BR102021013870A2

BR102021013870A2 - HYBRID BATTERY

Info

Publication number: BR102021013870A2
Application number: BR102021013870-0A
Authority: BR
Inventors: Nelson Rocha
Original assignee: Nelson Rocha
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-01-24

Abstract

É descrita uma bateria híbrida dotada de pelo menos uma célula de eletrólise (30) conectada em série com as células eletroquímicas (20) da bateria, aproveitando a corrente recebida de uma fonte de energia elétrica (FE), tal como o alternador, para a geração de oxihidrogênio (HHO), uma mistura de hidrogênio (H2) e oxigênio (02), usado como aditivo para promover o aumento da eficiência de queima do combustível principal (gasolina, etanol, diesel ou gás natural veicular).

A hybrid battery is described, provided with at least one electrolysis cell (30) connected in series with the electrochemical cells (20) of the battery, taking advantage of the current received from an electrical energy source (FE), such as the alternator, for the generation of oxyhydrogen (HHO), a mixture of hydrogen (H2) and oxygen (02), used as an additive to increase the efficiency of burning the main fuel (gasoline, ethanol, diesel or vehicular natural gas).

Description

HYBRID BATTERY

FIELD OF THE INVENTION

[01] A presente patente de invenção descreve uma bateria híbrida dotada de pelo menos uma célula de eletrólise conectada em série com as células eletroquímicas da bateria, aproveitando a corrente recebida de uma fonte de energia elétrica, tal como o alternador, para a geração de oxihidrogênio (HHO), uma mistura de hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) , usado como aditivo para promover o aumento da eficiência de queima do combustível principal (gasolina, etanol, diesel ou gás natural veicular).[01] The present invention patent describes a hybrid battery equipped with at least one electrolysis cell connected in series with the electrochemical cells of the battery, taking advantage of the current received from a source of electrical energy, such as the alternator, for the generation of oxyhydrogen (HHO), a mixture of hydrogen (H2) and oxygen (O2), used as an additive to increase the efficiency of burning the main fuel (gasoline, ethanol, diesel or vehicular natural gas).

BACKGROUND OF THE INVENTION

[02] As baterias chumbo-ácido surgiram há mais de 150 anos e ainda persistem como importantes meios de produção acumulação de energia, especialmente aplicadas em veículos para alimentar os sistemas de partida, iluminação e ignição.[02] Lead-acid batteries emerged more than 150 years ago and still persist as important means of producing energy accumulation, especially applied in vehicles to power starting, lighting and ignition systems.

[03] Uma bateria é um acumulador que transforma energia química em energia elétrica e vice-versa, normalmente por meio de uma reação de oxirredução. O polo negativo é denominado anodo, no qual ocorre a oxidação, enquanto o positivo é o catodo, em que ocorre a redução. Os elétrons correm do anodo para o catodo, gerando energia elétrica.[03] A battery is an accumulator that transforms chemical energy into electrical energy and vice versa, usually through a redox reaction. The negative pole is called the anode, where oxidation occurs, while the positive pole is called the cathode, where reduction occurs. Electrons flow from the anode to the cathode, generating electrical energy.

[04] Nos veículos, as baterias eletroquímicas mais frequentes são de chumbo-ácido (PbA), que consistem de seis conjuntos de eletrodos na forma de placas, contidos em vasos independentes e conectados em série, fornecendo um potencial de aproximadamente 12V.[04] In vehicles, the most frequent electrochemical batteries are lead-acid (PbA), which consist of six sets of electrodes in the form of plates, contained in independent vessels and connected in series, providing a potential of approximately 12V.

[05] Como forma de melhorar a performance de combustão dos combustíveis fósseis e diminuir a poluição ambiental causada pela sua queima, diversos estudos descrevem a injeção de hidrogênio/oxigênio na mistura do combustível para o aperfeiçoamento da queima do combustível (gasolina, etanol, diesel e GNV), em razão da sua alta octanagem em comparação aos combustíveis tradicionais.[05] As a way to improve the combustion performance of fossil fuels and reduce the environmental pollution caused by their burning, several studies describe the injection of hydrogen/oxygen into the fuel mixture to improve fuel burning (gasoline, ethanol, diesel and CNG), due to its high octane rating compared to traditional fuels.

[06] O hidrogênio, quando queimado com o ar, produz menos poluentes atmosféricos que os combustíveis atuais e sua produção através de eletrólise é bastante simplificado.[06] Hydrogen, when burned with air, produces less atmospheric pollutants than current fuels and its production through electrolysis is greatly simplified.

