Procedimiento de fabricación de un sólido conductor térmico y/o eléctrico.

Procedimiento de fabricación de un sólido conductor térmico y/o eléctrico,

en el que:

- se prepara al menos una dispersión acuosa dopada que comprenda un polvo de mica y al menos un polvo de dopante, dispersados en un líquido acuoso no iónico, eligiéndose cada dopante de entre los grafitos, con la excepción de los grafitos expandibles no expandidos, representando la mica al menos el 5 % en peso de las materias sólidas de la dispersión, representando el o los dopante(s) del 1 % al 95 % en peso de las materias sólidas de la dispersión, eligiéndose la proporción de cada dopante en función de la conductividad térmica y eléctrica que se busque;

- se conforma cada dispersión acuosa dopada, habiéndose elegido la proporción másica de materias sólidas en la dispersión con el fin de obtener, para la dispersión acuosa dopada, una viscosidad compatible con la técnica de conformación utilizada;

- se deja que la dispersión acuosa dopada se consolide, conformándose, por evaporación de al menos la fase acuosa del líquido de dispersión a una temperatura inferior a 80 ºC, particularmente a temperatura ambiente

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/052093.

Solicitante: Université Paul Sabatier de Toulouse III.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 118, route de Narbonne 31062 Toulouse Cedex 9 FRANCIA.

Inventor/es: PROSDOCIMI, JACQUES, GROS,PIERRE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C04B35/536 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 35/00 Productos cerámicos modelados, caracterizados por su composición; Composiciones cerámicas (que contienen un metal libre, de forma distinta que como agente de refuerzo macroscópico, unido a los carburos, diamante, óxidos, boruros, nitruros, siliciuros, p. ej. cermets, u otros compuestos de metal, p. ej. oxinitruros o sulfuros, distintos de agentes macroscópicos reforzantes C22C ); Tratamiento de polvos de compuestos inorgánicos previamente a la fabricación de productos cerámicos. › a base de grafito expandido.
  • F24J2/48 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24J PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES (sustancias a este efecto C09K 5/00; motores u otros mecanismos para producir una potencia mecánica a partir del calor, véanse las clases apropiadas, p. ej. F03G para utilización del calor natural). › F24J 2/00 Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar (destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 31/00; células fotovoltaicas [FV] que incluyen medios directamente asociados con la célula FV para utilizar energía calorífica H01L 31/0525; módulos FV que incluyen medios asociados con el módulo FV para utilizar la energía calorífica H02S 40/44). › caracterizados por el material absorbente.
  • F28F21/02 F […] › F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL.F28F PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS APARATOS INTERCAMBIADORES O DE TRANSFERENCIA DE CALOR (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; purgadores de agua o aire, ventilación F16). › F28F 21/00 Estructura de los aparatos intercambiadores de calor caracterizada por el empleo de materiales específicos. › de carbón, p. ej. de grafito.
  • H01M2/16 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 2/00 Detalles de construcción o procesos de fabricación de partes no activas. › caracterizados por el material.
  • H01M8/10 H01M […] › H01M 8/00 Pilas de combustible; Su fabricación. › Pilas de combustible con electrolitos sólidos.

PDF original: ES-2473466_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La invenciïn se refiere a un procedimiento de fabricaciïn de un sïlido conductor tïrmico y/o elïctrico.

La invenciïn se aplica particularmente a la realizaciïn de reactores quïmicos, de interfaces de intercambio tïrmico, de revestimientos selectivos ïpticos, de electrodos, de revestimientos conductores de la electricidad…, pero tambiïn a todo tipo de objetos moldeados que tengan propiedades de conducciïn tïrmica y/o elïctrica.

En todas sus versiones y en todas sus aplicaciones, la invenciïn tiene por objeto proporcionar un procedimiento de fabricaciïn sumamente sencillo, poco costoso y que lleve a la obtenciïn de un sïlido que posea propiedades satisfactorias en cuanto a conducciïn tïrmica y/o elïctrica. Un objetivo de la invenciïn es proporcionar igualmente un procedimiento de fabricaciïn que permita controlar la conductividad tïrmica y elïctrica obtenida.

Se conocen procedimientos de fabricaciïn de objetos o de productos que utilizan grafito expandible o expandido. El grafito expandible es un grafito tratado usando una soluciïn de intercalaciïn que se inserta entre las hojas de carbono del grafito. El grafito expandido se obtiene por exfoliaciïn de un grafito expandible: por el efecto de un choque tïrmico, la soluciïn de intercalaciïn del grafito expandible se sublima, separando las hojas de carbono del

grafito.

Entre los procedimientos que utilizan grafito expandible, se distinguen:

- los procedimientos en los que el grafito se conserva en su forma expandible. Estos procedimientos se utilizan

exclusivamente para fabricar objetos o productos intumescentes, lo que no constituye el objetivo de la invenciïn. Cuando estos objetos o productos se exponen al fuego, el grafito expandible que contienen se exfolia, formando una capa tïrmicamente aislante y estanca a los humos.

