BR112020021336A2 - Dispositivo modular substituível para liberação de hidrogênio - Google Patents

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BR112020021336A2
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Roman FUTERMAN
Guy NEVO-MICHROWSKI
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Electriq-Global Energy Solutions Ltd.
Roman Futerman
Guy Nevo-Michrowski
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Abstract

dispositivo modular substituível para liberação de hidrogênio. a presente invenção refere-se a um dispositivo modular para gerar gás de hidrogênio de um transportador de hidrogênio líquido que pode incluir um alojamento; uma entrada para receber o transportador de hidrogênio líquido; e pelo menos um cartucho disposto dentro do alojamento. o cartucho pode incluir pelo menos um catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido. o dispositivo modular pode incluir uma saída de gás para expelir o gás de hidrogênio liberado no dispositivo modular e uma saída de líquido para expelir transportador de hidrogênio líquido consumido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSI- TIVO MODULAR SUBSTITUÍVEL PARA LIBERAÇÃO DE HIDROGÊ- NIO".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELATIVOS
[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. Número 62/658.635, depositado em 17 de abril de 2018, e Pedido Pro- visório U.S. Número 62/723.331 depositado em 27 de agosto de 2018. Cada um dos pedidos acima está aqui incorporado por referência na sua totalidade.
ANTECEDENTES
[0002] O hidrogênio se tornou uma fonte crescentemente atrativa produção de energia limpa em anos recentes. Por exemplo, o hidrogê- nio pode prover uma fonte de energia de emissão zero altamente efici- ente para dispositivos de mobilidade, tais como carros, bicicletas, aviões ou outros veículos elétricos. Apesar de alguns sistemas movidos por hidrogênio utilizarem tanques de armazenamento para suprir hidrogênio para a produção de energia, tais sistemas dão origem a preocupações técnicas, tal como peso, volume, eficiência, segurança e custo. As célu- las de combustível de hidrogênio, no entanto, podem prover uma fonte segura, confiável de energia sob demanda em células de combustível através de reações de eletro-oxidação. Os combustíveis de borohidreto metálico, por exemplo, têm um conteúdo de hidrogênio relativamente alto, tornando-os uma opção de combustível atrativa para a produção de hidrogênio.
[0003] Tais células de combustível de borohidreto frequentemente requerem um catalisador em contato com um transportador de hidrogê- nio líquido para facilitar a reação de oxigênio e hidrogênio. Um grande obstáculo na tecnologia de células de combustível de hidrogênio é de- senvolver um material catalisador durável que não degrade muito rapi- damente ao longo do tempo. Apesar de avanços terem sido feitos em seleção e projeto de catalisador, a durabilidade de catalisadores é fre- quente um fator limitante no ciclo de vida de tecnologias de células de combustível. Assim, na maioria dos sistemas, conforme o catalisador degrada, a produtividade da célula de combustível é grandemente redu- zida, e não existe um modo de substituir o catalisador.
[0004] Consequentemente, em vista destas deficiências, soluções tecnológicas são necessárias para uma célula de combustível baseada em hidrogênio líquido que permite a substituição do catalisador. As so- luções devem vantajosamente permitir a remoção do catalisador du- rante um ciclo de manutenção. Além disso, o dispositivo de célula de combustível deve ter um projeto modular, permitindo que bandejas ou cartuchos repetidos possam ser removidos individualmente e substituí- dos conforme necessário. Tal dispositivo deve permitir a substituição de cartuchos de catalisador sem sacrificar a eficiência do dispositivo ou a capacidade de produção de hidrogênio sob demanda.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0005] Os desenhos acompanhantes, os quais estão incorporados e constituem uma parte desta descrição, ilustram várias modalidades descritas. Nos desenhos:
[0006] Figura 1 ilustra um dispositivo modular exemplar com postas de acesso para remoção de cartuchos;
[0007] Figura 2 é uma ilustração em vista em seção transversal de um dispositivo modular exemplar;
[0008] Figura 3 ilustra uma modalidade exemplar de um cartucho com dois catalisadores;
[0009] Figura 4 ilustra uma modalidade exemplar de um cartucho marginal com um catalisador em um lado;
[0010] Figura 5 ilustra uma modalidade exemplar de um cartucho com uma camisa de resfriamento interna disposta dentro do cartucho;
[0011] Figura 6A ilustra uma modalidade exemplar do alojamento com combustível injetado em uma única porta;
[0012] Figura 6B ilustra um sistema de canal exemplar para distri- buição do transportador de hidrogênio líquido;
[0013] Figura 7 ilustra um método exemplar de executar manuten- ção no dispositivo modular;
[0014] Figura 8 ilustra um método exemplar para operar o disposi- tivo modular;
[0015] Figura 9A ilustra um dispositivo modular exemplar em uma configuração empilhada;
[0016] Figura 9B ilustra um dispositivo modular exemplar em uma configuração empilhada com os blocos de cartuchos separados.
SUMÁRIO
[0017] A presente descrição se refere a um dispositivo modular para a produção de gás de hidrogênio de um transportador de hidrogênio lí- quido. O dispositivo modular aqui descrito supera diversos problemas técnicos. Em dispositivos de produção de hidrogênio típicos, o ciclo de vida do dispositivo é limitado pela durabilidade do catalisador e, conse- quentemente, a degradação de catalisador é um principal obstáculo em tecnologias de célula de combustível. Como abaixo discutido, o disposi- tivo modular descrito pode ter uma série de cartuchos que contêm os catalisadores utilizados na produção de hidrogênio. Estes cartuchos po- dem ser removidos do dispositivo modular para serem inspecionados ou substituídos. Ainda, o dispositivo modular pode alojar uma série de cartuchos intercambiáveis repetidos para diminuir o custo e facilitar a manutenção. A utilização dos cartuchos uniformes substituíveis no dis- positivo modular descrito, a eficiência e o ciclo de vida de um dispositivo de produção de gás de hidrogênio podem ser dramaticamente aperfei- çoados.
[0018] Referência será agora feita em detalhes às modalidades descritas, exemplos das quais estão ilustrados nos desenhos acompa- nhantes.
[0019] Em um aspecto, o dispositivo modular pode incluir um aloja- mento, pelo menos uma entrada para receber o transportador de hidro- gênio líquido, pelo menos um cartucho disposto dentro do alojamento, e pelo menos uma saída de gás para expelir o gás de hidrogênio libe- rado no dispositivo modular. O cartucho pode incluir pelo menos um ca- talisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido. Em algumas modalidades, o cartucho pode incluir uma estrutura de suporte central com um catalisador montado em um lado da estrutura de suporte cen- tral. Em outras modalidades, o cartucho pode ter um catalisador mon- tado em cada lado da estrutura de suporte central. Os cartuchos podem também ser removíveis do alojamento para inspeção ou manutenção. Os cartuchos podem estar dispostos disposta de modo que o transpor- tador de hidrogênio líquido recebido da entrada flua entre a pluralidade de cartuchos.
[0020] O dispositivo modular pode incluir cartuchos marginais, in- cluindo pelo menos um catalisador, sobre pelo menos uma extremidade do dispositivo modular. O cartucho marginal pode também incluir um catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido.
