ES1299501U - Generador de hidrógeno por electrolisis. - Google Patents

Abstract

Generador de hidrógeno por electrolisis, que siendo del tipo de los que incluyen un electrolito (2), en el que se sumergen un electrolizador positivo en funciones de ánodo (16) y un electrolizador negativo en funciones de cátodo (15), a los que están asociadas una pluralidad de placas conductoras (17) paralelas y distanciadas entre sí, alimentándose ánodo y cátodo con una fuente de alimentación eléctrica, caracterizado por que, el electrolito se materializa en agua, preferentemente agua salada, mientras que las placas conductoras (17) presentan una configuración laminar, obtenidas a base de cobre o aluminio, placas que se distribuyen de forma paralela entre sí, separadas mediante arandelas (18) y fijadas a una varilla o eje vertical en funciones de ánodo y cátodo (16-15), discos que presentan distribuidos sobre su superficie unos orificios o ranuras, habiéndose previsto que las placas conductoras (17) estén recubiertas con un polímero de nanomateriales anti-corrosivos y conductores eléctricos como por ejemplo polímero de grafeno, estando el ánodo (16) y el cátodo (15) dispuestos en depósitos independientes (3) y (4) superiormente estancos y comunicados inferiormente, para paso del electrolito de una zona a otra, incluyendo estos depósitos (3) y (4) medios para la recogida y filtrado/limpieza del oxígeno e hidrógeno generado en el seno de los mismos.

Description

DESCRIPCIÓN

Generador de hidrógeno por electrólisis

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a un dispositivo generador de hidrógeno por electrólisis, cuya evidente finalidad es la de permitir obtener hidrógeno a partir de agua, preferentemente agua de mar, sin descartar su funcionamiento con agua dulce.

El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo que mejore la eficiencia a la hora de generar hidrógeno a partir de agua por electrolisis.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El hidrógeno es considerado por muchos el combustible del futuro, al ser una excelente alternativa a los combustibles fósiles, reduciendo las emisiones de CO2 a la atmósfera, las cuales son responsables del efecto invernadero y por consiguiente del calentamiento global.

La forma mas habitual de obtener hidrógeno es por electrolisis del agua, proceso en el que se obtienen hidrógeno y oxígeno.

Para ello, y de forma más concreta, los electrolizadores existentes hasta la fecha consisten en un apilamiento de electrodos conductores separados entre sí y sumergidos en agua mas electrolito, a los que se aplica un voltaje y una intensidad elevados. Esto provoca una corriente eléctrica en el agua que hace que se descomponga en sus componentes: hidrógeno y oxígeno.

Sin embargo la configuración de este tipo de dispositivos, así como la forma de alimentación eléctrica de los mismos hace que su rendimiento energético no sea muy elevado, a lo que hay que añadir el hecho de que generan adicionalmente otros gases que deben ser tratados.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El generador de hidrógeno por electrólisis que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en base a una solución sencilla pero eficaz.

Para ello, partiendo de la estructuración convencional de este tipo de dispositivos, en los que participa un depósito de electrolito, un electrolizador positivo en funciones de ánodo y un electrolizador negativo en funciones de cátodo, a los que están asociadas una pluralidad de placas conductoras paralelas entre sí, el dispositivo de la invención presenta la particularidad de que dichas placas obtenidas a base de cobre o aluminio para obtener una mejor conductividad que el acero inoxidable y un menor consumo eléctrico, presentan una configuración preferentemente discoidal, sin descartar otras geometrías en planta, distribuyéndose paralelas entre sí, separadas mediante arandelas y dispuestas perpendiculares a un eje vertical o varilla roscada en funciones de ánodo y cátodo respectivamente, en donde dichas placas presentan unos orificios, preferentemente en forma de ranuras paralelas entre sí, distribuidas sobre su superficie, en orden a facilitar sensiblemente la expulsión del hidrógeno y oxígeno generados en el proceso.

Estas placas, dotadas de un orificio central para la implantación de la varilla principal en funciones de ánodo o cátodo, podrían disponer adicionalmente de otros orificios para paso de varillas de estabilización adicionales, en función de las dimensiones de las mismas.

De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que estas placas estén recubiertas con un polímero de nano-materiales anti-corrosivos y conductores eléctricos, como por ejemplo polímero de grafeno que aumenta su conductividad y evita la corrosión, pudiendo citar en un 30% la mejora en conductividad eléctrica.

Estos conjuntos de placas se disponen en depósitos diferentes que se comunican entre sí inferiormente por el electrolito, en este caso agua, y preferentemente agua de mar.

Estos depósitos están aislados superiormente, de modo que el oxígeno y el hidrógeno que se generan en uno y otro depósito en función de la polaridad de la alimentación eléctrica, son reconducidos de forma independiente de modo que dichos gases son filtrados y secados, de manera que en el caso del hidrógeno generado, este es limpiado en un burbujeador para posteriormente ser almacenado en un depósito por medio del correspondiente compresor.

En el caso de que el dispositivo esté destinado a funcionar con agua de mar, los depósitos podrán estar dotados de flotadores, incluyendo orificios en su zona inferior para comunicar el agua de mar en funciones de electrolito con ambos depósitos, así como un poste sobre el que pueda deslizar dicho flotador verticalmente para adaptarse al nivel del agua de mar.

Estos depósitos podrían estar unidos externamente de modo que solo se precise un flotador común para ambos que mantenga al nivel adecuado la instalación sobre el agua de mar, si bien la instalación podría estar fuera del mar, en cuyo caso debería ser alimentada periódicamente con agua salada a través de la correspondiente instalación de alimentación de agua con su correspondiente depósito común.

