Procesador electroquímico, usos del mismo y procedimiento de composición del procesador electroquímico.

Procesador electroquímico (1) que comprende:

a) un sustrato (100),

b) un primer electrodo (200) y un segundo electrodo (300), cada uno de los cuales tiene una primera y unasegunda superficies dispuestas de forma opuesta, en el que el primer electrodo (200) y el segundo electrodo(300) tienen diferentes potenciales electroquímicos y están dispuestos con su segunda superficie respectivasobre el sustrato (100), de manera que están separados físicamente uno de otro en una dirección X paralela alsustrato,

c) un electrolito (401) que cubre al menos una parte de una primera superficie del primer electrodo (200) y unaparte de la primera superficie del segundo electrodo (300) en una dirección Y normal al sustrato y queinterconecta eléctricamente dicho primer electrodo (200) con el segundo electrodo (300) y

d) medios para realizar el cortocircuito del primer electrodo (200) con el segundo electrodo (300)caracterizado porque al menos una parte de la primera superficie del segundo electrodo (300) que no está cubiertapor el electrolito (401) está cubierta en la dirección Y con un material eléctricamente aislante (500) y porque bordeael electrolito (401), inicia el cortocircuito del primer y del segundo electrodos y porque la activación del procesadorelectroquímico (1), posibilitando de esta manera un deslaminado lateral del segundo electrodo (300) y el materialaislante (500) que comienza en el área de contacto del segundo electrodo (300) y el material aislante (500) queproporciona un canal entre el segundo electrodo (300) y el material aislante (500).

Procesador electroquímico, usos del mismo y procedimiento de composición del procesador electroquímico La presente invención se refiere a un procesador electroquímico, que comprende dos electrodos de diferente potencial electroquímico, que se enlazan mediante un electrolito. Tras completarse el circuito eléctrico entre los dos electrodos, el segundo electrodo se oxida y, por lo tanto, cambia en al menos un parámetro físico, por ejemplo, el segundo electrodo se hace transparente. El procesador electroquímico está caracterizado porque la superficie del segundo electrodo, que está en contacto con el electrolito, está parcialmente cubierta con un material eléctricamente aislante, siendo este material adyacente al electrolito. Además, la presente invención se refiere al uso de este procesador electroquímico y a un procedimiento de composición de tal procesador electroquímico.

El documento US 5.930.023 describe un indicador electroquímico que comprende una primera y segunda capas de electrodo que tienen diferentes potenciales de electrodo, una capa de electrolito que solapa con dicha primera capa de electrodo y que forma un límite con esa primera capa del electrodo y que forma un límite con esa segunda capa de electrodo para completar una ruta iónicamente conductora entre dicha primera y segunda capas de electrodo, y dicho límite del electrodo puede moverse junto con el límite de dicha segunda capa de electrodo extendiendo la ruta iónicamente conductora desde dicha primera capa de electrodo como respuesta a un flujo de corriente entre dicha primera y segunda capas de electrodo para cambiar un aspecto visible del indicador. De acuerdo con las realizaciones especiales del indicador electroquímico del documento US 5.930.023 ambas capas de electrodo se aplican sobre un sustrato y están separadas por un hueco. Una capa de electrolito, que se carga en este hueco de separación entre los dos electrodos y que hace solapar parcialmente las superficies libres de estos electrodos, está presente para una interconexión eléctrica de dichos electrodos. Sin embargo, la mayor parte de la superficie de la capa del electrodo, que se va a oxidar tras completarse la ruta del circuito, está expuesta a una cavidad dentro del indicador electroquímico. Debido al hecho de que la capa del electrolito es un conductor iónico y está presente en forma de una pasta, un gel o formas líquidas comparables, la capa del electrolito no es totalmente rígida o sólida, sino que presenta ciertas propiedades viscoelásticas y, por lo tanto, puede distribuirse dentro de la cavidad, por ejemplo, puede dispersarse de una manera descontrolada también sobre la superficie del electrodo, que está expuesto a dicha cavidad. Esta distribución descontrolada del electrolito puede verse afectada por una pluralidad de factores, incluso por gravitación, si el indicador electroquímico de acuerdo con el documento US 5.930.023 está dispuesto de una manera tal que el electrolito puede dirigirse al interior de dicha cavidad. Sin embargo, esto conduce a un inconveniente fundamental de este indicador electroquímico en el sentido de que el tiempo de reacción de este indicador depende de cómo esté dispuesto espacialmente este indicador. Asimismo, no puede garantizarse que el tiempo de reacción de este indicador químico sea constante, por ejemplo tras un impacto mecánico. Por lo tanto, una calibración de este sistema apenas es posible, lo que hace que este indicador electroquímico sea bastante poco fiable.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procesador electroquímico, por ejemplo, en forma de un indicador electroquímico, que sea capaz de proporcionar tiempos de reacción constantes, haciendo de esta manera disponible un procesador o indicador mucho más fiable, como se describe en el documento US

5.930.023. Adicionalmente, un objetivo de la presente invención es describir los usos del procesador electroquímico de acuerdo con la invención. Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un procedimiento para ensamblar un procesador electroquímico de acuerdo con la invención.