[0021] Em algumas modalidades, o dispositivo modular pode tam- bém incluir uma camisa de resfriamento que contém um fluido de resfri- amento. A camisa de resfriamento pode estar disposta dentro de uma estrutura de suporte central dos cartuchos. Os catalisadores podem ser presos na camisa de resfriamento utilizando um gel de transferência de calor.
[0022] O dispositivo modular pode incluir um canal dentro do aloja- mento configurado para distribuir o transportador de hidrogênio líquido da entrada para os cartuchos. O canal pode incluir um canal de fluxo principal configurado para receber o transportador de hidrogênio líquido da entrada e distribuir o combustível através de ramificações para es- paços entre os cartuchos.
[0023] O catalisador pode incluir uma estrutura metálica com um re- vestimento catalítico. O revestimento pode incluir uma camada interna que inclui Ni e uma camada de catalisador externa. Em algumas moda- lidades, a camada de Ni pode ter um valor de rugosidade Ra entre a faixa de 6,3 - 25 um. Os catalisadores podem estar dispostos em uma configuração empacotada estruturada.
[0024] Em outra modalidade, o dispositivo modular pode incluir um alojamento; pelo menos um cartucho interno disposto dentro do aloja- mento, o cartucho interno incluindo pelo menos um primeiro catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido; e um primeiro cartucho marginal disposto dentro do alojamento sobre uma primeira extremi- dade do alojamento e um segundo cartucho marginal disposto dentro do alojamento sobre uma segunda extremidade do alojamento. O dis- positivo modular pode também incluir um sistema de resfriamento para remover o calor gerado dentro do dispositivo modular; uma entrada de combustível para receber o transportador de hidrogênio líquido; e uma saída de gás para expelir o gás de hidrogênio gerado no dispositivo mo- dular. O primeiro cartucho marginal inclui um segundo catalisador e o segundo cartucho marginal inclui um terceiro catalisador.
[0025] Em outra modalidade, o dispositivo modular pode incluir pelo menos dois cartuchos empilháveis, em que cada um dos cartuchos em- pilháveis compreende pelo menos um primeiro catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido, e um ou mais elementos estruturais configurados para facilitar o acoplamento dos pelo menos dois cartu- chos empilháveis de modo a formar o dispositivo modular; pelo menos uma entrada de líquido para receber o transportador de hidrogênio |í- quido, em que a pelo menos uma entrada de líquido está disposta sobre um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis; pelo menos uma saída de gás para expelir o gás de hidrogênio liberado no disposi- tivo modular, em que pelo menos uma saída de gás está disposta sobre um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis; e pelo menos uma saída de líquido para expelir o transportador de hidrogênio líquido, em que a pelo menos uma saída de líquido está disposta sobre um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis.
[0026] O dispositivo modular pode estar configurado de modo que a pelo menos um entrada de líquido esteja localizada mais próxima de uma primeira extremidade do dispositivo modular do que uma segunda extremidade do dispositivo modular; a pelo menos uma saída de líquido está localizada mais próxima da segunda extremidade do dispositivo modular do que da primeira extremidade do dispositivo modular; e a pelo menos uma saída de gás está disposta sobre um topo dos um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis. Em alguns aspectos, a en- trada de líquido de um cartucho empilhável pode estar configurada para alinhar com a saída de líquido de um cartucho empilhável adjacente.
[0027] O dispositivo modular pode estar configurado de modo que os um ou mais elementos estruturais configurados para facilitar o aco- plamento dos pelo menos dois cartuchos empilháveis incluem pelo me- nos um de uma estrutura de alinhamento, retentores, ou furos alinhados. O dispositivo modular pode ainda compreender pelo menos uma veda- ção disposta entre os cartuchos empilháveis.
[0028] Em um aspecto, os pelo menos dois cartuchos empilháveis incluem um primeiro e um segundo cartuchos marginais, em que o pri- meiro cartucho marginal está disposto em uma primeira extremidade do dispositivo modular, e o segundo cartucho marginal está disposto em uma segunda extremidade do dispositivo modular, e em que os um ou mais elementos estruturais do primeiro e do segundo cartuchos margi- nais estão dispostos somente sobre um lado do cartucho que faceia in- ternamente o dispositivo modular.
[0029] Em um aspecto, uma superfície externa dos pelo menos dois cartuchos empilháveis e uma superfície externa do pelo menos um car- tucho marginal podem formar um alojamento externo do dispositivo mo- dular.
[0030] Em um aspecto, cada um do primeiro e do segundo cartu- chos marginais compreende pelo menos um segundo catalisador confi- gurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido. O primeiro catalisador e o se- gundo catalisador podem ser o mesmo.
[0031] Em outro aspecto, o método para executar manutenção em um catalisador do dispositivo modular está descrito. O método pode compreender evacuar o gás de hidrogênio e o transportador de hidro- gênio líquido do dispositivo modular; abrir pelo menos uma porta de acesso sobre o alojamento do dispositivo modular, remover pelo menos um cartucho do dispositivo modular, o cartucho incluindo pelo menos um catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidro- gênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido; e execu- tar uma operação de manutenção que inclui pelo menos uma de: inspe- cionar o pelo menos um catalisador por degradação, ou substituir pelo menos um do pelo menos um catalisador ou o pelo menos um cartucho.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0032] A presente descrição refere-se a um dispositivo modular 100 para produção de gás de hidrogênio de um transportador de hidrogênio líquido. Apesar da presente descrição prover uma configuração exem- plar para o dispositivo modular 100, deve ser notado que aspectos da descrição em seu sentido mais amplo, não estão limitados às modalida- des específicas descritas.
[0033] O dispositivo modular 100 pode gerar hidrogênio utilizando um transportador de hidrogênio líquido. Em um aspecto, o transportador de hidrogênio líquido pode incluir um combustível de borohidreto conhe- cido como borohidreto de potássio (KBHa). Em outros aspectos, o trans- portador de hidrogênio líquido pode incluir outra forma de borohidreto metálico (M'*-BH4). O transportador de hidrogênio líquido pode ser um borohidreto líquido comercializado tal como Electriq Global (EG) E-Fuel. Apesar da presente descrição prover exemplos de combustíveis de bo- rohidreto líquido, qualquer outro transportador de hidrogênio líquido adequado para a produção de hidrogênio pode ser utilizado.
[0034] De acordo com a presente descrição, o dispositivo modular 100 pode ser utilizado para prover uma fonte de hidrogênio sob de- manda. Por exemplo, o hidrogênio pode ser utilizado para suportar um sistema de células de combustível que requer produção de hidrogênio sob demanda. O dispositivo modular 100 pode ser utilizado para suprir hidrogênio para alimentar um veículo elétrico tal como um carro, cami- nhão, bicicleta, ciclomotor, carrinho de golfe ou avião. O dispositivo mo- dular 100 pode também prover energia para um dispositivo eletrônico alimentado por célula de combustível. Exemplos de dispositivos eletrô- nicos podem incluir um telefone celular ou outro dispositivo móvel, um laptop, um computador pessoal, uma câmera, um dispositivo eletrônico usável, um dispositivo de loT, um dispositivo médico, um carro ou drone remotamente controlado, ou qualquer outro dispositivo eletrônico.
