PATENTES Y MARCAS
ESPA ˜NA
N´umero de publicaci´on:
2 142 633
k51Int. Cl.6:
B23K 1/00
B23K 1/018
k
12
TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
T3
k
86 N´umero de solicitud europea: 96945529.4 k
86 Fecha de presentaci´on : 24.10.1996 k
87 N´umero de publicaci´on de la solicitud: 0 859 680 k
87 Fecha de publicaci´on de la solicitud: 26.08.1998
k
54 T´ıtulo: Procedimiento para disolver un material endurecido de soldadura de vidrio, procedimiento
para separar elementos componentes unidos con un material de soldadura de vidrio, proce-dimiento para deshacer una c´elula de combustible y dipositivo para deshacer una c´elula de combustible.
k
30 Prioridad: 06.11.1995 DE 195 41 299 k
73Titular/es: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Wittelsbacherplatz 2 80333 M¨unchen, DE
k
45 Fecha de la publicaci´on de la menci´on BOPI:
16.04.2000
k
72 Inventor/es: Greiner, Horst;
Wohlfart, Manfred y Schn¨oller, Manfred
k
45 Fecha de la publicaci´on del folleto de patente:
16.04.2000
k
74 Agente: D´avila Baz, Angel
Aviso:
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicaci´on en el Bolet´ın europeo de patentes, de la menci´on de concesi´on de la patente europea, cualquier persona podr´a oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposici´on deber´a formularse por escrito y estar motivada; s´olo se considerar´a como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposici´on (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesi´on de Patentes Europeas).ES
2
142
633
DESCRIPCION
Procedimiento para disolver un material en-durecido de soldadura de vidrio, procedimiento para separar elementos componentes unidos con un material de soldadura de vidrio, procedimiento para deshacer una c´elula de combustible y dispo-sitivo para deshacer una c´elula de combustible.
La invenci´on se refiere a un procedimiento para disolver un material endurecido de soldadura de vidrio, a un procedimiento para separar ele-mentos componentes unidos entre s´ı con un ma-terial de soldadura de vidrio, a un procedimiento para deshacer una c´elula de combustible y a un dispositivo para deshacer una c´elula de combus-tible.
Un procedimiento para disolver un material de soldadura de vidrio es conocido ya por el do-cumento DE -A- 2 233 721.
En especial por el documento “Fuel Cell Han-dbook” (Manual de C´elulas de Combustible) de A. J. Appelby y F. R. Foulkes, Van Nostraud Reinhold, 1988, p´aginas 442 a 454, es sabido ya que los elementos componentes de una c´elula de combustible constan de aleaciones met´alicas o de cer´amica. En una c´elula de combustible para alta temperatura se utiliza por ejemplo CrFe5Y2O31 como material para una placa bipolar. Debido a las elevadas exigencias que deben cumplir los materiales a utilizar, como por ejemplo la estabi-lidad mec´anica a una temperatura de utilizaci´on de m´as de 800◦C en la c´elula de combustible de alta temperatura, resultan unos costes de mate-rial elevados.
El agotamiento de las fuentes de materias pri-mas y las exigencias de la pol´ıtica del medio am-biente hacen necesaria una reutilizaci´on de los materiales de los elementos componentes. Por una parte, es deseable la reutilizaci´on del ele-mento componente original despu´es de realizada su limpieza y por otra parte, despu´es de efectuado el proceso de reciclado, el material recuperado se utiliza para la fabricaci´on de un nuevo elemento componente.
En la c´elula de combustible de alta tempera-tura, los diversos elementos componentes est´an unidos entre s´ı por medio de una sustancia del tipo de vidrio, por ejemplo un material endure-cido de soldadura de vidrio. Para la utilizaci´on posterior de los diversos elementos componentes o del material del que est´an compuestos los ele-mentos componentes, es necesario un tratamiento adecuado de recuperaci´on de los elementos com-ponentes o de la c´elula de combustible de alta temperatura.
Por lo tanto, la presente invenci´on tiene por objeto proponer un procedimiento para disolver un material endurecido de soldadura de vidrio, un procedimiento para la separaci´on de elemen-tos componentes unidos con el material de solda-dura de vidrio y un procedimiento para deshacer una c´elula de combustible. Adem´as se debe pro-poner un dispositivo para deshacer una c´elula de combustible.
El objeto mencionado en primer lugar se so-luciona seg´un la presente invenci´on por medio de un procedimiento para disolver un material
endu-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
terial endurecido de soldadura de vidrio en una masa fundida compuesta por un hidr´oxido.
