IT202000025144A1 - Impianto mobile per il trattamento di accumulatori, batterie e simile in particolare per il trattamento di batterie di veicoli terrestri - Google Patents

Impianto mobile per il trattamento di accumulatori, batterie e simile in particolare per il trattamento di batterie di veicoli terrestri Download PDF

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Description

Titolo:?Impianto mobile per il trattamento di accumulatori, batterie e simile in particolare per il trattamento di batterie di veicoli terrestri?
L'invenzione si riferisce ad un impianto mobile per il trattamento di accumulatori, batterie in particolare per il trattamento di batterie di veicoli terrestri.
A causa del maggiore uso di batterie e accumulatori ricaricabili si pone sempre pi? il problema del maneggiamento di batterie, e accumulatori che sono presenti in veicoli terrestri in particolare in macchine che dopo un guasto e/o un incidente non funziona pi? e devono essere maneggiati da forze di intervento quale per esempio vigili del fuoco. Questi accumulatori e/o batterie presentano il rischio di esplosione e perci? il rischio che le forze di intervento vengono ferite.
Nello stato delle tecnica le forze di intervento al momento o mettono l?intero vicolo in una vasca di acqua o lo riempiono con schiuma per poi doverlo trasportare nella vasca o mediante un trasporto eccezionale con le dovute precauzioni poich? il veicolo e la batteria ossia l?accumulatore presente nel veicolo possono in ogni momento esplodere poich? la reazione chimica pu? procedere all?interno dell?accumulatore/ batteria senza che venga notata dall?esterno.
L?impianto secondo l?invenzione si pone il problema di rendere l?accumulatore/ batteria innocuo/a in loco per poi permettere un trasporto facile e sicuro e economico mediante per esempio un noto carro attrezzi.
Il procedimento secondo l?invenzione attuato in un impianto secondo l?invenzione, operando in fase acquosa /umida non genera l?emissione di fumi tossici e potenzialmente corrosivi, criticit? omessa nelle invenzioni citate, ma che fa si che le fasi che possono portare all?emissione di sostanze potenzialmente pericolose vengono fatte reagire con l?ambiente liquido / umido. Cio? rende il processo eseguito mediante l?oggetto dell?invenzione sicuro sotto il profilo ambientale sia per quello che riguarda potenziali emissioni in atmosfera durante la fase di trattamento sia per residui di sostanze potenzialmente tossiche che possono eventualmente contaminare le parti destinate al riciclo o essere cedute come materie prime nell?ottica dell?End of Waste secondo la direttiva CE 2008/82.
Al termine del processo eseguito in un impianto secondo l?invenzione, si ottiene un residuo che ha perso la reattivit? chimica (e la pericolosit?) e che pu? essere destinato al recupero dei materiali presenti nella batteria per via idrometallurgica (es. Li, Co, Ni, Mn, altri metalli e anche fluoro).
Per batterie nella presente descrizione si intendono qualsiasi batterie, accumulatori, celle caricabili elettricamente e tutti i mezzi utili a accumulare energia elettrica.
Lo scopo della presente invenzione ? di rendere innocuo accumulatori e batterie in loco per permettere un asporto sicuro e veloce degli accumulatori e batterie e/o dei veicoli terrestri comprendenti questi accumulatori.
Questo scopo viene raggiunto mediante un impianto mobile secondo la parte caratterizzante della rivendicazione 1.
Viene proposto un Impianto disposto su un veicolo trainato e/o semovente, comprendente almeno un contenitore, preferibilmente a forma cilindrica, detto contenitore presentando uno sportello per accedere allo spazio interno e presentando un?alimentazione e/o uno scarico per l?acqua. Inoltre comprende almeno un elemento/ dispositivo per il riscaldamento dell?acqua.
Nell?impianto secondo l?invenzione viene eseguito il seguente procedimento consistente nelle seguenti fasi:
inserimento di un accumulatore, batteria, cella che possono contenere litio, ioni litio sodio, potassio e/o nichel in una camera/ reattore e/o un veicolo comprendente un accumulatore, batteria, e/o cella,
aggiungere acqua demineralizzata (H2O) o anche semplice acqua di rete industriale o .
chiudere lo sportello iniziare e
portare il tutto a una temperatura superiore a 100?C e inferiore a 370 ?C con una pressione compresa fra 2 e 40 bar.
Vantaggiosamente l?alimentazione con acqua avviene in loco per esempio per mezzo dei vigili del fuoco.
In una forma preferita di realizzazione l?impianto comprende uno scarico per gas e in modo particolarmente preferita questo scarico presenta un filtro ad carbonio attivo.