[0035] De acordo com a presente descrição, o dispositivo modular 100 pode incluir um alojamento 110. A Figura 1, por exemplo, ilustra um dispositivo modular 100 com um alojamento exemplar 110. O Aloja- mento 110 pode estar configurado em qualquer modo adequado para conter uma série de cartuchos removíveis internos. Em algumas moda- lidades, o alojamento pode ser geralmente retangular na forma. Alterna- tivamente, o alojamento 110 pode incluir um recipiente cilíndrico ou ou- tro contentor. O processo de produção de hidrogênio pode requerer ca- lor e pressão substanciais e, consequentemente, o alojamento 110 pode ser projetado para suportar estas altas condições de operação. Por exemplo, o alojamento 110 pode ser construído de um metal, tal como aço inoxidável. Em alguns aspectos, o alojamento 110 pode ter uma única parede capaz de conter o processo de produção de hidrogênio. Em outros aspectos, o alojamento 110 pode ser fabricado de múltiplas camadas ou paredes. O Alojamento 110 pode também ter um revesti- mento externo ou interno, conforme necessário para proteger o aloja- mento ou para isolar a reação de produção de hidrogênio de contami- nantes potenciais. É também previsto que o alojamento 110 possa in- cluir uma vedação ou outros mecanismos para reduzir ou eliminar os riscos de vazamentos de combustível ou gás de hidrogênio durante a operação.
[0036] O dispositivo modular 100 pode também incluir uma entrada 130 para receber o transportador de hidrogênio líquido. Podem existir diversas possíveis configurações para a entrada 130. A entrada pode incluir, por exemplo, um ou mais tubos que estendem do alojamento 110 do dispositivo modular 100. A entrada 130 pode também incluir uma co- nexão flangeada ou roscada para conectar a uma fonte de combustível. A entrada 130 pode ser soldada diretamente à tubulação de processo para receber o transportador de hidrogênio líquido. A entrada 130 pode incluir uma válvula ou outros componentes para controlar o fluxo de combustível para dentro do dispositivo modular 100 ou de outro modo facilitar a utilização do dispositivo modular 100. Além disso, a entrada 130 pode estar localizada em qualquer localização relativa ao disposi-
tivo modular 100 e adequada para receber o transportador de hidrogê- nio líquido dentro do dispositivo modular 100. Como mostrado na Figura 1, por exemplo, a entrada 130 pode estar posicionada no fundo do dis- positivo modular 100.
[0037] O dispositivo modular 100 pode também incluir uma saída de gás 140 para expelir gás de hidrogênio produzido dentro do dispositivo modular 100. Similar à entrada 130, podem existir diversas possíveis configurações para a saída 140. Por exemplo, a saída 140 pode incluir uma conexão flangeada ou roscada para conectar a um receptor de combustível de hidrogênio produzido (por exemplo, um reservatório, um ou mais condutos associados com um dispositivo ou sistema de con- sumo de energia, etc.). A saída 140 pode também ser soldada direta- mente na tubulação de processo para expelir o hidrogênio produzido dentro do dispositivo. A saída 140 pode também incluir uma válvula ou outros componentes para facilitar a transferência de hidrogênio produ- zido afastando do dispositivo modular 100. A Figura 1, por exemplo, mostra a saída 140 posicionada na parte topo do dispositivo modular
100. Posicionar a saída de conexão 140 no topo do dispositivo modular 100 pode ser benéfico para coletar o gás de hidrogênio que sobe du- rante o processo de produção. Deve ser compreendido, no entanto, que a saída 140 pode estar conectada em qualquer localização adequada para expelir o hidrogênio produzido do dispositivo modular.
[0038] O dispositivo modular 100 pode também incluir uma saída de líquido 145 para expelir o transportador de hidrogênio líquido consumido do dispositivo modular quando do complementado do processo de ge- ração de hidrogênio. Similar à entrada 130, podem existir diversas pos- síveis configurações para a saída 145. Por exemplo, a saída 145 pode incluir uma conexão flangeada ou roscada para conectar a um receptor de combustível de hidrogênio produzido (por exemplo, um reservatório,
um ou mais condutos associados com um dispositivo ou sistema de con- sumo de energia, etc.). A saída 145 pode também ser soldada direta- mente na tubulação de processo para expelir o hidrogênio produzido dentro do dispositivo. A saída 145 pode também incluir uma válvula ou outros componentes para facilitar a transferência de hidrogênio produ- zido afastando do dispositivo modular 100. A Figura 1, por exemplo, mostra a saída 145 posicionada no fundo do dispositivo modular 100. Deve ser compreendido, entretanto, que a saída 145 pode estar conec- tada em qualquer localização adequada para expelir o transportador de hidrogênio líquido do dispositivo modular.
[0039] O dispositivo modular 100 pode também incluir pelo menos um cartucho 120 disposto dentro do alojamento 110. Os cartuchos 120 podem ser configurados para incluir pelo menos um catalisador 160. O catalisador 160 pode estar configurado para produzir gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido, como acima dis- cutido. O catalisador 160 pode ser preso no cartucho por parafusos, es- Pigas, grampos, clipes, mecanismos de travamento, soldagem, adesivo ou qualquer outro meio. O catalisador 160 pode estar configurado em qualquer modo adequado para a produção de gás de hidrogênio em contato com um transportador de hidrogênio líquido. Por exemplo, em alguns casos, o catalisador pode ter uma configuração plana. Em outros casos, como mostrado na Figura 1, o catalisador 160 pode ter uma con- figuração geralmente plana, mas com características de superfície con- figuradas para aumentar uma área de superfície associada com o cata- lisador (por exemplo, uma superfície ondulada, superfície facetada, su- perfície rugosa, etc.). O catalisador 160 pode também estar configurado em várias outras formas, por exemplo, para promover um fluxo do trans- portador de hidrogênio líquido dentro do dispositivo modular 100, ou para maximizar a área de superfície. Em algumas modalidades, o cata- lisador 160 pode estar configurado como uma folha ou malha corrugada.
Em outras modalidades, o catalisador 160 pode estar disposto em uma configuração empacotada estruturada, tal como uma colmeia, gaze, ma- Ilha, chapa metálica, grade ou outra configuração empacotada estrutu- rada. Em outras modalidades, o catalisador 160 pode incluir estruturas esféricas ou tubulares.
[0040] De acordo com a presente descrição, o catalisador pode in- cluir: uma estrutura metálica e um revestimento catalítico sobre a estru- tura metálica. O revestimento pode incluir qualquer material adequado para facilitar a produção de hidrogênio quando em contato com o trans- portador de hidrogênio líquido. Por exemplo, o revestimento pode incluir uma camada que inclui Ni. Em alguns casos, o revestimento pode incluir uma camada externa disposta sobre a camada interna. A camada ex- terna pode incluir um componente que é catalítico para o processo de produção de hidrogênio. Em algumas modalidades, a camada externa pode incluir um metal do Grupo Ill (por exemplo, Cobalto-P, Cobalto-B, Cobalto-Ni,P e Cobalto-NIB). Apesar da presente descrição prover exemplos de um catalisador com um revestimento baseado em Ni, deve ser notado que aspectos da descrição em seu sentido mais amplo não estão limitados a nenhuma composição ou estrutura de catalisador es- pecífica.
