ES1290274U

ES1290274U - Sistema dispensador de hidrógeno.

Info

Publication number: ES1290274U
Application number: ES202230051U
Authority: ES
Inventors: Wahban Miguelangel Ocando; Laura Guardia
Original assignee: H2vector Energy Technologies SL
Current assignee: H2vector Energy Technologies SL
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2032-01-14
Also published as: ES1290274Y

Abstract

Sistema de entrega de hidrógeno, que comprende: medios para el suministro de hidrógeno (100) que comprende: - un sistema de compresión de hidrógeno (101) configurado para acondicionar hidrógeno hasta la presión de operación de la aplicación de destino, que contiene: - un compresor de hidrógeno (201). - válvulas de control (202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209). - válvula de seguridad (216). - un transmisor de temperatura (210). - transmisores de presión (211 y 214). - un interruptor de presión (212). - un interruptor de temperatura (213). - un sistema de almacenamiento de hidrógeno (102), que contiene: - recipientes de almacenamiento de hidrógeno (301). - válvulas de control (302, 303, 304). - válvula de toma de muestra (305). - válvula para inertización (306). - válvula de seguridad (308). - un transmisor de temperatura (307) - un transmisor de presión (309). - un sistema de entrega de hidrógeno (103), que comprende: - un surtidor de hidrógeno que puede comprender una manguera (401). - un sistema break-away (402). - un filtro de partículas (403). - un medidor- transmisor de temperatura atmosférica (404). - medidor-transmisor de hidrógeno en atmósfera (416). - válvulas de control (405, 407, 408, 409). - válvulas para el sistema de medición (410, 411, 413). - un caudalímetro (406). - un medidor-transmisor de humedad relativa (412). - un rotámetro (414). un medidor - transmisor de oxigeno (415). - un orificio calibrado limitador de caudal (418) medios para la generación de hidrógeno (104), el suministro de agua (105) y la refrigeración y aprovechamiento de calor del sistema (106).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema dispensador de hidrógeno

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención consiste en un sistema dispensador de hidrógeno, que puede emplear dos presiones diferentes, para la utilización de este compuesto como combustible en vehículos o aplicaciones que cuenten con el hidrógeno como combustible, tanto para aplicaciones de movilidad como industriales.

Antecedentes de la invención

El progreso de la sociedad está fuertemente ligado con unas mayores necesidades energéticas. Sin embargo, el empleo continuo de las fuentes de energía no renovables se hace insostenible a largo plazo, tanto por la cantidad de recursos disponibles como por la contaminación que el empleo de los mismos origina.

Cada día el mundo es más consciente de los efectos del cambio climático en el medioambiente e indirectamente en la salud y el bienestar de las personas. Como consecuencia, existe un esfuerzo por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Para transitar el camino hacia dejar de lado las fuentes de energía no renovables, es necesario el surgimiento de combustibles alternativos. El hidrógeno, elemento más simple y abundante del planeta, se presenta como una de las opciones más limpias y sostenibles.

Para la producción de hidrógeno se pueden emplear diferentes metodologías, las cuales poseen un mayor o menor grado de sostenibilidad medioambiental. No obstante, sin importar su método de obtención, su empleo como combustible no genera subproductos nocivos. Por lo tanto, su utilización puede ser un importante paso hacia una movilidad más sostenible y respetuosa con el medioambiente. Una movilidad eficiente y sostenible se basa en un uso adecuado de los medios de transporte, tanto públicos como privados, y un viraje hacia el empleo de combustibles respetuosos con el medioambiente.

Para conseguir este cambio en la movilidad, es necesario ofrecer soluciones de suministro. Es claro que las estaciones de recarga de combustibles fósiles se encuentran ampliamente extendidas por todo el territorio mundial, donde el consumidor puede llevar a cabo el repostaje de su vehículo con amplia disponibilidad, rapidez y una elevada sensación de seguridad. Por lo tanto, es necesario avanzar hacia soluciones que puedan igualarse a este sistema, pero en una forma sostenible y no contaminante, equiparando, además, los servicios y comodidad que ofrecen los combustibles fósiles.

En este contexto, la invención que se presenta tiene como objetivo el desarrollo de estaciones de recarga de hidrógeno que pueden ser fácilmente instaladas en cualquier punto del territorio e incluso pueden contar con características de movilidad para ser transportadas de acuerdo a necesidades puntuales. El objetivo es facilitar el acceso del consumidor a una energía no contaminante para sus necesidades de movilidad, empleando el hidrógeno como combustible y elemento facilitador del cambio energético que es necesario acometer.

Descripción de la invención

La invención consiste en un sistema dispensador de hidrógeno para el suministro de este gas en sistemas de utilicen el hidrógeno como medio para obtener su energía. Asimismo, esta invención puede ser utilizada para el suministro directo de hidrógeno en aquellas industrias que lo requieran.