Vantaggiosamente il veicolo sul quale ? presente l?impianto secondo l?invenzione presenta una rampa in modo da inserire un veicolo con una batteria e/o accumulatore all?interno del contenitore.
Vantaggiosamente pu? essere previsto un sistema a traino per esempio un sistema di traino noto dai mezzi di soccorso stradale che ? montato sull?impianto in modo da trainare la batteria, accumulatore o cella con il veicolo o senza direttamente all?interno del contenitore in cui avviene la reazione. In questo modo dopo l?aggancio del veicolo e/o della batteria, accumulatore o cella questo/a viene trainato/a all?interno del contenitore senza mettere a rischio l?operatore. Dopo l?inserimento nel reattore della batterie, accumulatori o del veicolo comprendente la batterie, accumulatori da trattare viene aggiunta acqua e viene alzata la temperatura per effettuare un trattamento idro-termico. In modo vantaggioso la temperatura viene portata fino a circa 200?C - 220 ?C. A queste condizioni di esercizio si assiste al degrado del separatore posto tra anodo e catodo e la batteria va in corto circuito e perde la carica elettrica residua, provocando una reazione esotermica con conseguente innalzamento della temperatura e della pressione all?interno della camera (reattore). Il materiale attivo (per esempio litio) contenuto nella batteria si idrolizza velocemente, formando dei composti che non sono pi? pericolosi. La presenza di H2O, cio? l?ambiente umido, limita l?innalzamento della temperatura nel corpo batteria che poterebbe portare al degrado delle parti in plastica. L?ambiente umido attutisce gli sbalzi termici e inoltre l?ambiente umido lega gli agenti aggressivi che si liberano dalla batteria. In questo modo possono essere evitate reazioni chimiche pericolose e fuoriuscite di gas tossici.
Per tutte queste operazioni ? necessaria acqua e questa deve essere aggiunta nel reattore in misura sufficiente. La quantit? di acqua rispetto alle batterie/accumulatori da trattare va in modo preferito con un rapporto in peso di 1/1 fino a 10/1.
Al termine del processo la camera/il reattore vengono raffreddati e i materiali in particolare il cobalto, magnesio, ferro, alluminio e litio possono essere recuperati per via Idrometallurgica.
Questo procedimento permette anche un successivo riciclaggio in modo facile e sicuro evitando qualsiasi reazione esotermica pericolosa e/o chimica che potrebbe causare danni alle persone. Inoltre non essendoci pi? presenti gas tossici anche la conduzione delle camere/ del reattore, in cui vengono effettuati i processi di riciclaggio, non devono sottostare a rigidi protocolli e essere dotati di sistemi di abbattimento per eliminare i gas pericolosi dai gas di scarico. Inoltre le batterie, accumulatori e simile trattati in questo modo possono essere trasportati senza rischi dopo il trattamento. Questo ? di notevole vantaggio poich? per esempio le batterie d?auto elettrica presentano anche dimensioni notevoli e per evitare rischi durante il trasporto devono essere inseriti in contenitori particolari in grado di resistere ad eventuali reazioni esotermiche.
Perci? il trasporto di batterie del genere senza trattamento comporterebbe un grande ingombro e costo.
Una batteria/accumulatore trattata mediante un impianto con il procedimento secondo l?invenzione non presenta pi? questi problemi e pu? essere trasportata in modo facile ed economico. Inoltre grazie alle temperature e pressioni utilizzate relativamente basse vengono a meno tanti rischi che tipicamente si riscontrano in processi di termodistruzione.
In una forma di realizzazione preferita, la camera di reazione/contenitore, prima dell?inserimento delle batterie da trattare, viene flussata con un gas inerte per evitare eventuali reazioni con l?aria o altri gas presenti in particolare con l?ossigeno.
Per garantire il funzionamento corretto del procedimento secondo l?invenzione deve essere aggiunto H2O in modo vantaggioso fra 1 e 10 volte il peso delle batterie, accumulatori e simile da rendere inerte. La quantit? di H2O da aggiungere dipende anche dal tipo di batteria, accumulatori da rendere inerte. ? richiesto per motivi di sicurezza una maggiore quantit? di H2O se all?interno delle batterie sono presenti sostanze che possono liberare acido fluoridrico o acido cloridrico. Questi acidi sono particolarmente pericolosi in forma gassosa. Perci? se ? presente una quantit? sufficiente di H2O questi reagiscono e formano una soluzione acquosa: per esempio H3O<+ >+ F<- >o H3O<+ >+ Cl-. In forma acquosa queste specie chimiche sono facilmente maneggiabili e aggiungendo una base, per correggere il pH diventano ancora meno pericolosi /inerti.