[0041] Em algumas modalidades, a estrutura metálica do catalisa- dor pode ser composta de aço inoxidável. O revestimento catalítico so- bre a estrutura metálica (por exemplo, um revestimento baseado em Ni) pode incluir um certo valor de rugosidade ou faixa de valores de rugosi- dade, as quais podem facilitar a interação entre o material de catalisador e o transportador de hidrogênio líquido. Em algumas modalidades, o re- vestimento do catalisador que inclui uma camada de Ni pode ter um va- lor de rugosidade entre 6,3 - 25 um calculado como Rugosidade Média (Ra). Apesar da presente descrição prover exemplos de valores de ru- gosidade exemplares, deve ser notado que aspectos da descrição em seu sentido mais amplo, não estão limitados a estes valores específicos.
[0042] Em algumas modalidades, o dispositivo modular 100 pode conter múltiplos cartuchos. A Figura 2, por exemplo, mostra o dispositivo modular 100 com múltiplos cartuchos 120 dispostos em paralelo uns aos outros. O cartucho 210 pode estar configurado em qualquer modo, que permita a remoção do dispositivo modular. Por exemplo, o cartucho 120 pode estar configurado como um disco circular ou pode ser baseado em outras formas geométricas, tal como hexágonos ou octógonos. Os cartuchos 120 estão mostrados na Figura 1 em uma disposição vertical. Deve ser compreendido que os cartuchos 120 podem estar dispostos em qualquer outra configuração adequada, tal como horizontalmente ou diagonalmente.
[0043] De acordo com a presente descrição, o dispositivo modular também pode ser disposto em uma configuração "empilhada" ou "em blocos". Nesta configuração, o dispositivo modular pode não incluir um alojamento externo separado mas ao invés pode ser formado de uma pluralidade de blocos de cartucho empilháveis conectados em série. As bordas externas dos blocos de cartuchos empilháveis podem formar um alojamento externo para o dispositivo modular. Nesta modalidade, o ta- manho do dispositivo modular dependerá do número de blocos de car- tuchos que podem ser empilhados para formar o dispositivo. Esta mo- dalidade permite uma flexibilidade adicional para a produção de gás de hidrogênio, permitindo que o dispositivo modular seja escalado com base na aplicação (por exemplo, o tamanho do dispositivo sendo ali- mentado, o tipo do dispositivo sendo alimentado, a quantidade de hidro- gênio requerida, etc.). A Figura 9A mostra um dispositivo modular exem- plar 100 que compreende uma série de blocos de cartuchos 910 em uma configuração empilhada. O bloco de cartuchos 910 pode, por exemplo, ser o cartucho 120 como acima descrito, configurado para co-
nectar a outros cartuchos em série. É compreendido que quaisquer re- ferências a cartucho 120 podem também descrever blocos de cartuchos 910 quando o dispositivo modular está configurado em uma configura- ção empilhável.
[0044] Os blocos de cartuchos podem estar configurados para co- nectar uns nos outros em vários diferentes modos. Por exemplo, os blo- cos de cartuchos podem ser mantidos juntos por pelo menos uma haste roscada 911, tal como um parafuso prisioneiro, disposto através dos blocos de cartuchos 910. O bloco de cartuchos 910 pode, por exemplo, compreender um número de furos para alinhar quando colocado pró- ximo de outros blocos de cartuchos. A haste roscada 911 pode ser in- serida através dos cartuchos e apertada em cada extremidade utilizando uma porca ou outro fixador. Uma placa ou arruela 912 pode também estar disposta sobre a haste roscada 911. É previsto que vários outros métodos de conectar os blocos de cartuchos (por exemplo, grampos, parafusos, espigas, mecanismos de travamento, etc.) podem ser utiliza- dos. Os blocos de cartuchos podem ainda estar configurados para ali- nhar com blocos de cartuchos adjacentes através de vários métodos (por exemplo, estrutura de alinhamento, retentores, ou furos alinhados). É ainda previsto que um conector separado pode estar disposto entre cada um dos blocos de cartuchos.
[0045] Um dispositivo modular na configuração empilhada pode in- cluir blocos marginais dispostos sobre cada extremidade para fechar o dispositivo modular. A superfície externa de blocos marginais, em com- binação com a superfície / bordas externas dos blocos de cartuchos pode formar um alojamento externo do dispositivo modular. Por exem- plo, a Figura 9B mostra o dispositivo modular 100 incluindo o bloco mar- ginal 920. O bloco marginal 920 pode também alojar um catalisador. Por exemplo, o bloco marginal 920 pode ser um cartucho marginal 420, abaixo descrito em detalhes, configurado para conectar sobre um lado dos blocos de cartuchos. O cartucho marginal pode estar configurado para conectar e/ou alinhar com blocos de cartuchos adjacentes como acima descrito. É compreendido que qualquer referência a cartucho marginal 420 pode também descrever bloco marginal 920. Vários outros métodos podem ser utilizados para fechar o dispositivo modular, por exemplo, utilizando uma placa de extremidade ou tampa conectada nos blocos de cartuchos sobre cada extremidade do dispositivo modular. Al- ternativamente, os blocos de cartuchos 910 podem ser autocontidos, de modo que nenhuma placa de extremidade ou bloco marginal 920 seja necessário. Por exemplo, os blocos de cartuchos 910 podem estar con- figurados de modo que o catalisador esteja totalmente envolvido. Nesta modalidade, o fluxo pode ser desviado através do dispositivo modular através de canais ou tubulação interna aos blocos de cartuchos ou atra- vés de um coletor externo conectado aos blocos.
[0046] Na configuração empilhada, as entradas e saídas do dispo- sitivo modular podem estar dispostas sobre um ou mais blocos de car- tuchos ou blocos de cartucho marginais. Como mostrado na Figura 9A, a entrada 130 e a saída 140 podem ser dispostas sobre um bloco mar- ginal, com a saída 145 disposta sobre um bloco marginal sobre a extre- midade oposta do dispositivo modular. Os blocos de cartuchos podem estar configurados de modo que o transportador de hidrogênio líquido flua através dos blocos de cartuchos de um bloco marginal para o outro. Por exemplo, cada bloco de cartuchos pode conter uma entrada e uma saída de modo que a entrada de um bloco de cartuchos seja configurada para alinhar com a saída de um bloco de cartuchos adjacente quando conectados. Alternativamente, os blocos de cartuchos podem ter placas internas para direcionar o fluxo através do bloco de cartuchos e para dentro de um bloco de cartuchos adjacente.