Estos objetivos se consiguen mediante las características de la reivindicación 1, en lo que respecta al procesador electroquímico, considerando los usos de dicho procesador electroquímico, mediante las características de la reivindicación 15, y en lo que respecta al procedimiento de ensamblaje de dicho procesador electroquímico, mediante las características de la reivindicación 16. Las reivindicaciones dependientes se refieren a características ventajosas de la invención.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procesador electroquímico como se define en la reivindicación 1, que comprende a) un primer electrodo y un segundo electrodo cada uno de los cuales tiene una primera y una segunda superficies dispuestas de forma opuesta, en el que el primer electrodo y el segundo electrodo tienen diferentes potenciales de electrodo y están físicamente separados uno de otro en la dirección X, b) un electrolito que cubre al menos una parte de una primera superficie del primer electrodo y una parte de la primera superficie del segundo electrodo en la dirección Y, y que interconecta eléctricamente dicho primer electrodo con el segundo electrodo, en el que al menos una parte de la primera superficie del segundo electrodo que no está cubierta por el electrolito está cubierta con un material eléctricamente aislante en la dirección Y que bordea el electrolito y en el que la activación del procesador electroquímico posibilita un deslaminado lateral del segundo electrodo y el material aislante que comienza en el área de contacto del segundo electrodo y el material aislante, que proporciona un canal entre el segundo electrodo y el material aislante.

De acuerdo con esta realización principal de la presente invención, están presentes dos electrodos, en los que el segundo electrodo se selecciona para que tenga un potencial electroquímico menor en comparación con el primer electrodo, es decir, estos dos electrodos pueden denominarse un elemento local, en el que tras completarse un circuito eléctrico entre el primer y segundo electrodos, tiene lugar una corrosión del segundo electrodo. Estos dos electrodos no están en contacto físico directo entre sí, es decir, están separados mediante un hueco uno de otro. La conexión eléctrica entre estos dos electrodos se consigue mediante un electrolito, que se aplica sobre la primera superficie de esos electrodos. También es posible que el electrolito pueda estar presente dentro del hueco entre los dos electrodos. La idea central de la presente invención es aplicar un material eléctricamente aislante sobre la misma superficie del segundo electrodo, sobre el cual el electrolito está presente. Este material aislante puede ser un recubrimiento o un recubrimiento de material compuesto aplicado a la primera superficie del segundo electrodo. Mediante este material eléctricamente aislante, el área de la primera superficie del segundo electrodo, que puede ponerse en contacto con el electrolito está limitada al área que no está cubierta por el material eléctricamente aislante. De acuerdo con esta característica, se excluye la posibilidad de que el electrolito se disperse de una manera descontrolada por toda la primera superficie del segundo electrodo. Por lo tanto, tras completarse el circuito eléctrico entre los dos electrodos, es posible una corrosión controlada del segundo electrodo. Debido al hecho de que el segundo electrodo está laminado con un material aislante, tras la activación del procesador, por ejemplo, ocurre una oxidación del segundo electrodo y, por lo tanto, un deslaminado lateral controlado del material aislante del segundo electrodo. El segundo electrodo se corroerá donde entra en contacto con el electrolito en primer lugar, y la corrosión transcurrirá entonces lateralmente en la dirección del material aislante. La corrosión comienza espacialmente cuando el segundo electrodo se pone en contacto con el electrolito. Esto conduce a un canal o hueco entre el segundo electrodo y el material aislante, en el que el electrolito se infiltra y avanza con el progreso de la corrosión del electrodo. Esta corrosión controlada, sin embargo, conduce a tiempos de reacción predecibles y ajustables del procesador electroquímico, es decir, el tiempo que es necesario para corroer el segundo electrodo en una extensión predefinida. El material aislante que está presente en la primera superficie del segundo electrodo, por lo tanto, hace que la disposición completa del procesador electroquímico sea muy fiable y conduce a tiempos de reacción repetibles del procesador electroquímico. La activación del procesador puede conseguirse poniendo en contacto eléctricamente de forma externa (es... [Seguir leyendo]