El objeto mencionado en segundo lugar se so-luciona seg´un la presente invenci´on por medio de un procedimiento para separar elementos compo-nentes unidos entre s´ı con un material de dura de vidrio, calentando el material de solda-dura de vidrio en una masa fundida compuesta de un hidr´oxido.
El objeto mencionado en tercer lugar se solu-ciona seg´un la presente invenci´on por medio de un procedimiento para deshacer una c´elula de com-bustible, que comprende elementos componentes unidos entre s´ı por medio de un material de solda-dura de vidrio, siendo calentada la c´elula de com-bustible, por lo menos en la zona de este material de soldadura de vidrio, en un ba˜no de material fundido compuesto de un hidr´oxido.
El objeto mencionado en cuarto lugar se solu-ciona seg´un la presente invenci´on por medio de un dispositivo para deshacer una c´elula de combusti-ble que contiene varias unidades, comprendiendo cada una de estas unidades elementos componen-tes unidos entre s´ı por medio de un material de soldadura de vidrio, con una cubeta para con-tener una masa fundida compuesta de hidr´oxido pot´asico para calentar el material de soldadura de vidrio, y un soporte para el alojamiento de las unidades en paralelo a la superficie, estando el soporte apoyado en un dispositivo de elevaci´on colocado por encima de la cubeta, de modo que las unidades est´an sumergidas totalmente en la masa fundida de hidr´oxido pot´asico.
Por medio de la aplicaci´on de este procedi-miento y de acuerdo con la actual argumentaci´on en la pol´ıtica del medio ambiente, se respeta la conservaci´on de las fuentes de materias primas para los materiales de los elementos componen-tes met´alicos. Al mismo tiempo, de este modo se ahorran grandes costes de material, porque los elementos componentes met´alicos, despu´es de ser desmontados, son reutilizados o por lo menos pueden ser conducidos a un proceso de reciclado. Adem´as, este procedimiento proporciona un aho-rro de tiempo, puesto que los elementos compo-nentes met´alicos se pueden separar entre s´ı ya al cabo de pocas horas y pueden ser entonces con-ducidos a un dispositivo de limpieza final.
Los elementos componentes met´alicos son tra-tados cuidadosamente en este proceso, de modo que las estructuras de su superficie, despu´es de realizada la aplicaci´on del proceso, no se diferen-cian esencialmente de su estado original, cuando los elementos componentes fueron utilizados por primera vez en la c´elula de combustible.
Como masa fundida se utiliza preferentemente una mezcla eut´ectica de por lo menos dos hidr´ o-xidos. Seg´un sean las caracter´ısticas del material de soldadura de vidrio, se elige la masa fundida adecuada para la realizaci´on del procedimiento.
En especial se utiliza como hidr´oxido un hi-dr´oxido pot´asico o hidr´oxido de litio.
En otra realizaci´on de la invenci´on, se utiliza como hidr´oxido el hidr´oxido s´odico.
La masa fundida de hidr´oxido pot´asico se mez-cla con agua preferentemente antes de su calenta-miento. Mediante la adici´on de agua, el proceso
tura m´as bajo, f´acilmente accesible en el aspecto t´ecnico.
En especial, la masa fundida de hidr´oxido pot´asico se calienta hasta una temperatura de en-tre 250 y 450 ◦C. El elevado punto de ebullici´on del hidr´oxido pot´asico permite la utilizaci´on de la masa fundida a altas temperaturas, lo cual pro-porciona un aumento de la velocidad de reacci´on. En el campo de temperaturas indicado, el pro-cedimiento ha podido ser realizado con un ´exito extraordinario en pruebas pr´acticas, pudi´endose llevar a cabo de forma sencilla.
En otra realizaci´on de la invenci´on, la masa fundida de hidr´oxido pot´asico se calienta a tem-peraturas de entre 250 y 360 ◦C.
La masa fundida de hidr´oxido pot´asico prefe-rentemente se enfr´ıa y se calienta repetidas veces. Por medio de un enfriamiento y un nuevo calenta-miento de la masa fundida realizados una o varias veces, se puede acelerar el proceso de separaci´on, aprovechando la tensi´on mec´anica producida a las diversas temperaturas alcanzadas.
En especial, las unidades se pueden mover dentro de la cubeta en sentido perpendicular res-pecto al fondo por medio del dispositivo de ele-vaci´on. Por medio del movimiento de las unida-des en la masa fundida de hidr´oxido pot´asico, se acelera adicionalmente el proceso.