[0047] Em outras modalidades, todas as saídas e entradas do dis-
positivo modular podem estar dispostas sobre um único bloco de cartu- Chos ou através de um número de blocos. Por exemplo, entradas e sa- ídas podem estar incluídas sobre cada um dos blocos de cartuchos e conectadas através de um coletor ou outro sistema. As entradas e saí- das podem também ser fechadas sobre alguns dos blocos, por exemplo, utilizando uma válvula, de modo que somente as entradas e saídas so- bre alguns dos blocos de cartuchos são utilizada. Como acima descrito, apesar das portas de entrada e saída serem mostradas em uma confi- guração vertical na Figura 9A, estas podem estar dispostas em uma va- riedade de orientações ou localizações de colocação. Outras várias con- figurações podem ser utilizadas para permitir o fluxo do transportador de hidrogênio líquido para dentro e para fora do dispositivo modular e para permitir que o gás de hidrogênio seja expelido.
[0048] O dispositivo modular 100 pode também incluir pelo menos uma vedação, tal como uma gaxeta 930 ou outro dispositivo de veda- ção, disposto entre cada um dos blocos de cartuchos 910 e/ou dos blo- cos marginais 920. A vedação 930 pode assegurar que o transportador de hidrogênio líquido, o gás de hidrogênio, ou outros fluidos de processo não vazem durante a operação do dispositivo modular. A gaxeta 930 pode também ser integralmente formada ou conectada nos blocos de cartuchos 910, blocos marginais 920 ou a placa extremidade ou tampa.
[0049] De acordo com modalidades da presente descrição, o cartu- cho 120 pode também incluir uma estrutura de suporte central rígida com pelo menos um catalisador preso no lado da estrutura de suporte. Por exemplo, o cartucho pode estar configurado para conter dois catali- sadores, um preso em cada lado da estrutura de suporte central 320. À Figura 3 mostra um cartucho exemplar 120 com um catalisador preso em cada lado da estrutura de suporte 320. O cartucho 120 pode estar disposto em qualquer configuração adequada para facilitar o contato en-
tre um transportador de hidrogênio líquido e um catalisador disposto so- bre o cartucho. Em algumas modalidades, o cartucho pode ser formado com uma forma retangular, com catalisadores presos sobre cada lado. Em outras modalidades, o cartucho pode alojar uma série de catalisa- dores conectados no cartucho no topo e no fundo, sem nenhuma estru- tura de suporte central 320.
[0050] Apesar da Figura 3 mostrar a estrutura de suporte central 320 em uma configuração em forma de "I", deve ser compreendido que a estrutura de suporte central 320 pode ter qualquer outra configuração adequada. Por exemplo, a estrutura de suporte 320 pode estar configu- rada como um disco circular, uma esfera, ou com formas geométricas, tais como hexágonos ou octógonos.
[0051] Em algumas modalidades exemplares, o cartucho 120 pode ser removível do dispositivo modular 100 e do alojamento 110. O cartu- cho 120 pode ser removido para inspecionar as estruturas associadas com o cartucho 120. Por exemplo, durante uma manutenção periódica, o catalisador 160 pode ser inspecionado removendo o cartucho 120 do dispositivo modular 100. Por exemplo, o cartucho 120 pode ser inspeci- onado por danos ou desgaste ao cartucho. O catalisador 160 pode tam- bém ser inspecionado por sinais de degradação os quais podem levar a uma produção de hidrogênio diminuída. O cartucho 120 ou catalisador 160 pode também ser substituído por outro cartucho 120 ou catalisador 160 para continuar a operação. A Figura 1 mostra um alojamento exem- plar que permite a remoção do cartucho 120. Apesar da Figura 1 mostrar o alojamento 110 com uma série de portas de acesso 150 para remoção de cada cartucho, é contemplado que outros meios para remoção dos cartuchos podem ser providos. Por exemplo, o alojamento 110 pode ter uma única porta de acesso que provê acesso a todos os cartuchos. À porta de acesso 150 pode incluir um mecanismo de fechamento, tal como uma porta ou um painel removível. Em outras modalidades, o alo- jamento 110 pode ser removível do dispositivo modular 100 para permi- tir a remoção dos cartuchos. O alojamento 110 ou dispositivo modular 100 podem também ter pistas, rolos, rolamentos ou guias para facilitar a remoção do cartucho 120. O dispositivo modular 100 pode também ter um mecanismo (isto é, clipes, travas, espigas, parafusos, grampos, etc.) para manter o cartucho 120 no lugar durante a operação.
[0052] Outras estruturas de cartucho podem ser utilizadas em con- junto com os dispositivos modulares descritos. Por exemplo, a Figura 4 mostra um exemplo de outro cartucho 400. Nesta modalidade, o cartu- cho 400 inclui um cartucho marginal projetado para colocação sobre cada extremidade do alojamento. Por exemplo, os cartuchos marginais 420 podem ter um catalisador preso a somente um lado do cartucho que faceia o interior do alojamento 110. O catalisador do cartucho marginal 420 pode ser o mesmo ou diferente do catalisador do cartucho 120. À Figura 4 mostra um cartucho marginal exemplar 420. Apesar da Figura 4 mostrar somente um catalisador, é previsto que o cartucho marginal poderia ser configurado para conter múltiplos catalisadores. Por exem- plo, o cartucho marginal 420 pode incluir dois ou mais catalisadores co- nectados a um lado do cartucho e mantidos no lugar no topo ou fundo, ou em outro modo para permitir o fluxo de transportador de hidrogênio líquido entre os catalisadores. Em algumas modalidades, os cartuchos marginais 420 podem estar especificamente configurados para coloca- ção sobre as extremidades do dispositivo modular, por exemplo, para receberem transportador de hidrogênio líquido somente de um lado.
[0053] Um dispositivo modular de acordo com a presente descrição pode também incluir uma ou mais camisas de resfriamento dispostas dentro do dispositivo modular. As camisas de resfriamento podem ser utilizadas para dissipar o calor gerado durante o processo de geração de hidrogênio. As camisas de resfriamento podem incluir um líquido dis- posto dentro das camisas. Em algumas modalidades, as camisas de resfriamento podem conter um fluido de resfriamento para promover dis- tribuição de calor. O fluido de resfriamento pode consistir em água, gli- col, ou algum outro gás ou refrigerante líquido ou sua combinação. À camisa de resfriamento pode conter um número de aletas ou defletores dentro da camisa para promover a transferência de calor. Alternativa- mente, as camisas de resfriamento podem ser um trocador de calor de envoltório e tubo ou outro dispositivo de transferência de calor conhe- cido. As camisas de resfriamento podem estar incluídas dentro do dis- positivo modular por várias estruturas alternativas. As camisas de res- friamento podem, por exemplo, ser colocadas ao longo da parede in- terna do alojamento. Alternativamente, as camisas de resfriamento po- dem ser colocadas entre ou em linha com os cartuchos 160.
[0054] As camisas de resfriamento podem também estar dispostas dentro do pelo menos um cartucho. Cada cartucho pode ter uma camisa de resfriamento dedicada interna ao cartucho. Isto permite que o calor gerado durante o processo de produção de hidrogênio seja dissipado através do cartucho 120. Por meio de exemplo, a Figura 5 mostra um cartucho exemplar com uma camisa de resfriamento integral. Neste exemplo, o cartucho 500 tem uma estrutura de suporte central 520. À camisa de resfriamento 510 está integrada como uma cavidade dentro da estrutura de suporte central 520. O cartucho 500 pode também incluir uma entrada 540 e uma saída 550 para circulação de fluido de resfria- mento 530. Como acima discutido, a camisa de resfriamento 510 pode ainda incluir defletores, aletas ou alguma outra estrutura para promover a transferência de calor.
