Brevet FR2443485A1 — publié le 19800704

Nouveau procédé de dépôt d'une couche d'un matériau adsorbant sur un support et produit obtenu, et application à la récupération de l'énergie solaire. La présente invention a trait à un nouveau procédé de dépôt d'une couche mince d'un matériau adsorbant sur un support. Elle s'applique notamment au dépôt d'adsorbants du type silice, alumine, zéolithe, sur des supports conducteurs comme plaques d'aluminium, de cuivre, mais aussi non-conducteurs comme le verre. De tels matériaux sont utilisés en particulier pour la récupération de l'énergie solaire. On sait que de tels matériaux doivent présenter une bonne adhérence sur le support, et des capacités d'adsorption élevées même à pression partielle faible, et un bon transfert thermique entre la couche d'adsorbant et le support. On a déjà proposé de déposer des couches d'adsorbant constitués par des zéolithes, de l'alumine, du charbon actif sous forme granulaire ou pulvérisée avec chauffage sous vide, éventuellement mélangés à de la poudre de cuivre sur un liant minéral ou organique, tel que nitro cellulose ou silicate comme dans la DE - OS 2 536 006. Ces substances peuvent être mises sous forme d'une suspension et pulvérisées ou déposées par immersion ou badigeonnage, puis être séchées ou frittées selon le procédé de la DE - OS 2 451 717. L'objet de la présente invention est un procédé très simple qui conduit à des performances améliorées, en particulier lorsqu'on les utilise dans la récupération d'énergie solaire. Le procédé selon la présente invention se caractérise par le fait que - On prépare d'abord une solution par mélange d'une solution d'au moins un silicate alcalin, comme le sodium ou le potassium, et d'une solution d'acétate alcalin comme le sodium ou alcalino-terreux comme le baryum. - On disperse dans cette solution un adsorbant sous forme pulvérulente, insoluble. - On apporte ladite dispersion sur un support insoluble. - On élimine la phase solvante. Selon l'invention, l'adsorbant est avantageusement constitué par au moins un composé du groupe de l'alumine, de la silice, et d'un silicate insoluble à grande surface spécifique tel que zéolithe. De manière simple, le dépôt de la dispersion est réalisé à froid ainsi que le dépôt sur le support. Ce support peut être constitué par un matériau conducteur tel que l'aluminium et le cuivre mais on peut aussi faire appel à un support non conducteur tel que le verre. La phase solvant est ensuite éliminée simplement par séchage. De manière avantageuse, on active ladite couche par un traitement thermique. Bien entendu, l'apport de la suspension peut être effectué par tout moyen connu, et l'on peut apporter plusieurs couches identiques ou différentes ; il est important que la dispersion soit homogène si l'on veut une répartition homogène de l'adsorbant sur le support, c'est pourquoi avantageusement ladite dispersion est faite sous forte agitation. On peut, de manière simple, effectuer ce dépôt par décantation, mais on peut faire appel à d'autres techniques telles que de pulvérisation. Mais la présente invention seravplus aisément comprise à l'aide des exemples suivants donnés à titre illustratif, mais nullement limitatif. EXEMPLE 1 On prépare une solution de silicate de potassium de rapport molaire Si 02 / K20 = 2 contenant 0,4 mole de Si O2 par litre et une solution d'acétate de baryum à 1,2 gZl. Ces deux solutions sont intimement mélangées et constituent la solution permettant le dépôt. Environ 2g de zéolithe 4 A sont dispersés sous agitation 3 dans 500 cm de la solution décrite ci-dessus Une plaque d'aluminium est placée dans le fond d'un cristallisoir. La suspension de zéolithe y est alors versée. Après décantation, le liquide surnageant transparent est éliminé par aspiration sous vide. La plaque d'aluminium de 100 cm de surface recouverte d'une fine pellicule de zéolithe 4 A est séchée sur une plaque chauffante. Après séchage de quelques minutes, on constate une très bonne adhérence du zéolithe sur la plaque d'aluminium. On mesure à humidité relative donnée, la reprise en poids de la couche d'adsorbant selon la méthode thermo-gravimétrique telle que décrite dans l'ouvrage de Perry et Chilton "Chemical Engineer's Nandbook" 5e édition 12-12. Les reprises sont les suivantes, exprimées en pourcentage par rapport à la masse d'adsorbant