[07] Uma célula de eletrólise basicamente compreende eletrodos metálicos separados um do outro e imersos em um eletrólito aquoso contido em um vaso, ditos eletrodos conectados a uma fonte de corrente contínua (fonte DC), de forma que o eletrodo conectado ao terminal negativo (cátodo) fica negativamente carregado, enquanto o eletrodo conectado ao terminal positivo (ânodo), fica positivamente carregado, com a fonte DC gerando uma diferença de potencial aplicada sobre os eletrodos. Nestas condições, ocorre a reação de decomposição da água em hidrogênio molecular (H2), sobre o cátodo, e oxigênio molecular (02), sobre o ânodo.[07] An electrolysis cell basically comprises metallic electrodes separated from each other and immersed in an aqueous electrolyte contained in a vessel, said electrodes connected to a direct current source (DC source), so that the electrode connected to the negative terminal ( cathode) is negatively charged, while the electrode connected to the positive terminal (anode) is positively charged, with the DC source generating a potential difference applied across the electrodes. Under these conditions, the reaction of water decomposition into molecular hydrogen (H2) on the cathode and molecular oxygen (02) on the anode takes place.

[08] O documento WO2019234757 descreve um eletrolisador que gera gás HHO suficiente na menor corrente possível retirada do alternador do carro.[08] Document WO2019234757 describes an electrolyser that generates enough HHO gas at the lowest possible current drawn from the car's alternator.

[09] O documento CN204371487 descreve uma bateria eletricamente conectada ao gerador HHO para transmitir eletricidade para o gerador de HHO.[09] Document CN204371487 describes a battery electrically connected to the HHO generator to transmit electricity to the HHO generator.

[010] O documento US4030455 descreve uma célula de eletrólise conectada por um limitador de corrente á bateria do automóvel ou ao alternador.[010] Document US4030455 describes an electrolysis cell connected by a current limiter to the car battery or alternator.

[011] O documento CN204357584 descreve uma máquina de oxidrogênio instalada no veículo que usa a saída de corrente contínua da bateria para dividir a água em hidrogênio e oxigênio.[011] Document CN204357584 describes an oxydrogen machine installed in the vehicle that uses the direct current output of the battery to split water into hydrogen and oxygen.

[012] O documento WO2010084358 descreve um dispositivo de eletrólise para a produção de hidrogénio e de oxigénio para utilização na melhoria da combustão de um combustível hidrocarboneto, e meios de controle eletrônico para fornecer uma corrente elétrica para a célula. É citado que, em uma modalidade, a unidade de controle eletrônico é alimentada por uma fonte de alimentação que pode ser gerada pelo sistema elétrico da unidade de combustão interna ou pode ser gerada independentemente a partir de uma bateria ou gerador autônomo, como um painel solar.[012] Document WO2010084358 describes an electrolysis device for the production of hydrogen and oxygen for use in improving the combustion of a hydrocarbon fuel, and electronic control means for providing an electrical current to the cell. It is mentioned that, in one embodiment, the electronic control unit is powered by a power supply that can be generated by the electrical system of the internal combustion unit or can be generated independently from a battery or autonomous generator, such as a solar panel .

[013] No entanto, as soluções do estado da técnica implicam em conectar eletricamente a bateria ao gerador de hidrogênio, afetando a amperagem da bateria em virtude de apresentar mais um dispositivo dependente da energia. Dessa forma, é necessário aumentar a amperagem da bateria e/ou do alternador, de forma a garantir a distribuição de energia suficiente para que nenhum dos componentes sejam afetados quando todo o conjunto elétrico estiver em pleno funcionamento.[013] However, state-of-the-art solutions involve electrically connecting the battery to the hydrogen generator, affecting the battery amperage by virtue of presenting yet another energy-dependent device. In this way, it is necessary to increase the amperage of the battery and/or alternator, in order to guarantee sufficient energy distribution so that none of the components are affected when the entire electrical set is in full operation.

[014] Uma segunda situação diz respeito às restrições de espaço no motor do veículo, de forma que a instalação de uma célula de eletrólise e das ligações elétricas e tubulações torna a adaptação uma tarefa desafiadora.[014] A second situation concerns space restrictions in the vehicle's engine, so that the installation of an electrolysis cell and the electrical connections and piping makes adaptation a challenging task.

[015] Dessa forma, é objeto da presente patente de invenção uma bateria híbrida que apresenta uma célula de eletrólise conectada em série com as células eletroquímicas da bateria, aproveitando a corrente recebida da fonte de energia elétrica para a geração de oxihidrogênio (HHO), sem impactar na distribuição de energia aos componentes do veículo.[015] Thus, the object of this invention patent is a hybrid battery that has an electrolysis cell connected in series with the electrochemical cells of the battery, taking advantage of the current received from the source of electrical energy for the generation of oxyhydrogen (HHO), without impacting the distribution of energy to the vehicle's components.