[0055] De acordo com as modalidades da presente descrição, o pelo menos um catalisador pode ser preso na camisa de resfriamento com um gel de transferência de calor. Por meio de exemplo, a Figura 5 mostra o cartucho 500 com a camisa de resfriamento integral 510. O catalisador 160 está preso na estrutura de suporte central 520 e o gel de transferência de calor 535 está disposto entre o catalisador 160 e a camisa de resfriamento 510 para promover a transferência de calor. Deve ser notado que outras configurações de catalisador 160, estrutura de suporte central 520 e camisa de resfriamento 510 são previstas e o cartucho mostrado na Figura 5 está provido como um exemplo somente.
[0056] Em algumas modalidades exemplares, o dispositivo modular 100 pode conter uma pluralidade de cartuchos ou blocos de cartuchos dispostos de modo que o combustível recebido da entrada flua entre a pluralidade de cartuchos. Por exemplo, o combustível pode ser recebido da entrada 130 e direcionado para dentro do alojamento 110. O com- bustível pode entrar no alojamento 110 em um único ponto ou em múl- tiplas localizações. Os cartuchos 120 podem estar dispostos de modo que o transportador de hidrogênio líquido possa fluir entre os cartuchos para espalhar através do dispositivo para contactar todos os catalisado- res 160. A Figura 6A mostra um dispositivo modular exemplar onde o combustível é injetado em uma única porta 605. O combustível pode fluir entre os cartuchos 120 para permitir que o transportador de hidro- gênio líquido contate com cada catalisador 160 preso nos cartuchos. À disposição na Figura 6A está provia para exemplo somente e outras modalidades são previstas. Por exemplo, o combustível pode ser inje- tado em mais de uma localização e disperso entre os cartuchos.
[0057] Em outras modalidades, o dispositivo modular 100 pode ainda incluir um ou mais canais dentro do dispositivo modular. Os canais podem estar configurados para distribuir o transportador de hidrogênio líquido da entrada para a pluralidade de cartuchos. Distribuir o transpor- tador de hidrogênio líquido entre cada um dos cartuchos pode encorajar a distribuição de produção de hidrogênio através dos catalisadores. Em alguns casos, a distribuição do transportador de hidrogênio líquido entre os cartuchos pode permitir uma produção de hidrogênio uniforme ou quais uniforme entre os catalisadores. Tal distribuição pode ser execu- tada por várias estruturas alternativas. Em um aspecto, um canal ou sis- tema de canais podem ser formados integralmente dentro do alojamento
110. Os canais, por exemplo, podem ser usinados ou formados por ou- tros processos de fabricação diretamente dentro do alojamento 110. Em outro aspecto, os canais podem ser formados dentro de uma estrutura separada, tal como uma placa ou coletor disposto dentro do dispositivo modular 100. O combustível pode também ser distribuído através de tubulação, canalizações, canais ou outras estruturas internas dentro do dispositivo modular 100. Por exemplo, o transportador de hidrogênio lí- quido pode ser injetado através de uma entrada de combustível sobre um cartucho marginal (ou bloco de cartuchos marginal) sobre uma ex- tremidade, então fluir através de canais internos através de cada uma das placas de catalisador em série na direção de um cartucho marginal (ou bloco de cartuchos marginal) na extremidade oposta do dispositivo, de onde o transportador de hidrogênio líquido consumido é expelido.
[0058] A Figura 6B mostra uma configuração de dispositivo exem- plar que inclui uma pluralidade de canais para distribuir o transportador de hidrogênio líquido entre uma pluralidade de cartuchos. De acordo com as modalidades exemplares descritas, os canais para distribuir o combustível podem incluir um canal de fluxo principal configurado para receber o transportador de hidrogênio líquido da entrada, e uma plurali- dade de ramificações que conecta o canal de fluxo principal a um es- paço entre pluralidade de cartuchos. Por exemplo, a Figura 6B mostra uma estrutura 630 disposta dentro do dispositivo modular 100. A estru- tura 630 está configurada para receber combustível por baixo através da entrada 130. A estrutura 630 tem um canal de fluxo principal 615 para distribuição do combustível através do dispositivo modular 100. A estru-
tura 630 também tem múltiplas ramificações laterais 640 que se origi- nam do canal de fluxo principal 615. As ramificações laterais 640 direci- onam p transportador de hidrogênio líquido entre cada um dos cartuchos 120 para promover uma distribuição uniforme.
[0059] Em algumas modalidades, o transportador de hidrogênio lí- quido pode ser pulverizado dentro do dispositivo modular 100. Em ou- tras modalidades, o transportador de hidrogênio líquido pode fluir para dentro do dispositivo modular 100 para imergir os catalisadores no transportador de hidrogênio líquido. Em algumas modalidades, o com- bustível pode ser permitido fluir naturalmente dentro do alojamento 110. Em outras modalidades, o transportador de hidrogênio líquido pode ser forçado para circular dentro do alojamento 110. Por exemplo, o disposi- tivo modular 100 pode conter uma bomba ou outros meios para circular o combustível entre os cartuchos.
[0060] A Figura 7 ilustra um método exemplar de executar manu- tenção no dispositivo modular. Na etapa 710, a operação do processo de extração de hidrogênio é terminada uma vez que todo o transporta- dor de hidrogênio líquido tenha sido removido ou esgotado. Em um as- pecto, a operação do dispositivo modular pode ser terminada manual- mente. Por exemplo, um operador do dispositivo modular pode iniciar o desligamento do dispositivo. Em outros aspectos, a terminação de ope- ração pode ocorrer através de um processo automatizado. Por exemplo, a terminação de operação pode ser iniciada por um computador confi- gurado para controlar o dispositivo modular 100. A terminação pode também pode ser iniciada por um dispositivo eletrônico que utiliza o dis- positivo modular 100 para produção de energia. É previsto que a etapa 710 possa incluir um número de subetapas, tal como fechar válvulas ou desligar a bomba, trocadores de calor, ventiladores, aquecedores ou outro equipamento associado.
[0061] Qualquer hidrogênio e transportador de hidrogênio líquido restantes podem então ser evacuados do dispositivo modular na etapa
720. O dispositivo modular 100 pode ser evacuado totalmente para as- segurar que os cartuchos possam ser acessados com segurança. À etapa 720 pode incluir drenar o transportador de hidrogênio líquido atra- vés de um dreno provido no dispositivo modular 100. Um número de sensores ou outros dispositivos de monitoramento podem também ser utilizados para assegurar que o dispositivo modular 100 seja seguro para abertura.