Qui di seguito viene descritto un esempio di impianto secondo l'invenzione in modo non limitativo, per mezzo di uno schema allegato che mostra:
la Figura 1 una vista prospettica stilizzata di un impianto secondo l?invenzione, e
la Figura 2 una vista posteriore stilizzata di un impianto secondo l?invenzione.
Nella figura 1 ? indicato con il numero di riferimento 100 un impianto mobile che ? disposto su un veicolo mobile per esempio un autocarro o un rimorchio, su una piattaforma per esempio un rimorchio 111 ? disposto un contenitore 101 in cui viene eseguito il procedimento per rendere inerte una batteria, accumulatore, una cella e/o un veicolo componente una batteria, un accumulatore, una cella. Il contenitore 101 ? per esempio in forma cilindrica tubulare e presenta almeno uno sportello 102 per accedere alla zona interna del contenitore 101.
Vantaggiosamente l?impianto secondo l?invenzione 100 comprende una rampa non illustrata per permettere l?accesso facilitato alla batteria, accumulatore o del veicolo all?interno della camera interna del contenitore. Vantaggiosamente inoltre all?interno del contenitore 101 e/o associato all?impianto secondo invenzione ? disposto un dispositivo per rimorchio e/o triano per esempio un gancio di rimorchio o simile per agganciare trainare la batteria, accumulatore e/o il veicolo e comprendente la batteria, accumulatore all?interno del contenitore 101. Vantaggiosamente il dispositivo traina la batteria o il veicolo nella camera interna 103 del contenitore 101 disposto sulla piattaforma 101 di un rimorchio, camion, o simile.
L?impianto secondo l?invenzione 100 comprende elementi 110 per riscaldare l?ambiente all?interno del contenitore 101. Inoltre pu? comprendere mezzi per l?inserimento di gas inerte all?interno del contenitore 101 e/o comprendere mezzi per l?aspirazione di aria e simile all?interno dalla camera 103 del contenitore 101.
Nella camera interna 103 il contenitore 101 viene trainato e/o portato la batteria, accumulatore o il veicolo comprendente questi e poi viene chiuso lo sportello 102. Dopo la chiusura dello sportello viene aggiunta acqua
Vantaggiosamente la quantit? di acqua H2O, viene determinata in funzione della massa di batteria, accumulatori, celle di carico e simile da rendere inerte. Per avere a disposizione sufficiente H2O 104 durante il processo di trattamento viene aggiunto H2O 104 dal 1 a 10 volte il peso della massa della batteria da trattare in acqua. Mediante il vapore d?acqua e l?acqua liquida vengono legati agenti chimici reattivi, per esempio acido cloridrico e acido fluoridrico. Questi agenti chimici si legano con l?acqua e formano delle soluzioni acquose che sono pi? facili da maneggiare e creano molto meno problemi dei gas di questi agenti.
Il contenuto del contenitore 101 viene riscaldato all?interno del contenitore 101 portando la temperatura fra 120 e 370?C. La pressione all?interno del contenitore 101 che diventa una reattore, in funzione della temperatura, raggiunge dai 2 ai 250 bar. In modo vantaggioso la temperatura viene tenuta al di sotto dei 250?C e la pressione inferiore ai 40 bar.
Arrivando nel contenitore 101 a una temperatura di circa 220?C e a una pressione di ca 25 bar per la maggior parte delle batterie, accumulatori, celle di carico e simili, la membrana e/o il separatore interposto fra anodo e il catodo collassa e porta la batteria, accumulatore, le celle di carico a un corto circuito. A causa di questo corto circuito si registra anche un aumento della temperatura. Come prodotti della reazione tra batterie/accumulatori e acqua alle citate condizioni, possono svilupparsi idrogeno (H2), idrocarburi leggeri, CO2 e CO con un contenuto che varia anche in funzione dello stato di carica delle batterie/accumulatori.
Pi? cariche sono le batterie da trattare, pi? H2 e idrocarburi leggeri possono svilupparsi. ? possibile utilizzare i gas sviluppati mediante recupero dell?idrogeno (H2) o alimentando al titolo di esempio un motore termico con i gas sviluppati, per la produzione di energia elettrica.
Per stabilizzare la reazione all?interno del reattore possono essere aggiunti acidi o basi che tamponano i livelli del pH.
Il contenitore 101 pu? comprendere inoltre uno scarico per scaricare per esempio H2 vantaggiosamente questa viene miscelato con aria per rendere il tutto innocua prime di emettere il gas in atmosfera. In modo vantaggioso lo scarico pu? comprendere un filtro a carbonio attivo per evitare la fuoruscita di gas nocivi.
L?impianto secondo invenzione pu? portare con s? gi? sufficientemente acqua o essere alimentata mediante un piccolo esterno per esempio un camion dei vigili del fuoco e/o pu? essere alimentato mediante idranti e simile.