Para explicar m´as detalladamente la inven-ci´on, se hace referencia aqu´ı a los ejemplos de realizaci´on representados en el dibujo adjunto, en el que se muestran:
- en las figuras 1 y 2, dispositivos para des-montar elementos componentes met´alicos, representados en forma esquem´atica. Seg´un la figura 1, un dispositivo para la rea-lizaci´on del procedimiento para disolver un ma-terial endurecido de soldadura de vidrio 16 com-prende una cubeta 4, que est´a llena de una masa fundida 6 compuesta de un hidr´oxido, por ejem-plo hidr´oxido pot´asico, y un dispositivo de calen-tamiento que no est´a representado en la figura.
Sobre el fondo 8 de la cubeta 4 est´a colocada una unidad 10, que consta de dos elementos com-ponentes 12 y 14, estando estos comcom-ponentes uni-dos entre s´ı por medio de un material de solda-dura de vidrio 16. Los elementos componentes 12, 14 pueden constar en este caso, por ejemplo, de un metal o de una aleaci´on de cer´amica. Se trata aqu´ı, por ejemplo, de elementos de construcci´on 12, 14 de una c´elula de combustible, por ejem-plo, las placas bipolares de una c´elula de combus-tible para alta temperatura. Estas placas bipo-lares pueden estar compuestas, por ejemplo, de CrFe5Y2O31.
La unidad 10 est´a cubierta totalmente en la cubeta 4 por una masa fundida 6 de hidr´oxido pot´asico. El hidr´oxido pot´asico en su estado no fundido es una sustancia cristalina blanca, que estando libre de agua y de carbonato pot´asico se funde a temperatura de 360◦C y entra en ebu-llici´on a 1.324◦C.
La masa fundida 6 se utiliza preferentemente a una temperatura de entre 250 y 450 ◦C. La
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
comprobaci´on pr´actica del procedimiento en este campo de temperaturas ha resultado ser un ´exito. Para esta comprobaci´on, la unidad 10, en la que los elementos componentes 12, 14 est´an forma-dos por CrFe5Y2O31, ha sido sumergida durante unas 100 horas en la masa fundida 6 de hidr´oxido pot´asico caliente a una temperatura de unos 250
◦C. La observaci´on de las superficies 18, 20 de los
elementos componentes 14, 12, despu´es de reali-zada la aplicaci´on del procedimiento, ha mostrado la presencia de picaduras locales de corrosi´on con una profundidad m´axima de entre 20 y 25 µm. Estas corrosiones locales pueden ser consideradas como no cr´ıticas, ya que las superficies corro´ıdas 18, 20 de los elementos componentes 12, 14, son eliminadas por medio de esmerilado. La funcio-nalidad de los elementos componentes 12, 14 no resulta perjudicada por este arranque de material. Si el procedimiento se realiza en el campo de temperaturas de entre 250 y 360◦C, que se puede alcanzar t´ecnicamente con mayor facilidad, la masa fundida 6 de hidr´oxido pot´asico se mez-cla con una peque˜na cantidad de agua antes de su calentamiento. Por lo general es suficiente ya el agua contenida en el hidr´oxido pot´asico. Pero, mediante una adici´on mayor de agua se re-baja todav´ıa m´as el punto de fusi´on del hidr´oxido pot´asico. Con una adici´on del 20 % de agua, el punto de fusi´on del hidr´oxido pot´asico se reduce a 200◦C.
Para otra aceleraci´on del proceso, la masa fun-dida 6 de hidr´oxido pot´asico se enfr´ıa y se ca-lienta repetidas veces en la cubeta 4. Por medio de cambios r´apidos de temperatura, se producen tensiones mec´anicas adicionales, que aceleran el proceso.
Como hidr´oxido se utilizan adem´as hidr´oxido de litio, hidr´oxido s´odico o una mezcla eut´ectica de por lo menos dos hidr´oxidos.
De este modo, con este procedimiento se pue-den deshacer c´elulas de combustible que est´en compuestas de elementos componentes 12, 14 y, despu´es de realizada la limpieza de ´estos, pueden ser conducidos a una nueva utilizaci´on.
Otro dispositivo 30 para desmontar elemen-tos componentes est´a representado en vista desde arriba en la figura 2. En la cubeta rectangular 4 est´a colocado un soporte 36, 38 en el borde, en paralelo a los lados longitudinales 32 y 34.