[0062] A seguir, se o dispositivo modular 100 incluir um alojamento externo, um painel de acesso de cartucho dentro do alojamento pode ser aberto para acessar os cartuchos 120, como mostrado na etapa 730. O painel de acesso pode incluir a porta de acesso 150 como mostrada na Figura 1. Como acima descrito, em alguns aspectos da invenção descrita, o painel de acesso pode prover acesso a um único cartucho. Neste exemplo, um único cartucho pode ser acessado, deixando os car- tuchos restantes no lugar. Em outros aspectos, o painel de acesso pode prover acesso a múltiplos cartuchos ou a todos os cartuchos. Alternati- vamente, se o dispositivo modular 100 estiver em uma configuração em- pilhada, como acima descrito, os blocos de cartuchos podem ser des- conectados uns dos outros na etapa 735. O cartucho 120 pode então ser removido dos outros cartuchos ou blocos de cartuchos. Apesar do cartucho 120 ser referido como um exemplo, é compreendido que o pro- cedimento descrito no método 700 e na Figura 7 pode ser aplicado a outras configurações de cartucho. Por exemplo, o método 700 pode ser aplicado a cartuchos marginais, tal como o cartucho marginal 420 como mostrado na Figura 4. O método 700 pode também se aplicar a cartu- chos com camisas de resfriamento internas, tal como o cartucho 500 como mostrado na Figura 5.
[0063] Na etapa 740, o cartucho 120 ou catalisador 160 pode ser removido e/ou inspecionado como acima discutido. Por exemplo, o car- tucho 160 pode ser inspecionado para danos ou desgaste ou por qual- quer outro propósito de manutenção. O catalisador 160 pode ser exami- nado para degradação que pode ocorrer durante o processo de produ- ção de hidrogênio. Os cartuchos 120 e catalisador 160 podem também ser removidos para limpeza. Em algumas modalidades, a etapa 740 pode incluir substituir o cartucho 120 ou catalisador 160, ou ambos.
[0064] Na etapa 750, o painel de acesso do cartucho é fechado. É previsto que esta etapa possa incluir outras subetapas, tais como asse- gurar que uma vedação seja feita no alojamento 110. A etapa 750 pode também requerer mecanicamente fechar o painel de acesso utilizando, por exemplo, parafusos, espigas, trincos, clipes, grampos, travas ou ou- tros dispositivos de fechamento mecânico.
[0065] Na etapa 760, a operação do processo de geração de hidro- gênio pode ser reiniciada. Isto pode incluir um procedimento inverso das etapas adicionais descritas com relação à etapa de abertura 710. À etapa 760 pode também incluir um procedimento de segurança para as- segurar que a operação do dispositivo modular 100 possa ser reiniciada.
[0066] A Figura 8 ilustra um método exemplar para operar um dis- positivo de produção de hidrogênio modular. Na etapa 810, o transpor- tador de hidrogênio líquido (por exemplo, um transportador de hidrogê- nio líquido baseado em hidrogênio) pode ser bombeado para dentro do dispositivo modular 100. Como acima discutido, o transportador de hi- drogênio líquido pode incluir um combustível de borohidreto, tal como o borohidreto de potássio (KBHa). Em outros aspectos, o transportador de hidrogênio líquido pode incluir outra forma de borohidreto metálico (M'- BH). O transportador de hidrogênio líquido pode ser um borohidreto lí- quido comercialmente disponível tal como Electriq Global (EG) E-Fuel. O transportador de hidrogênio líquido pode ser recebido através da en- trada 130.
[0067] Na etapa 820, o transportador de hidrogênio líquido é distri- buído entre os cartuchos 120. Em alguns aspectos da invenção descrita, o transportador de hidrogênio líquido pode entrar no alojamento 110 em um único ponto ou em múltiplas localizações e pode fluir entre os cartu- chos 120, como mostrado na Figura 6A. Em outros aspectos, o trans- portador de hidrogênio líquido pode ser distribuído entre os cartuchos como mostrado na Figura 6B.
[0068] Na etapa 830, o gás de hidrogênio é gerado como um resul- tado do transportador de hidrogênio líquido fazendo contato com os ca- talisadores 160. Isto pode ser executado por vários processos alternati- vos, incluindo processos para produção de gás de hidrogênio que utiliza um combustível de borohidreto líquido em contato com um catalisador. O gás de hidrogênio gerado durante a etapa 830 pode ser expelido do dispositivo modular na etapa 840. O gás de hidrogênio pode ser expe- lido através da saída 140 como mostrado na Figura 1. O gás de hidro- gênio pode ser utilizado para suprir uma célula combustível para alimen- tar um veículo ou dispositivo eletrônico como acima descrito.
[0069] Diversos aspectos da descrição foram acima discutidos. É notado que qualquer combinação factível de recursos, aspectos, carac- terísticas, estruturas, etc. as quais foram acima discutidos - por exem- plo, com relação a qualquer um ou mais dos desenhos - podem ser im- plementados como é considerado como parte da descrição. Algumas destas combinações factíveis não foram discutidas em detalhes por ra- zõÕes tais como brevidade e concisão da descrição, mas são apesar de tudo parte da descrição, e se apresentariam a uma pessoa versada na técnica em vista da descrição acima.

Claims (1)

  1. UT
    REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo modular para gerar gás de hidrogênio de um transportador de hidrogênio líquido, caracterizado pelo fato de que com- preende: um alojamento; pelo menos uma entrada para receber o transportador de hi- drogênio líquido; pelo menos um cartucho disposto dentro do alojamento, o cartucho compreendendo pelo menos um primeiro catalisador configu- rado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido; pelo menos uma saída de gás para expelir o gás de hidrogê- nio liberado no dispositivo modular; e pelo menos uma saída de líquido para expelir o transportador de hidrogênio líquido.
    2. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um cartucho ainda inclui: uma estrutura de suporte central em que o pelo menos um catalisador está montado na estrutura de suporte central em um lado.
    3. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador inclui uma pluralidade de catalisadores e pelo menos um cartucho ainda inclui: uma estrutura de suporte central com um primeiro da plurali- dade de catalisadores preso em um primeiro lado da estrutura de su- porte central, e um segundo da pluralidade de catalisadores preso em um segundo lado da estrutura de suporte central.
    4. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um cartucho é removível do alojamento.
    5. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que inclui ainda: um cartucho marginal disposto sobre pelo menos uma extre- midade do dispositivo modular, o cartucho marginal incluindo pelo me- nos um segundo catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio lí- quido.
    6. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que compreende ainda uma camisa de resfria- mento disposta dentro do dispositivo modular, em que a camisa de res- friamento contém um fluido de resfriamento.
    7. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que a camisa de resfriamento está disposta den- tro do pelo menos um cartucho.
    8. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador está preso na camisa de resfriamento com um meio de transferência de calor.
    9. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um cartucho inclui uma plu- ralidade de cartuchos disposta de modo que o transportador de hidro- gênio líquido recebido da entrada flui entre a pluralidade de cartuchos.
    10. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um cartucho inclui uma plu- ralidade de cartuchos, e o dispositivo modular ainda inclui pelo menos um canal dentro do alojamento, o pelo menos um canal sendo configu- rado para distribuir o transportador de hidrogênio líquido da entrada para a pluralidade de cartuchos.
    11. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um canal inclui:
    um canal de fluxo principal configurado para receber o trans- portador de hidrogênio líquido da entrada, e uma pluralidade de ramificações que conecta o canal de fluxo principal a um espaço entre pluralidade de cartuchos.
