidos de la solubilidad isotermica (en fracción molar) del sistema HFCL125 + [bmim][PF6] como una función de la presión. Los circulos rellenos (e) representan datos isotermicos medidos a 10º C, los triangulos rellenos (.) representan datos isotermicos medidos a 25º C, los cuadrados rellenos (_) representan datos isotermicos medidos a 50º C, y los rombos rellenos (+) representan datos isotermicos medidos a 75º C. Las lineas continuas representan tendencias de los datos.

La Figura 4 muestra datos medidos de la solubilidad isotermica (en fracción molar) del sistema HFCL134a + [bmim][PF6] como una función de la presión. Los circulos rellenos (e) representan datos isotermicos medidos a 10º C, los triangulos rellenos (.) representan datos isotermicos medidos a 25º C, los cuadrados rellenos (_) representan datos isotermicos medidos a 50º C, y los rombos rellenos (+) representan datos isotermicos medidos a 75º C. Las lineas continuas representan tendencias de los datos.

La Figura 5 muestra datos medidos de la solubilidad isotermica (en fracción molar) del sistema HFCL143a + [bmim][PF6] como una función de la presión. Los circulos rellenos (e) representan datos isotermicos medidos a 10º C, los triangulos rellenos (.) representan datos isotermicos medidos a 25º C, los cuadrados rellenos (_) representan datos isotermicos medidos a 50º C, y los rombos rellenos (+) representan datos isotermicos medidos a 75º C. Las lineas continuas representan tendencias de los datos.

La Figura 6 muestra datos medidos de la solubilidad isotermica (en fracción molar) del sistema HFCL152a + [bmim][PF6] como una función de la presión. Los circulos rellenos (e) representan datos isotermicos medidos a 10º C, los triangulos rellenos (.) representan datos isotermicos medidos a 25º C, los cuadrados rellenos (_) representan datos isotermicos medidos a 50º C, y los rombos rellenos (+) representan datos isotermicos medidos a 75º C. Las lineas continuas representan tendencias de los datos.

La Figura 7 muestra datos medidos de la solubilidad isotermica (en fracción molar) del sistema HFCL32 + [bmim][PF6] como una función de la presión. Los circulos rellenos (e) representan datos isotermicos medidos a 10º C, los triangulos... [Seguir leyendo]

1. Una composición de un material que comprende uno o mas refrigerantes absorbidos en un liquido iónico, en la que un refrigerante es un compuesto hidrofluorocarbonado que tiene alguna combinación de atomos de hidr6geno, de fluor y de carbono.

2. Una composición segun la reivindicación 1, en la que un liquido iónico comprende un catión o un anión fluorado.

3. Una composición segun la reivindicación 1, que comprende una mezcla de refrigerantes que forma un aze6tropo o mezcla de temperatura de ebullición constante.

4. Una composición segun la reivindicación 1, en la que se selecciona un refrigerante del grupo consistente

en: difluorometano (HFCL32) , pentafluoroetano (HFCL125) , 1, 1, 2, 2Ltetrafluoroetano (HFCL134) , 1, 1, 1, 2L tetrafluoroetano (FCL134a) , 1, 1, 1Ltrifluoroetano (HFCL143a) , 1, 1Ldifluoroetano (HFCL152a) , y fluoroetano (HFCL161) .

5. Una composición segun la reivindicación 1, en la que un liquido iónico comprende un catión que comprende al menos un fluor y/o un anión que comprende al menos un fluor.

6. Una composición segun la reivindicación 1, en la que se selecciona un refrigerante del grupo consistente

en: fluorometano (HFCL41) , 1, 1, 1, 3, 3, 3Lhexafluoropropano (HFCL236fa) y 1, 1, 1, 2, 3, 3, 3Lheptafluoropropano (HFCL 227ea) .

7. Una composición segun la reivindicación 1, en la que un liquido iónico comprende un catión seleccionado del grupo consistente en:

en los que R1, R2, R3, R4, R5 y R6 se seleccionan, independientemente del grupo consisten en:

(i) H

(ii) F

(iii) CH3, C2H5 o alcano o alqueno C3 a C12, de cadena lineal, ramificada o ciclica, sustituidos opcionalmente con ClL, BrL, FL, IL, 0HL, NH2L o SHL;

(iv) CH3, C2H5 o alcano o alqueno C3 a C12, de cadena lineal, ramificada o ciclica, que comprende uno a tres heteroatomos seleccionados del grupo consistente en 0, N, Si y S, y opcionalmente sustituido con ClL, BrL, FL, IL, 0HL, NH2L o SHL;

(v) arilo o heteroarilo C6 a C20, no sustituido, en el que uno a tres heteroatomos se seleccionan independientemente del grupo consistente en 0, N, Si y S;

(vi) arilo o heteroarilo C6 a C20, no sustituido, en el que uno a tres heteroatomos se seleccionan independientemente del grupo consistente en 0, N, Si y S; y uno a tres sustituyentes se seleccionan independientemente del grupo consistente en 1) CH3, C2H5 o alcano o alqueno C3 a C12, de cadena lineal, ramificada o ciclica, sustituidos opcionalmente con ClL, BrL, FL, IL, 0HL, NH2L o SHL; 2) 0HL; 3) NH2L, y 4) SHL; y en las que opcionalmente, al menos dos de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 pueden juntos formar un grupo alcanilo o alquenilo ciclico o biciclico.

8. Una composición segun la reivindicación 7, en la que al menos uno de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 comprende F.

9. Una composición segun la reivindicación 1 o la reivindicación 7, en la que un liquido aniónico comprende un anión seleccionado del grupo consistente en [CH3C02]L, [HS04]L, [CH30S03]L, [C2H50S03]L, [AlCl4]L, [C03]2L, [HC03]L, [N02]L, [N03]L, [S04]2L, [P04]3L, [HP04]2L, [H2P04]L, [HS03]L, [CuCl2]L, ClL, BrL, IL, y algun anión fluorado.

10. Una composición segun la reivindicación 1 o la reivindicación 7, en la que un liquido aniónico comprende un anión seleccionado del grupo consistente en [BF4]L, [PF6]L, [SbF6]L, [CF3S03]L, [HCF2CF2S03]L, [CF3HFCCF2S03]L, [HCClFCF2S03]L, [ (CF3S02) 2N]L,