Il procedimento comprende i seguenti passi:
-inserimento di una batteria, accumulatore, cella o di un veicolo contenete una batteria, accumulatore, cella in un contenitore (reattore) 101,
chiudere lo sportello 102 ,
inserire H20 all?interno al camera 103,
vantaggiosamente inserire un gas inerte e/o aspirare l?aria all?interno della camera 102,
portare il contenuto della camera ad una pressione fra 2-40 bar ed una temperatura di almeno 100? ed inferiore 370?C.
Le varianti precedentemente descritte dell?impianto con il procedimento servono soltanto alla migliore comprensione del processo, del funzionamento e delle propriet? della soluzione presentata; esse non limitano la rivelazione da parte degli esempi di realizzazione. Le Figure sono schematiche, propriet? e effetti essenziali essendo rappresentati parzialmente chiaramente ingranditi per evidenziare le funzioni, i principi di azione, configurazioni e caratteristiche tecniche. Con ci? ogni funzionamento, ogni principio, ogni configurazione tecnica e ogni caratteristica che ?/sono rivelato/a/i nelle figure o nel testo, pu? essere liberamente e in modo qualsiasi combinato/a con tutte le rivendicazioni, ogni caratteristica nel testo e nelle altre figure, altri funzionamenti, principi, configurazioni e caratteristiche tecniche che sono contenute in questa rivelazione o ne risultano da questa cos? che tutte le combinazioni pensabili sono da attribuire alla soluzione descritta. Con ci? sono comprese anche combinazioni fra tutte le singole esposizioni nel testo, cio? in ogni capo verso del testo, nelle rivendicazioni e anche combinazioni fra diverse varianti nel testo, nelle dimensioni e nelle figure. I dettagli di dispositivo e di procedimento precedentemente illustrati sono rappresentati nel collegamento; ? per? da rimandare al fatto che essi sono combinabili fra loro anche indipendentemente fra loro e anche liberamente l?uno con l?altro. I rapporti mostrati nelle figure delle singole parti e capoversi di esse fra loro e le loro dimensioni e proporzioni non sono da intendersi limitanti. Singole dimensioni e proporzioni possono invece anche scostarsi da quelle mostrate. Anche le rivendicazioni non limitano la rivelazione e quindi le possibilit? di combinazione di tutte le caratteristiche presentata. Tutte le caratteristiche presentate sono qui rivelate anche singole e in combinazione con tutte le altre caratteristiche.
Elenco dei numeri di riferimento
100 impianto secondo l?invenzione
101 contenitore
102 sportello
103 camera interna
104 H2O
110 elementi riscaldanti
111 piattaforma

Claims (7)

Rivendicazioni
1. Impianto (100) mobile per il trattamento di un
accumulatore, batteria, cella e/o un veicolo comprendente un accumulatore, batteria, cella , caratterizzato dal fatto di essere disposto su un veicolo mobile per esempio camion, rimorchio, l?impianto comprendendo almeno un contenitore /reattore (101) in cui la pressione pu? essere portata da 2 a 40 bar e detto contenitore comprendendo almeno uno sportello (102) per aprire e chiudere
ermeticamente detto contenitore /reattore (101), un elemento/dispositivo di riscaldamento atto a portare la temperatura all?intero del contenitore ad almeno 100?C, almeno un?alimentazione di H2O.
2. Impianto (100) mobile per il trattamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprender almeno un dispositivo per trainare una batteria, accumulatore, cella o di un veicolo contenete una batteria, accumulatore, cella in un contenitore (reattore) (101).
3. Impianto (100) mobile per il trattamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprender almeno una rampa per accedere al contenitore (101).
4. Impianto (100) mobile per il trattamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il contenitore presenta una forma sostanzialmente cilindrica.
5. Impianto (100) mobile per il trattamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l?impianto (100) ? disposto su un veicolo mobile per esempio un autocarro o un rimorchio.
6. Il procedimento utilizzante un impianto mobile secondo una delle rivendicazioni precedenti eseguente i seguenti passi:
-inserimento di una batteria, accumulatore, cella o di un veicolo contenete una batteria, accumulatore, cella in un contenitore (reattore) (101), -chiudere lo sportello (102), -inserire H20 (104) all?interno al camera (103),
-portare il contenuto della camera (103) ad una pressione fra 2-40 bar ed una temperatura di almeno 100?C ed inferiore 370?C.
7. Procedimento secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che prima di portare il contenuto della camera (103) ad una pressione fra 2-40 bar ed una temperatura di almeno 100?C ed inferiore 370?C viene inserito un gas inerte e/o aspirare l?aria all?interno della camera (103).
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