1. Procesador electroquímico (1) que comprende:

a) un sustrato (100) , b) un primer electrodo (200) y un segundo electrodo (300) , cada uno de los cuales tiene una primera y una segunda superficies dispuestas de forma opuesta, en el que el primer electrodo (200) y el segundo electrodo (300) tienen diferentes potenciales electroquímicos y están dispuestos con su segunda superficie respectiva sobre el sustrato (100) , de manera que están separados físicamente uno de otro en una dirección X paralela al sustrato, c) un electrolito (401) que cubre al menos una parte de una primera superficie del primer electrodo (200) y una parte de la primera superficie del segundo electrodo (300) en una dirección Y normal al sustrato y que interconecta eléctricamente dicho primer electrodo (200) con el segundo electrodo (300) y d) medios para realizar el cortocircuito del primer electrodo (200) con el segundo electrodo (300)

caracterizado porque al menos una parte de la primera superficie del segundo electrodo (300) que no está cubierta por el electrolito (401) está cubierta en la dirección Y con un material eléctricamente aislante (500) y porque bordea el electrolito (401) , inicia el cortocircuito del primer y del segundo electrodos y porque la activación del procesador electroquímico (1) , posibilitando de esta manera un deslaminado lateral del segundo electrodo (300) y el material aislante (500) que comienza en el área de contacto del segundo electrodo (300) y el material aislante (500) que proporciona un canal entre el segundo electrodo (300) y el material aislante (500) .

2. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un tercer electrodo (1200) que tiene una primera superficie y una segunda superficie opuesta dispuesta sobre el sustrato (100) está alineado cerca del segundo electrodo (300) y está separado físicamente del segundo electrodo (300) y alineado en la dirección X opuesta al primer electrodo (200) .

3. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está comprendida una capa de encapsulación (700) , que está dispuesta en paralelo al sustrato (100) , en el que el primer electrodo (200) , el segundo electrodo (300) , si está presente, el tercer electrodo (1200) , el electrolito (401) así como el material aislante (500) están intercalados entre el sustrato (100) y la capa de encapsulación (700) en la dirección

Y.

4. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están comprendidos dos espaciadores (800, 801) dispuestos opuestamente, que delimitan el procesador electroquímico (1) en la dirección X, en el que el espaciador (801) y el material aislante (500) forman las paredes de una primera cámara de reacción (400) que contiene el electrolito (401) .

5. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el espaciador (800)

a) bordea el material aislante (500) en el lado opuesto de la cámara de reacción (400) , o b) está dispuesto separado del material aislante (500) , de manera tal que el material aislante (500) y el espaciador (800) forman paredes de una segunda cámara de reacción (600) .

6. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la segunda cámara de reacción (600) está cargada, al menos parcialmente, con un segundo electrolito (402) que es el mismo que el primer electrolito (401) , o diferente del primer electrolito (401) , o un reactante (1100) .

7. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una capa de expansión (1000) y/o al menos un elemento de expansión (1001) está dispuesta entre el segundo electrodo

(300) y el material aislante (500) .

8. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 2-7, caracterizado porque está comprendida una capa de migración (1300) , que está alineada en una parte de la primera superficie del segundo electrodo (300) y al menos una parte de la primera superficie del tercer electrodo (1200) .

9. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera superficie del segundo electrodo (300) y/o, si está presente, el tercer electrodo (1200) respectivamente,

a) está cubierta al menos parcialmente con una capa de recubrimiento (1400) o b) los elementos de recubrimiento (1401) están embebidos en la primera superficie de dichos electrodos.

10. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está comprendido a) un electrodo de migración (1500) o b) un subsistema reactivo (1600)

que está conectado físicamente con el segundo electrodo (300) .

11. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer electrodo (200) , el segundo electrodo (300) y/o el tercer electrodo (1200) , si está presente, están diseñados como una capa con un espesor de capa preferido de entre 10 y 100.000 nm, preferentemente de entre 20 y 1.000 nm, especialmente de entre 30 y 500 nm.

12. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer electrodo (200) puede conectarse eléctricamente al segundo electrodo (300) , si está presente, al tercer electrodo (1200) , al electrodo de migración (1500) o al subsistema (1600) a través de una ruta conductora externa que comprende un interruptor para completar el circuito eléctrico.

13. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

a) el primer electrodo (200) y/o el tercer electrodo (1200) comprenden un material o están compuestos de un material seleccionado entre el grupo que consiste en negro de humo de grafito, un material bicomponente que comprende grafito y una resina (met) acrílica; polímeros eléctricamente conductores, preferentemente poli (3, 4etilendioxi) tiofeno (PEDOT) , poli (3, 4-etilendioxitiofeno) -poli (estirenosulfonato) (PEDOT:PSS) , polianilina, polianilina dopada (PANI) ; y/o metales, b) el segundo electrodo (300) comprende un material o está compuesto de un material seleccionado entre el grupo que consiste en metales, tales como aluminio, tantalio o polímeros eléctricamente conductores, preferentemente poli (3, 4-etilendioxi) tiofeno (PEDOT) , poli (3, 4-etilenedioxitiofeno) -poli (estirenosulfonato) (PEDOT:PSS) , polianilina, polianilina dopada (PANI) ; c) el electrolito (401) y/o el segundo electrolito (402) comprenden sales inorgánicas, preferentemente NaCl, CaCl2, LiClO4 y/o ácidos, preferentemente ácidos débiles, en el que el electrolito (401) es preferentemente una solución o un gel de dichas sales inorgánicas y/o dichos ácidos, en el que la solución o el gel puede contener aditivos, tales como alquilenglicoles, por ejemplo etilenglicol o mezclas de agua-etilenglicol y/o espesantes tales como alcoholes polivinílicos y/o polisacáridos, tales como celulosa y/o almidón, electrolitos sin agua basados en N, N-dimetilformamida, N, N-dimetilacetamida y/o y-butirolactona, d) el material eléctricamente aislante (500) y/o los espaciadores (800, 801) comprenden un material o están compuestos de un material seleccionado del grupo que consiste en un poliéster, polietileno, polipropileno y/o una laca de una resina, preferentemente de una resina (met) acrílica, una resina copolimérica que comprende un (met) acrilato y/o un poliuretano, e) el sustrato (100) comprende un material o está compuesto de un material seleccionado entre el grupo que consiste en un material plástico, preferentemente polietileno, polipropileno, polietileno coextruido, polipropileno coextruido, polietilen tereftalato, polietilen naftalen dicarboxilato, policarbonato y/o poliamida; papel, papel revestido, vidrio o un material cerámico, f) la capa de encapsulación (700) comprende un material o está compuesta de un material seleccionado entre el grupo que consiste en un material plástico, preferentemente un polietileno, poliéster, una laca basada en una resina de (met) acrilato, copolímeros de (met) acrilato y/o poliuretanos, en el que dicho material es preferentemente transparente, g) la capa de expansión (1000) y/o el al menos un elemento de expansión (1001) comprenden un material o están compuestos de un material seleccionado entre el grupo que consiste en materiales que aumentan su volumen tras el contacto con agua o el electrolito (401) , preferentemente alcohol polivinílico, h) la capa (1300) de migración comprende un material o está compuesta de un material seleccionado entre el grupo que consiste en materiales que aumentan su volumen tras el contacto con agua o el electrolito (401) , preferentemente alcohol polivinílico, i) la capa de recubrimiento (1400) y/o el al menos un elemento de recubrimiento (1401) comprenden un material o están compuestos de un material seleccionado entre el grupo que consiste en negro de humo de grafito, aluminio o polímeros eléctricamente conductores, preferentemente poli (3, 4-etilendioxi) tiofeno (PEDOT) , poli (3, 4-etilendioxitiofeno) -poli (estirenosulfonato) (PEDOT:PSS) , polianilina, polianilina dopada (PANI) ; j) el electrodo de (1500) migración comprende un material compuesto que comprende al menos un polímero eléctricamente conductor en combinación con un polímero conductor de iones, preferentemente un material compuesto de polianilina y alcohol polivinílico, un material compuesto de PEDOT:PSS y alcohol polivinílico y/o combinaciones de los mismos, k) el subsistema (1600) está compuesto de sustancias que muestran un cambio físico de al menos una propiedad del material o experimentan en una reacción química tras el contacto con un electrolito y/o una solución acuosa, preferentemente un indicador de color, una sustancia o una composición que producen una reacción exotérmica, una sustancia o una composición que produce un aumento en su volumen.

14. Procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una capa de información gráfica que comprende al menos una imagen y/o una señal coloreada está alineada sobre al menos una parte de la segunda superficie del segundo electrodo (300) .

15. Uso del procesador electroquímico (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores como indicador de tiempo, integrador de tiempo-temperatura, parte de un envase para alimentos, salsas y/o bebidas, fármacos, productos farmacéuticos, cosméticos y/o compuestos químicos tales como recipientes, botellas, cartones de tetra pack o tapas o tapones roscados para dichos recipientes.

16. Procedimiento de composición de un procesador electroquímico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que

a) un primer electrodo (200) y un segundo electrodo (300) cada uno de los cuales tiene una primera y segunda superficies dispuestas de forma opuesta, en el que el primer electrodo (200) y el segundo electrodo (300)

tienen diferentes potenciales electroquímicos y están alineados por separado uno de otro en la dirección X, b) al menos una parte de una primera superficie del primer electrodo (200) y una parte de la primera superficie del segundo electrodo (300) están cubiertan con un electrolito (401) en la dirección Y, en el que el electrolito (401) interconecta dicho primer electrodo (200) con el segundo electrodo (300) , c) al menos una parte de la primera superficie del segundo electrodo (300) que no está cubierta con el

electrolito (401) está cubierta con un material eléctricamente aislante (500) en la dirección Y que bordea el electrolito (401) , y d) se proporcionan medios para realizar el cortocircuito del primer electrodo (200) con el segundo electrodo (300) .