SUMMARY

[016] A invenção descreve uma bateria híbrida conectada a uma fonte de energia elétrica e dotada de uma célula de eletrólise conectada em série com as células eletroquímicas da bateria, de forma que não afeta a distribuição de energia aos componentes do veículo.[016] The invention describes a hybrid battery connected to a source of electrical energy and equipped with an electrolysis cell connected in series with the electrochemical cells of the battery, so that it does not affect the distribution of energy to the vehicle components.

[017] A invenção descreve uma bateria híbrida que apresenta as mesmas condições de instalação das baterias convencionais, sem alteração das características originais de mecânica e elétrica do veículo.[017] The invention describes a hybrid battery that has the same installation conditions as conventional batteries, without changing the original mechanical and electrical characteristics of the vehicle.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[018] A figura 1 apresenta vista em perspectiva do invólucro da bateria e suas conexões.[018] Figure 1 shows a perspective view of the battery casing and its connections.

[019] A figura 2 apresenta representação esquemática da bateria híbrida com invólucro único contendo acumuladores e célula de eletrólise.[019] Figure 2 shows a schematic representation of the hybrid battery with a single casing containing accumulators and electrolysis cell.

[020] A figura 3 apresenta representação esquemática da bateria híbrida com invólucro específico para posicionamento dos acumuladores e um invólucro contendo uma célula de eletrólise conectado ao invólucro da bateria.[020] Figure 3 shows a schematic representation of the hybrid battery with specific housing for positioning the accumulators and a housing containing an electrolysis cell connected to the battery housing.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[021] A bateria híbrida, objeto da presente patente de invenção, compreende um invólucro único (10) dotado de um polo terminal de carga (11) onde é conectada a fonte de energia elétrica (FE), tal como o alternador, e um polo terminal de descarga (12) que direciona a energia elétrica para o sistema elétrico veicular.[021] The hybrid battery, object of the present patent, comprises a single casing (10) equipped with a terminal load pole (11) where the source of electrical energy (FE) is connected, such as the alternator, and a discharge terminal pole (12) that directs the electrical energy to the vehicle electrical system.

[022] Na região interna do invólucro (10) são dispostos vasos onde são posicionadas as células eletroquímicas (20) ligadas em série, tendo um dos vasos pelo menos uma célula de eletrólise (30) conectada em série ao terminal positivo (14) da bateria e ao polo terminal de carga (11) no qual é conectado a fonte de energia elétrica.[022] In the inner region of the casing (10) vessels are arranged where the electrochemical cells (20) connected in series are positioned, one of the vessels having at least one electrolysis cell (30) connected in series to the positive terminal (14) of the battery and the load terminal pole (11) to which the electrical power source is connected.

[023] Ο invólucro (10) apresenta uma entrada dotada de um conector (15) onde é engatada a tubulação que direciona o hidrogênio produzido na célula de eletrólise para a câmara de mistura com o combustível.[023] The housing (10) has an inlet equipped with a connector (15) where the pipe that directs the hydrogen produced in the electrolysis cell to the mixing chamber with the fuel is engaged.

[024] A célula de eletrólise (30) é posicionada em um vaso do invólucro (10) e recebe energia diretamente da fonte de energia elétrica (FE), através do polo terminal de carga (11), dita célula de eletrólise (30) conectada em série às células eletroquímicas (20) posicionadas nos demais vasos do invólucro (10). Com esta configuração, a célula de eletrólise (30) não armazena energia, permitindo a passagem da corrente elétrica da fonte de energia elétrica (FE) para as células eletroquímicas (20). A eletronegatividade do metal utilizado no vaso que acondiciona a célula de eletrólise (30) é bem próxima ã eletronegatividade do chumbo do invólucro (10), o que permite extrair uma célula eletroquímica (20) para dar lugar à célula de eletrólise (30) sem que ocorra a sobrecarga de trabalho da fonte de energia (FE).[024] The electrolysis cell (30) is positioned in a vessel of the casing (10) and receives energy directly from the electrical power source (FE), through the terminal load pole (11), said electrolysis cell (30) connected in series to the electrochemical cells (20) positioned in the other vessels of the casing (10). With this configuration, the electrolysis cell (30) does not store energy, allowing the passage of electric current from the electrical energy source (FE) to the electrochemical cells (20). The electronegativity of the metal used in the vessel that houses the electrolysis cell (30) is very close to the electronegativity of the lead in the casing (10), which allows extracting an electrochemical cell (20) to make room for the electrolysis cell (30) without that work overload of the power source (EF) occurs.