En el soporte 36, 38 est´an suspendidas las uni-dades en forma de placas 40, 42, 44, que compren-den cada una de ellas los elementos componentes 12, 14 unidos entre s´ı por medio del material de soldadura de vidrio 16, de manera que las super-ficies 18 y 20 de los elementos componentes 14 ´o 12 quedan alineadas en perpendicular a los lados longitudinales 32 y 34 de la cubeta rectangular 4 y en paralelo a sus lados frontales 50 y 52.
El soporte 36, 38 a su vez est´a apoyado en un dispositivo de elevaci´on 54, 56, 58 colocado en la cubeta 4. El dispositivo de elevaci´on 54, 56, 58 produce un movimiento de las unidades 40, 42, 44 en perpendicular al fondo 8 de la cubeta rectan-gular 4 dentro de la masa fundida 6 de hidr´oxido pot´asico. Por medio de este movimiento se ace-lera adicionalmente el proceso del procedimiento.
REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para disolver un mate-rial endurecido de soldadura de vidrio (16), ca-lent´andose el material endurecido de soldadura de vidrio (16) en una masa fundida (6) compuesta de un hidr´oxido.
2. Procedimiento para la separaci´on de ele-mentos componentes (12, 14) unidos entre s´ı por medio de un material de soldadura de vidrio (16), calent´andose el material de soldadura de vidrio (16) en una masa fundida (6) compuesta de un hidr´oxido.
3. Procedimiento para deshacer una c´elula de combustible, que comprende elementos com-ponentes (12, 14) unidos entre s´ı por medio de un material de soldadura de vidrio (16), calent´andose la c´elula de combustible por lo menos en la zona de este material de soldadura de vidrio (16) en una masa fundida (6) compuesta de un hidr´oxido. 4. Procedimiento seg´un una de las reivindica-ciones 1, 2 ´o 3, en el que como masa fundida (6) se utiliza una mezcla eut´ectica compuesta de por lo menos dos hidr´oxidos.
5. Procedimiento seg´un una de las reivindi-caciones 1 a 3, en el que como hidr´oxido (6) se utiliza hidr´oxido pot´asico.
6. Procedimiento seg´un una de las reivindi-caciones 1 a 3, en el que como hidr´oxido (6) se utiliza hidr´oxido de litio.
7. Procedimiento seg´un una de las reivindi-caciones 1 a 3, en el que como hidr´oxido (6) se utiliza hidr´oxido s´odico.
8. Procedimiento seg´un la reivindicaci´on 5, en el que el hidr´oxido pot´asico se mezcla con agua
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 antes de su calentamiento.
9. Procedimiento seg´un la reivindicaci´on 8, en el que la masa fundida (6) compuesta de hidr´oxido pot´asico es calentada preferentemente hasta una temperatura de entre 250 y 450◦C.
10. Procedimiento seg´un la reivindicaci´on 8, en el que la masa fundida (6) compuesta de hidr´oxido pot´asico se calienta hasta una tempe-ratura de entre 250 y 360◦C.
11. Procedimiento seg´un una de las reivindi-caciones 8 a 10, en el que la masa fundida (6) compuesta de hidr´oxido pot´asico se enfr´ıa y se calienta repetidas veces.
12. Dispositivo para deshacer una c´elula de combustible que contiene varias unidades (40, 42, 44), comprendiendo cada una de estas unidades (40, 42, 44) elementos componentes (12, 14) uni-dos entre s´ı por medio de un material de sol-dadura de vidrio (16), con una cubeta (4), que contiene una masa fundida (6) compuesta de un hidr´oxido, por ejemplo hidr´oxido pot´asico, para el calentamiento del material de soldadura de vidrio (16), y con un soporte (36, 38) para el alojamiento en paralelo de las unidades (40, 42, 44) en el lado de la superficie, estando el soporte (36, 38) apo-yado en un dispositivo de elevaci´on (54, 56, 58) situado por encima de la cubeta (4), y estando las unidades (40, 42, 44) sumergidas totalmente en la masa fundida (6) compuesta de un hidr´oxido, por ejemplo hidr´oxido pot´asico.
13. Dispositivo seg´un la reivindicaci´on 12, en el que las unidades (40, 42, 44) se pueden mover dentro de la cubeta en sentido perpendicular a un fondo (8) por medio del dispositivo de elevaci´on (54, 56, 58).
NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Euro-peas (CPE) y a la Disposici´on Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicaci´on del Convenio de Patente Europea, las patentes euro-peas que designen a Espa˜na y solicitadas antes del 7-10-1992, no producir´an ning´un efecto en Espa˜na en la medida en que confieran protecci´on a produc-tos qu´ımicos y farmac´euticos como tales.
