[发明专利]为了得到高反应率改进的方法和装置

说明书

极性气体和某些金属盐之间的吸附/解吸反应(在技术文献中也经常称之为“吸收”或“化学吸收”)，生成络合物，其是有效致冷、热贮存、热泵系统以及具有高能量密度的功率系统的基础。然而，能量密度，在盐上吸附的极性气体数量的量度，其转换成在给定络合物量中能贮存的功或能量的总量，是在设计市场上有吸引力的系统时要考虑的唯一的一个参数。如果不是更重要的话，那么重要的是气体和络合物之间的反应率，即吸附的解析给定量的气体进入或构成络合物所需要的时间。增加或增到最大的反应率，导致增加或改进系统所能传送的功率，也就是，在一个时间周期内传送更多的能量，其转变成更多的加热能力和/或冷却能力，或系统的功率容量。通过金属盐和吸附极性气体所形成的络合物，其特征在于，在吸附反应期间，发生显著地、和典型地实质上的体积膨胀。其中在没有通过限制体积膨胀来控制反应产物的密度的情况下，使吸收反应继续进行，而最终的反应产物不能得到所希望的凝聚的，自承载质量，代之以，产物是多孔的和粉末状，而产物质量将不保持其形状或结构。况且，一旦这样形成络合物，所希望的产物的物理特征，就基本上是不可逆的，除非在不发生有限的膨胀、相继地解吸和吸附。并且通过进一步的吸附或解吸不能得到所需要的结构，除非络合物被解吸了而后被导入体积上受到限制的热交换器(反应室)腔中并且按照本发明进行反应。同时发现，在与在吸附反应过程中考虑了热量和质量转移反应产物的体积膨胀受到限制，其密度受到控制的反应产物相比之下，这样的体积上不受到限制的络合物反应产物，实质上具有减少的吸附/解吸反应率。对于许多络合物来说，通过在种种条件下进行至少初始吸附反应，增加了吸附和解吸反应率，而种种条件为的是得到的络合物，具有不同于没有起反应的盐的物理结构，而且其至少部分物理上是凝聚的、内聚的、自承载质量。通过在初始吸附反应过程中，限制形成络合物的体积膨胀，来优选络合物的密度，从而得到这样的反应产物。反应率取决于固体的热传导性以及它的主体扩散率。为了优选反应率或使反应率增加到最大，必须达到为高能或者具有足够质量转移的平衡的热传送，或者通过固体的气体的扩散提供的在导热性和孔隙率(气体传送)之间的最佳平衡。

本申请的目的是进一步描述和限定达到改善反应率的准则，如在我的美国专利5,298,231中所公开的一样。可以认为达到改善反应率的重要准则是，设计和使用一种吸附反应器，其具有热和质量扩散路程长度，在所限定的范围之内。本申请中将描述为了达到这样的结果所须的，特定反应参数和装置特征，以及构件。初始吸附反应可以在使用过的反应容器中进行，或者在适合的条件下在某些其它反应场合中进行，此后，将反应质量传送到装有对于相继的反应限制体积膨胀装置的最终反应容器中。在本发明的一个实施例中，一个用于改善在极性气体反应剂和无机金属盐之间的反应率的方法，包括在一个给定的反应器或反应室中，分别测定气体反应剂通过金属盐和热扩散路程和质量扩散路程的独立参数，测定在反应室中气体和盐之间的经济上最佳反应率；测定达到最佳反应率所需要的络合物的反应密度；以及在为了得到所希望的结果有必要来保持理想络合物性质，所需要的那样条件下进行反应。

图1表示装有许多固定体积的反应室的反应器中心部分；

图2是图1反应器中心部分的侧剖面图；

图3表示另一个反应器实施例的透视图；

图4表示多管散热板反应器中心部分；

图5表示使用多层气体渗透材料设计的一种反应器，例如，在多管散热板反应器中心部分之间夹心以耐火砖；

图6表示带有槽的多管散热板反应器中心部分，以便沿着反应器散热板插入气体渗透材料；

图7表示在反应器散热板之间吸附剂层内的间隙中插入气体渗透隔板的一种反应器中的部分设计；和

图8表示又一个反应器中心部分设计的剖面图。