El sistema propuesto se centra en ofrecer un suministro seguro de hidrógeno respondiendo en todo momento a protocolos de seguridad SAE J2601 y SAE J2601-2, y permitiendo la opción de llevar a cabo procedimientos de recarga eficientes y adecuados a la infraestructura existente en las instalaciones de descarga; efectuando un protocolo de carga innovador que forma parte de esta invención. De esta manera, se consigue una recarga de hidrógeno segura, donde puede optimizarse el tiempo de la misma, y sin la necesidad de contar con una infraestructura adecuada para recargas comerciales, del tipo de las que se realizan en las estaciones de servicio públicas.

El ingreso del hidrógeno como nuevo combustible no contaminante, requiere de una red de suministro. La presente invención pretende aumentar la disponibilidad del hidrógeno ofreciendo al consumidor protocolos de carga acordes a sus necesidades e infraestructuras.

Acercar un nuevo combustible al consumidor permite ofrecer un cambio hacia una movilidad sostenible, imprescindible para detener los efectos del cambio climático que día a día podemos observar.

Descripción de los dibujos

Para completar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del sistema de recarga de hidrógeno, de acuerdo con una realización preferente del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción:

Figura 1 muestra el esquema general de la integración del sistema de recarga de hidrógeno. La Figura 2 muestra el esquema asociado al subproceso mediante el cual tiene lugar la compresión de hidrógeno. Por su parte, la Figura 3 muestra esquemas asociados al subproceso de almacenamiento de hidrógeno; mientras que la Figura 4, muestra esquemas asociados al sistema de entrega de hidrógeno.

En la Figura 5, se muestra el esquema del subproceso opcional de generación de hidrógeno empleando la electrólisis de agua acondicionada, al cual se le puede acoplar, de forma opcional el subproceso de suministro de agua cuyos esquemas asociados se muestran en la Figura 6.

Finalmente, la Figura 7 muestra esquemas asociados al subproceso opcional que permite el aprovechamiento de calor que se genera en el sistema.

Realización preferente de la invención

El proceso que involucra el sistema dispensador de hidrógeno de acuerdo con la presente invención cuenta con tres subprocesos, a los cuales se les pueden acoplar diferentes procesos opcionales (Figura 1). De forma general, en esta invención el hidrógeno, una vez comprimido (101) y almacenado (102), se dispensa a través de un sistema de recarga que permite al usuario la selección del protocolo más adecuado de acuerdo con sus necesidades (103). De manera opcional, es posible acoplar el sistema la generación de hidrógeno mediante la electrólisis de agua (104), con el objetivo de disponer de un modelo de movilidad energética completamente sostenible y sin emisiones de dióxido de carbono (CO2). De forma opcional, el agua que llega al electrolizador lo hace a través de un sistema de suministro (105), el cual dispone de entrada de agua previamente acondicionada (107). Asimismo, es posible llevar a cabo el aprovechamiento del calor generado en el sistema (106).

Los tres subprocesos antes mencionados son:

1- Compresión de hidrógeno.

2- Almacenamiento de hidrógeno.

3- Entrega de hidrógeno en el punto de recarga.

1 - Primer subproceso: Compresión de hidrógeno

El primer subproceso (Figura 1, 101) comprende la compresión de hidrógeno (Figura 2), donde a través de la entrada (215), el hidrógeno se comprime en un compresor (201), permitiendo que este gas alcance la presión necesaria para su almacenamiento o entrega directa, mediante un sistema de válvulas para control (202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209) y seguridad (216). Monitorizando en todo momento la presión (211, 212, 214) y temperatura (210, 213) del proceso para que este se lleve a cabo de forma segura, empleando para ello transmisores (210, 211,214) e interruptores (212, 213).

De forma opcional, el hidrógeno que ingresa en el sistema de compresión (101) puede provenir de la electrólisis del agua (Figura 5). En este caso, a partir de agua previamente acondicionada (107) se genera hidrógeno utilizando uno o varios electrolizadores (501), debido a la disociación del agua en sus gases componentes, hidrógeno y oxígeno. Asimismo, opcionalmente, antes de la entrada en el sistema de compresión (215), la cual es controlada mediante una válvula (504), el hidrógeno puede ser secado en uno o varios secadores (502). De manera opcional, mediante el punto de entrada (505) y una válvula (503) se permite la entrada al sistema de un gas inerte para la realización de operaciones de mantenimiento.

En una realización opcional, el agua que ingresa al electrolizador puede provenir de un sistema de suministro (Figura 6), que comprende un tanque de almacenamiento (603), un medidor de conductividad (605) y para control del nivel de agua contiene dos interruptores de nivel (601, 602) y dos válvulas (606, 607). El agua es impulsada desde el tanque (603) hacia el o los electrolizadores (501) mediante una bomba impulsora (604).

En una realización opcional, el calor generado durante el subproceso de compresión (101) y/o durante el subproceso de generación de hidrógeno (104), puede ser aprovechado mediante un circuito de agua a través del esquema que se describe en la Figura 7 y que comprende una bomba de agua (702) como elemento impulsor, dos válvulas de control (704, 705), intercambiadores de calor (701, 703) conectados al compresor (201) y a los electrolizadores utilizados (501), así como de un intercambiador para la disipación del calor absorbido (706).