après activation à 250 C. HR 10 % 60 % 90 % Reprise : 16,1 % : 18,2 % : 18,4 % Ces valeurs caractérisent bien des isothermes d'adsorption d'eau d'un tamis de type A. EXEMPLE 2 Un dépôt de 530 mg de zéolithe 13X est effectué sur une plaque d'aluminium de 100 cm de surface selon la techniqzle décrite dans l'exemple 1 sauf que l'on utilise une solution de silicate de sodium de rapport molaire égal à 3,4 à 0,4 mole de Si 02 par litre et d'acétate de baryum à 1,2 g/litre. Les reprises d'eau après activation thermique à 2500C sont : HR 10 % 60 % 90 % Reprise : 17,9 % : 19,1 % : 20,2 % Après 10 cycles d'adsorption désorption, le dépôt a conservé ses propriétés. EXEMPLE 3 Cet exemple a pour but de montrer que l'on peut contrôler très aisément la quantité de produit déposé sur la plaque conductrice. Selon le procédé décrit dans l'exemple 2, 2,10g de 2 zéolithe 13X sont déposés sur une plaque d'aluminium de 100 cm Les reprises d'humidité après activation à 250"C sont HR : 10 % : 60 % : 90 % Reprise : 19,1 % : 21,2 % 27,9 % EXEMPLE 4 Dans cet exemple on fait appel à la même zéolithe qu'à l'exemple 3, à savoir de type 13X, mais on en apporte 1,75g au moyen d'une solution de silicate de sodium de rapport Si 02/Na2O = 3,4 à 0,4 moles de Si 02 par litre et une solution d'acétate de sodium à 0,770g/litre. La dispersion obtenue est 2 déposée sur une plaque de cuivre de 100 cm . La reprise d'hu- midité après activation à 250"C à 10 % HR est de 23,5 %. EXEMPLE 5 Cet exemple est identique à celui de l'exemple 1, sauf que le matériau support est constitué par une plaque de verre. On note une très bonne adhérence de la couche d'adsorbant sur le verre. EXEMPLE 6 Dans cet exemple on apporte un adsorbant constitué par un silico-aluminate 4 A comme à l'exemple 1, mais en quantité moindre, à savoir 0,8g sur une plaque identique à celle de l'exemple 1. La suspension est effectuée à partir d'une solu > tion identique à celle de 11 exemple 4. On note également une bonne adhérence sur le support. EXEMPLE 7 En utilisant le même support et la même nature pour les solutions constituées de la suspension qu'à l'exemple préeédent, on fait varier la nature de l'adsorbant déposé qui est constitué par deux grammes d'alumine. On observe encore une très bonne adhérence. EXEMPLE 8 Cet exemple est identique au précédent, sauf que l'on remplace l'alumine par la même quantité en poids de silice. On observe toujours une bonne adhérence. EXEMPLE 9 Dans cet exemple on procède comme à l'exemple 4 en apportant tout d'abord une couche de zéolithe 13X, puis on effectue la même opération qu'à l'exemple 6, selon lequel on apporte 0,8g de zéolithe 4 A. On observe encore une bonne adhérence. REVENDICATIONS 1) Procédé de dépôt d'au moins une couche d'un matériau adsorbant sur un support, caractérisé par le fait que - On forme une solution par mélange d'une solution d'au moins un silicate alcalin et d'une solution d'acétate du groupe des alcalins et alcalino-terreux. - On disperse dans cette solution un adsorbant sous forme pulvérulente insoluble. - On apporte ladite dispersion sur ledit support. - On élimine la phase solvante. 2) Procédé selon 1, caractérisé par le fait que le silicate alcalin est constitué par au moins un composé du groupe du silicate de potassium et du silicate de sodium. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'acétate est constitué par un acétate du groupe du baryum et du sodium. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que l'adsorbant est constitué par au moins un élément du groupe de l'alumine, de la silice et des zéolithes. 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la dispersion est faite sous forte agitation. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la dispersion est apportée par décantation. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que la dispersion est apportée par pulvérisation. 8) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le dépôt est activé par un traitement thermique. 9) Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on dépose au moins deux couches de nature différente. 10) Produit caractérisé par le fait qu'il est obtenu en mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11) Procédé de récupération de l'énergie solaire, caractérisé par le fait qu'il consiste à mettre en oeuvre le produit selon la revendication 10.