    12. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador inclui: uma estrutura metálica; e um revestimento catalítico sobre a estrutura metálica, o re- vestimento incluindo: uma camada interna que inclui Ni; e uma camada de catalisador externa.
    13. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que a camada de Ni tem uma valor de rugosi- dade Ra entre a faixa de 6,3 - 25 um.
    14. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que a estrutura metálica inclui aço inoxidável.
    15. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador está disposto em uma configuração empacotada estruturada.
    16. Dispositivo modular para gerar gás de hidrogênio de um transportador de hidrogênio líquido, caracterizado pelo fato de compre- ender: um alojamento; pelo menos um cartucho interno disposto dentro do aloja- mento, o cartucho interno compreendendo pelo menos um primeiro ca- talisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido; um primeiro cartucho marginal disposto dentro do alojamento sobre uma primeira extremidade do dispositivo modular e um segundo cartucho marginal disposto dentro do alojamento sobre uma segunda extremidade do dispositivo modular, em que: o primeiro cartucho marginal inclui pelo menos um segundo catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido, e o segundo cartucho marginal inclui pelo menos um terceiro catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido; um sistema de resfriamento para remover o calor gerado dentro do dispositivo modular; pelo menos uma entrada de combustível para receber o transportador de hidrogênio líquido; pelo menos uma saída de gás para expelir o gás de hidrogê- nio gerado no dispositivo modular; e pelo menos uma saída de líquido para expelir o transportador de hidrogênio líquido.
    17. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador inclui uma pluralidade de catalisadores e pelo menos um cartucho interno ainda inclui: uma estrutura de suporte central com um primeiro da plurali- dade de catalisadores preso em um primeiro lado da estrutura de su- porte central, e um segundo da pluralidade de catalisadores preso em um segundo lado da estrutura de suporte central.
    18. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o sistema de resfriamento inclui uma ca- misa de resfriamento disposta dentro do pelo menos um cartucho in- terno, a camisa de resfriamento contendo um fluido de resfriamento.
    19. Dispositivo modular para gerar gás de hidrogênio de um transportador de hidrogênio líquido, caracterizado pelo fato de compre- ender:
    pelo menos dois cartuchos empilháveis, em que cada um dos cartuchos empilháveis compreende: pelo menos um primeiro catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido, e um ou mais elementos estruturais configurados para facilitar o acoplamento dos pelo menos dois cartuchos empilháveis de modo a formar o dispositivo modular; pelo menos uma entrada de líquido para receber o transpor- tador de hidrogênio líquido, em que a pelo menos uma entrada de lí- quido está disposta sobre um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis; pelo menos uma saída de gás para expelir o gás de hidrogê- nio liberado no dispositivo modular, em que pelo menos uma saída de gás está disposta sobre um ou mais dos pelo menos dois cartuchos em- pilháveis; e pelo menos uma saída de líquido para expelir o transportador de hidrogênio líquido, em que a pelo menos uma saída de líquido está disposta sobre um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis.
    20. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que: a pelo menos uma entrada de líquido está localizada mais próxima de uma primeira extremidade do dispositivo modular do que da segunda extremidade do dispositivo modular; a pelo menos uma saída de líquido está localizada mais pró- xima da segunda extremidade do dispositivo modular do que da primeira extremidade do dispositivo modular; e a pelo menos uma saída de gás está disposta sobre um topo dos um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis.
    21. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que os um ou mais elementos estruturais confi- gurados para facilitar o acoplamento dos pelo menos dois cartuchos em- pilháveis incluem pelo menos um de uma estrutura de alinhamento, re- tentores, ou furos alinhados.
    22. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma veda- ção disposta entre os cartuchos empilháveis.
    23. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que os pelo menos dois cartuchos empilháveis estão configurados para conectar um no outro utilizando pelo menos um parafuso inserido através dos pelo menos dois cartuchos empilháveis.
    24. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que os pelo menos dois cartuchos empilháveis incluem um primeiro e segundo cartuchos marginais, em que o primeiro cartucho marginal está disposto em uma primeira extremidade do dis- positivo modular, e o segundo cartucho marginal está disposto em uma segunda extremidade do dispositivo modular, e em que os um ou mais elementos estruturais do primeiro e segundo cartuchos marginais estão dispostos somente sobre um lado do cartucho que faceia internamente o dispositivo modular.
    25. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que uma superfície externa dos pelo menos dois cartuchos empilháveis e uma superfície externa do pelo menos um car- tucho marginal formam um alojamento externo do dispositivo modular.
    26. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que cada um do primeiro e segundo cartuchos marginais compreende pelo menos um segundo catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido.
    27. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que o primeiro catalisador e o segundo catali- sador são os mesmos.
    28. Dispositivo modular de acordo com a reivindicação O, ca- racterizado pelo fato de que a pelo menos um entrada de líquido dos um ou mais dos pelo menos dois cartuchos empilháveis está configurada para alinhar com a pelo menos um saída de líquido de um adjacente dos pelo menos dois cartuchos empilháveis.
    29. Método para executar manutenção sobre um catalisador de um dispositivo modular para gerar gás de hidrogênio de um transpor- tador de hidrogênio líquido, caracterizado pelo fato de compreender: evacuar gás de hidrogênio e transportador de hidrogênio lí- quido do dispositivo modular; remover pelo menos um cartucho do dispositivo modular, o cartucho incluindo pelo menos um catalisador configurado para causar uma liberação de gás de hidrogênio quando exposto ao transportador de hidrogênio líquido; e executar uma operação de manutenção que inclui pelo me- nos um de: inspecionar o pelo menos um catalisador para degradação, ou substituir pelo menos um do pelo menos um catalisador ou do pelo menos um cartucho.
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    TERMINAR OPERAÇÃO DE EXTRAÇÃO 110
    DE HIDROGÊNIO EVACUAR HIDROGÊNIO E COMBUSTÍVEL DO 720
    DISPOSITIVO MODULAR ; ! CONFIGURAÇÃO ; ALOJAMENTO | EMPILHADA ABRIR PAINEL DE ABRIR PAINEL DE 735 730 ACESSO DE ACESSO DE
    CARTUCHO DE CARTUCHO DE
    CATALIZADOR CATALIZADOR INSPECIONAR / SUBSTITUIR CARTUCHO 740
    DE CATALIZADOR FECHAR PAINEL DE ACESSO DE CARTUCHO 750
    DE CATALIZADOR REINICIAR OPERAÇÃO DE EXTRAÇÃO DE 760
    HIDROGÊNIO FIG. 7
    BOMBEAR COMBUSTÍVEL LÍQUIDO DENTRO 810
    DO DISPOSITIVO MODULAR DISTRIBUIR COMBUSTÍVEL LÍQUIDO ENTRE 820
    CARTUCHOS . 2 830
    GERAR GÁS DE HIDROGÊNIO EXPELIR GÁS DE HIDROGÊNIO DO 840
    DISPOSITIVO MODULAR FIG. 8 sto 10 ff i Um om ; É oe
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