2 - Segundo subproceso: Almacenamiento de hidrógeno

Considerando la Figura 3, el hidrógeno proveniente del sistema de compresión (101) a través de la línea de entrada (310) y las correspondientes válvulas (302, 303, 304), es almacenado en el número de recipientes necesarios (301). Los transmisores de presión (309) y temperatura (307) permiten obtener la información referente al contenido de hidrógeno, en masa, almacenad en el sistema (301). Un sistema de válvulas (305, 306, 308), permiten llevar a cabo operaciones de toma de muestra, inertización para mantenimiento y control de la seguridad del sistema. Asimismo, si la presión del sistema de almacenamiento en determinado momento no es suficiente para realizar el repostaje/suministro de hidrógeno, es posible recomprimir el hidrógeno contenido en los recipientes (301) a través del sistema de compresión (101), esto se realizaría mediante la entrada de hidrógeno en este sistema (310), la apertura y cierre de determinadas válvulas (202 en el primer caso, 203 y 206 en el segundo) y el paso del hidrógeno a través de (207) para ser comprimido mediante (201) pasando por la línea en donde se encuentran los elementos (213), (212), (204), (211) y (210), para su salida final por (417).

3 - Tercer subproceso: Entrega de hidrógeno

La Figura 4 esquematiza el subproceso de entrega de hidrógeno, que comprende un punto de entrada (417) y válvulas de control (408, 407, 405) donde se incluye una válvula de venteo (409). De forma opcional el sistema puede contener un caudalímetro (406) y un orificio calibrado (418) para el control y limitación del caudal de gas, así como un subsistema de control de la calidad del hidrógeno que comprende válvulas para el sistema de medición (410, 411, 413), un sensor de humedad relativa (412), un rotámetro (414) y un sensor de oxígeno (415).

El punto de entrega del subproceso comprende un filtro de partículas (403), un sistema breakaway (402) que contiene un desacople mecánico para desconectar la manguera en caso de que el vehículo o aplicación de movilidad inicie la marcha sin realizar la desconexión del sistema, y un elemento surtidor de hidrógeno que comprende una manguera (401) y de forma opcional, un sensor de nivel de concentración de hidrógeno (416) y un medidor- transmisor de temperatura atmosférica (404).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de entrega de hidrógeno, que comprende:

medios para el suministro de hidrógeno (100) que comprende:

- un sistema de compresión de hidrógeno (101) configurado para acondicionar hidrógeno hasta la presión de operación de la aplicación de destino, que contiene:

- un compresor de hidrógeno (201).

- válvulas de control (202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209).

- válvula de seguridad (216).

- un transmisor de temperatura (210).

- transmisores de presión (211 y 214).

- un interruptor de presión (212).

- un interruptor de temperatura (213).

- un sistema de almacenamiento de hidrógeno (102), que contiene:

- recipientes de almacenamiento de hidrógeno (301).

- válvulas de control (302, 303, 304).

- válvula de toma de muestra (305).

- válvula para inertización (306).

- válvula de seguridad (308).

- un transmisor de temperatura (307)

- un transmisor de presión (309).

- un sistema de entrega de hidrógeno (103), que comprende:

- un surtidor de hidrógeno que puede comprender una manguera (401).

- un sistema break-away (402).

- un filtro de partículas (403).

- un medidor- transmisor de temperatura atmosférica (404).

- medidor-transmisor de hidrógeno en atmósfera (416)

- válvulas de control (405, 407, 408, 409).

- válvulas para el sistema de medición (410, 411,413).

- un caudalímetro (406).

- un medidor-transmisor de humedad relativa (412).

- un rotámetro (414).

- un medidor - transmisor de oxígeno (415).

- un orificio calibrado limitador de caudal (418)

medios para la generación de hidrógeno (104), el suministro de agua (105) y la refrigeración y aprovechamiento de calor del sistema (106).

2. Un sistema de generación de hidrógeno de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende: - uno o varios electrolizadores (501), con la configuración para llevar a cabo la electrólisis de agua acondicionada y obtener hidrógeno y oxígeno.

- uno o varios secadores de la corriente de hidrógeno (502).

3. Un sistema de suministro de agua acondicionada (105) de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, que comprende:

- un tanque de almacenamiento de agua (603).

- una bomba de agua (604).

- interruptores de nivel (601 y 602).

- un medidor de conductividad (605).

- válvulas de control (606 y 607).

4. Un sistema de sistema de refrigeración y aprovechamiento de calor del sistema (106) preferiblemente por agua, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, que contiene:

- un intercambiador de calor (701) configurado para liberar el calor del electrolizador (501). - un intercambiador de calor (703) configurado para liberar calor del compresor de 20 hidrógeno (101).

- una bomba de agua (702).

- válvulas de control (704 y 705).

- un intercambiador de calor (706) configurado para disipar el calor absorbido.