-los procedimientos durante los que el grafito expandible se transforma en grafito expandido, por exfoliaciïn en el interior de un molde. Estos procedimientos se utilizan para fabricar objetos moldeados. El documento de los 30 Estados Unidos US 5 288 429 describe un procedimiento en el que: se mezcla grafito expandible con un lïquido con el fin de obtener una mezcla hïmeda; a continuaciïn se introduce esta mezcla hïmeda en un molde que se calienta a una temperatura superior a 180 ïC (preferentemente a 600 ïC aproximadamente) . La mezcla hïmeda puede contener, asimismo, vermiculita a modo de aditivo. Al exfoliarse, el grafito llena el molde (su volumen puede multiplicarse por 800) y se estructura por compresiïn contra las paredes del molde. Los objetos 35 moldeados que se obtienen de esta manera presentan un peso reducido, una gran resistencia al calor y al fuego, una buena estabilidad mecïnica, una conductividad elïctrica correcta, propiedades de blindaje electromagnïtico. Pero el procedimiento descrito por el documento de los Estados Unidos US 5 288 429 presenta los siguientes inconvenientes: supone el uso de un molde de fïbrica, especïficamente fabricado para el objeto con las dimensiones y las formas deseadas; por aïadidura, este molde debe ser adecuado para soportar la etapa de

calentamiento a temperatura elevada, necesaria para la exfoliaciïn del grafito en su interior. Estas limitaciones gravan considerablemente el coste de producciïn de los objetos moldeados de acuerdo con el documento de los Estados Unidos US 5 288 429.

Un objetivo de la invenciïn es proponer un procedimiento de fabricaciïn de objetos moldeados que sea sumamente 45 sencillo y poco costoso. Otro objetivo de la invenciïn es ofrecer la posibilidad de realizar un objeto moldeado “in situ”, es decir moldeado directamente en el dispositivo previsto para recibirlo finalmente, sin tener que fabricar previamente el objeto usando un molde de fïbrica.

Entre los procedimientos que utilizan grafito expandido, se distinguen: 50

- los procedimientos en los que el grafito expandido se asocia con un aglutinante orgïnico polimïrico, tal como una resina fenïlica, epïxido, celulïsica o bien de estireno, cuyo endurecimiento requiere una etapa de cocciïn. Estos procedimientos no solo presentan los inconvenientes anteriormente citados (uso necesario de un molde de fïbrica, etapa de cocciïn…) e utilizan productos tïxicos y/o no reciclables, sino que ademïs y sobre todo, llevan

generalmente a la obtenciïn de objetos aislantes tïrmicos y elïctricos. Con este fin, el documento de los Estados Unidos US 6 384 094 preconiza aïadir grafito expandido a una suspensiïn de polïmeros de estireno expandibles en proceso de polimerizaciïn, para disminuir la conductividad tïrmica del poliestireno obtenido;

- los procedimientos en los que el grafito expandido se consolida por compresiïn, tal como el procedimiento descrito por el documento europeo FR 2 715 082, comentado a continuaciïn. Estos procedimientos no permiten

realizar objetos “in situ”, porque comprenden etapas de compresiïn. La realizaciïn de objetos de forma compleja es tïcnicamente imposible o econïmicamente poco rentable (debiïndose fabricar imprimaciones especïficamente para cada forma) ;

- los procedimientos que combinan las dos tïcnicas anteriores (uso de un aglutinante orgïnico y compresiïn) .

Estos procedimientos acumulan los inconvenientes de las dos tïcnicas. 65

Como se ha indicado anteriormente, la invenciïn se aplica especialmente para la realizaciïn de reactores quïmicos y, particularmente, para la realizaciïn de un bloque compuesto para bomba de calor quïmica. El documento europeo FR 2 715 082 anteriormente mencionado describe un procedimiento de realizaciïn de un bloque compuesto activo y poroso para bomba de calor quïmica, constituido por un soporte y un agente activo. De acuerdo con este procedimiento conocido, se mezcla grafito expandido y un grupo laminar exfoliado como la vermiculita; se comprime la mezcla con objeto de formar un soporte sïlido poroso que tenga una densidad de grafito comprendida entre 0, 03 y 0, 5; se impregna el soporte con agente activo. A continuaciïn, el bloque compuesto que se obtiene de esta manera bien se introduce en el interior de un circuito intercambiador de calor, o bien se coloca en el interior de un recinto y se perfora con conductos previstos para recibir unos tubos intercambiadores que vehiculan un fluido tïrmico. Cuando la bomba de calor estï en funcionamiento, un gas que reacciona con el agente activo (que puede ser una sal) atraviesa el bloque compuesto o el agente activo adsorbe el gas (en este caso el agente activo es, por ejemplo, una zeolita) . La reacciïn quïmica o la adsorciïn fïsica es exotïrmica y el grafito expandido y comprimido presente en el soporte conduce el calor que se desprende. El procedimiento descrito por el documento europeo FR 2 715 082 no permite realizar un bloque compuesto activo “in situ”, es decir por ejemplo directamente en el interior de un elemento de bomba de calor, porque comprende una etapa de compresiïn. El bloque activo debe fabricarse previamente, con las formas y las dimensiones del elemento previsto para recibirlo, a continuaciïn, debe introducirse en ese elemento. Ademïs, en el bloque compuesto solo se puede absorber una cantidad reducida de agente activo (debido a la compresiïn, el bloque es relativamente denso) y la cantidad de agente activo realmente absorbida resulta difïcil de controlar.