[025] O oxihidrogênio (HHO) gerado na célula de eletrólise (30) é liberado por uma saída (15) onde é conectada a tubulação que direciona o oxihidrogênio (HHO) para a câmara de mistura com o combustível.[025] The oxyhydrogen (HHO) generated in the electrolysis cell (30) is released through an outlet (15) where the pipe that directs the oxyhydrogen (HHO) to the mixing chamber with the fuel is connected.

[026] A célula de eletrólise (30) apresenta pressão de até 1 PSI e voltagem da célula de 2,2 A 2,5 V.[026] The electrolysis cell (30) has a pressure of up to 1 PSI and cell voltage of 2.2 A 2.5 V.

[027] Os eletrodos da célula de eletrólise (30) compreendem pelo menos 6 chapas de inox eletricamente ligadas, amparadas por isoladores elétricos.[027] The electrolysis cell electrodes (30) comprise at least 6 electrically connected stainless steel plates, supported by electrical insulators.

[028] O vaso que contém a célula eletrolítica (30) apresenta um visor (16) para verificação do nível de eletrólito.[028] The vessel containing the electrolytic cell (30) has a display (16) for checking the electrolyte level.

[029] Em uma segunda modalidade, conforme apresentado na figura 3, a bateria híbrida compreende um par de invólucros (10) e (10a) unitizados associados entre si mediante meios de encaixe, de forma que o par de invólucros (10) e (10a) apresente uma dimensão final equivalente às baterias convencionais.[029] In a second embodiment, as shown in figure 3, the hybrid battery comprises a pair of casings (10) and (10a) unitized associated with each other by means of fitting, so that the pair of casings (10) and ( 10a) presents a final dimension equivalent to conventional batteries.

[030] O primeiro invólucro (10a) apresenta um polo terminal de carga (11) onde é conectado a fonte de energia elétrica (FE), tal como o alternador. Neste primeiro invólucro (10a) é disposta a célula de eletrólise (30), alimentada pela corrente elétrica da fonte de energia elétrica (FE).[030] The first casing (10a) has a load terminal pole (11) where the electrical power source (FE) is connected, such as the alternator. In this first housing (10a) the electrolysis cell (30) is arranged, powered by the electric current from the electrical energy source (FE).

[031] O segundo invólucro (10) é conectado em série ao primeiro invólucro (10a) para a passagem de corrente elétrica, em dito segundo invólucro (10) sendo posicionadas as células eletroquímicas (20) da bateria que alimentam o sistema elétrico do veículo e um polo terminal de descarga (12) que direciona a energia elétrica para o sistema elétrico veicular.[031] The second casing (10) is connected in series to the first casing (10a) for the passage of electric current, in said second casing (10) the electrochemical cells (20) of the battery that feed the vehicle's electrical system are positioned and a terminal discharge pole (12) that directs the electrical energy to the vehicle electrical system.

Claims

HYBRID BATTERY comprising a single casing (10) with a terminal charge pole (11) to which the source of electrical energy (FE) is connected, such as the alternator, and a terminal discharge pole (12) which directs the energy electrical system for the vehicle electrical system, having in the inner region of the casing (10) the arrangement of vessels where the electrochemical cells (20) connected in series are positioned, characterized in that the vessel has at least one electrolysis cell (30) connected in series to the positive terminal (14) of the battery and to the load terminal pole (11) to which the electrical energy source (FE) is connected, said to be connected in series to the electrochemical cells (20) positioned in the other vessels of the casing (10) , being the oxyhydrogen (HHO) produced in the electrolysis cell (30) released by a connector (15) disposed in the casing (10) in which the piping that leads to the mixing chamber with the fuel is engaged.

HYBRID BATTERY, according to claim 1, characterized in that the electrolysis cell (30) has at least 6 electrically connected stainless steel plates, supported by electrical insulators.

HYBRID BATTERY, according to claim 1, characterized in that it has a display (16) in the vessel that accommodates the electrolytic cell (30).

HYBRID BATTERY characterized in that it comprises a pair of casings (10) and (10a) associated with each other by means of fitting means, having a first casing (10a) provided with a terminal charge pole (11) where the source of electrical energy is connected ( FE) and the electrolysis cell (30) and a second casing (10) connected in series to the first casing (10a), in said second casing (10) being positioned the electrochemical cells (20) of the battery that feed the electrical system of the vehicle and a discharge terminal pole (12) that directs the electrical energy to the vehicle electrical system.