Un objetivo de la invenciïn es proporcionar un procedimiento de fabricaciïn de un reactor quïmico que sea sumamente sencillo, pueda utilizarse “in situ” y lleve a la obtenciïn de un reactor que pueda integrar una cantidad de agente activo, controlada con precisiïn y, en caso necesario, importante.

La invenciïn se aplica, asimismo, a la realizaciïn de una interfaz de intercambio tïrmico entre un elemento emisor de calor y un elemento de recuperaciïn y/o de evacuaciïn de este calor, en un intercambiador tïrmico o bien en un circuito electrïnico. Las interfaces de intercambio tïrmico que se conocen, utilizadas en los circuitos electrïnicos especialmente para evacuar hacia un elemento radiador el calor disipado por un microprocesador o por un componente electrïnico de potencia, en general se realizan a partir de pastas tïrmicas que comprenden unas partïculas de plata dispersadas en una matriz de silicona. Estas interfaces ofrecen una buena conductividad tïrmica, pero presentan el inconveniente de un coste muy elevado.

Un objetivo de la invenciïn es proporcionar una interfaz de intercambio tïrmico poco costosa y fïcil de realizar.

La invenciïn se aplica igualmente para la realizaciïn de electrodos, especialmente para sensores electroquïmicos o bio electroquïmicos. Un electrodo es un sistema constituido... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de fabricaciïn de un sïlido conductor tïrmico y/o elïctrico, en el que:

-se prepara al menos una dispersiïn acuosa dopada que comprenda un polvo de mica y al menos un polvo de dopante, dispersados en un lïquido acuoso no iïnico, eligiïndose cada dopante de entre los grafitos, con la excepciïn de los grafitos expandibles no expandidos, representando la mica al menos el 5 % en peso de las materias sïlidas de la dispersiïn, representando el o los dopante (s) del 1 % al 95 % en peso de las materias sïlidas de la dispersiïn, eligiïndose la proporciïn de cada dopante en funciïn de la conductividad tïrmica y

elïctrica que se busque;

-se conforma cada dispersiïn acuosa dopada, habiïndose elegido la proporciïn mïsica de materias sïlidas en la dispersiïn con el fin de obtener, para la dispersiïn acuosa dopada, una viscosidad compatible con la tïcnica de conformaciïn utilizada;

-se deja que la dispersiïn acuosa dopada se consolide, conformïndose, por evaporaciïn de al menos la fase 15 acuosa del lïquido de dispersiïn a una temperatura inferior a 80 ïC, particularmente a temperatura ambiente.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado por que se dispersa el polvo de mica y el (los) polvo (s) de dopante (s) en el medio acuoso no iïnico, con el fin de formar la (s) dispersiïn (es) acuosa (s) dopada (s) .

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que se dispersa el polvo de mica o el (los) polvo (s) de dopante (s) en el medio acuoso no iïnico, con el fin de formar una dispersiïn intermedia, a continuaciïn se aïade y se mezcla el (los) polvo (s) restantes con la mencionada dispersiïn intermedia para formar la (s) dispersiïn (es) acuosa (s) dopada (s) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que para cada dispersiïn acuosa dopada se utiliza agua desmineralizada y/o desionizada a modo de lïquido de dispersiïn.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 2, caracterizado por que se prepara cada dispersiïn acuosa dopada exclusivamente a partir de agua desmineralizada y/o desionizada, de polvo de mica y de polvo (s) de 30 dopante.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que para cada dispersiïn acuosa dopada se elige al menos un dopante de entre los grafitos naturales expandidos y los grafitos sintïticos.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que para cada dispersiïn acuosa dopada se elige al menos un dopante del grupo formado por los grafitos no expandibles.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que cada polvo de mica utilizado estï constituido por partïculas de dimensiones comprendidas entre 1 y 200 ïm. 40

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que cada polvo de dopante utilizado estï constituido por partïculas de dimensiones comprendidas entre 1 y 200 ïm.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que se conforma al menos 45 una dispersiïn acuosa dopada mediante la de al menos una capa de dispersiïn acuosa dopada sobre un soporte.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que se conforma al menos una dispersiïn acuosa dopada mediante la inmersiïn de un soporte en la dispersiïn acuosa dopada.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que el sïlido que se obtiene es una pelïcula de revestimiento que se adhiere al soporte.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que la etapa de conformaciïn comprende el depïsito de una capa de dispersiïn acuosa dopada sobre un primer soporte y la 55 aplicaciïn de un segundo soporte sobre la mencionada capa.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que se conforma al menos una dispersiïn acuosa dopada por moldeo.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 14, caracterizado por que el sïlido que se obtiene constituye un electrodo, denominado electrodo macizo, o un reactor quïmico.


 

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