Tal y como se ha comentado anteriormente, el dispositivo podría implantarse igualmente en proximidad de lagos, balsas, ríos y similares, de manera que en el caso de que trabaje con agua salada, el electrolito será el propio agua salada, mientras que si trabaja con agua dulce, necesitaría de un depósito específico en el que a dicha agua dulce habría que añadirle hidróxido de sodio o sal.

De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que ánodo y cátodo sean alimentados eléctricamente mediante corriente continua a una tensión preferentemente comprendida entre 12 y 40 V, de manera que entre placas se establezca un voltaje preferentemente comprendido entre 1,2 y 1,4V, si bien el sistema puede ser alimentado mediante resonancia electrónica, mediante una onda sinusoide parecida a la corriente alterna.

Esta última forma de alimentación eléctrica, mejora sensiblemente el rendimiento del dispositivo.

La instalación así descrita es fácilmente escalable en función de las necesidades específicas de cada caso, sin que ello afecte a la esencia de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una vista esquemática en perfil de un generador de hidrógeno por electrolisis realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La figura 2.- Muestra una vista en planta de una de las placas y la correspondiente arandela separadora que participan en los depósitos electrolizadores del ánodo y cátodo.

La figura 3.- Muestra un detalle en perfil del dispositivo en su variante de realización en la que está destinado para implantarse flotando sobre aguas saladas.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras reseñadas, y en especial de la figura 1, puede observarse como el generador de la invención está constituido a partir de un depósito (1) de electrolito (2), en este caso agua, preferentemente agua salada, depósito que podría ser el propio mar, es decir estar el dispositivo soportado por un elemento flotador (20) a nivel del mar (22), desplazable verticalmente sobre guías verticales (21), tal como se muestra en la figura 3, o incluso implantarse en lugares cercanos a lagos, balsas, ríos u otros elementos contenedores de agua con su correspondiente depósito alimentado con dicha agua y el correspondiente electrolito en caso de tratarse de agua dulce.

En cualquiera de los casos, en el dispositivo participará un electrolizador positivo en funciones de ánodo (16) y un electrolizador negativo en funciones de cátodo (15), a los que están asociadas una pluralidad de placas conductoras (17) paralelas y distanciadas entre sí, alimentándose ánodo y cátodo con una fuente de alimentación eléctrica.

Pues bien, de acuerdo ya con la esencia de la invención, y a diferencia de otros generadores de hidrógeno por electrólisis, las placas conductoras (17) presentan una configuración laminar, preferentemente discoidal, estando obtenidas a base de cobre o aluminio para obtener una mejor conductividad que el acero inoxidable y un menor consumo eléctrico, placas que se distribuyen de forma paralela entre sí, separadas mediante arandelas (18) y fijadas a una varilla o eje vertical roscada que hace las veces de los citados ánodo y cátodo (16-15).

Estos discos presentan distribuidos sobre su superficie unas ranuras o ventanas (19) paralelas entre sí, que facilitan la expulsión del hidrógeno generado en el proceso.

Así pues, los discos o placas conductoras (17) incluirán un orificio central para la implantación de la varilla principal, pudiendo opcionalmente incluir otros orificios en su zona perimetral para paso de varillas de estabilización adicionales, en caso de que el diámetro de estos discos se prevea muy elevado.

En cualquier caso, dichas placas conductoras (17) estarán recubiertas con un polímero de grafeno que aumenta su conductividad y evita la corrosión.

Como es convencional, el ánodo (16) y el cátodo (15) estarán dispuestos en depósitos independientes (3) y (4) estancos, comunicados inferiormente, para paso del electrolito de una zona a otra, pero sellados superiormente. En el presente caso, dicha comunicación se realizará a través de orificios (14) situados en la parte inferior de los depósitos.

A partir de esta estructura, y por efecto de la electrolisis, en el conjunto en funciones de ánodo se generará oxígeno, que previo paso por un filtro secador (7) será reconducido a través de una conducción (11), mientras que en el cátodo se generará hidrógeno que también se hará pasar a través de un filtro secador (7) para seguidamente ser limpiado en un burbujeador (5) a través de una conducción de alimentación de hidrógeno, siendo inyectado en un fluido de limpieza (6), contenido en un depósito estanco, en el que se establece una salida superior con su correspondiente filtro secador (7) que en serie con un compresor (8) alimentado eléctricamente por una línea de alimentación (12) comandada por presostato e interruptor, permitiendo almacenar el hidrógeno ya limpio en un depósito de almacenamiento (9), previo paso por una válvula anti-retorno (13), depósito de almacenamiento (9) que contará con una salida (10) con sus correspondientes elementos de seguridad habituales en este tipo de instalaciones.

En cuanto a la alimentación eléctrica del dispositivo, y tal y como se ha comentado con anterioridad, se ha previsto que ánodo y cátodo sean alimentados eléctricamente mediante corriente continua a una tensión comprendida entre 12 a 40 V, con una tensión entre placas preferentemente comprendida entre 1,2 y 1,4V, o bien ser alimentados mediante resonancia electrónica.

Solo resta señalar por último que, experimentalmente se ha podido comprobar como la aplicación de sonido y luz a determinadas frecuencias a las placas conductoras (17) acelera el proceso de separación de las burbujas de hidrógeno y oxígeno de dichas placas, lo que se traduce en una mayor eficiencia de la instalación precisando un menor consumo eléctrico en la alimentación del conjunto ánodo-cátodo, por lo que el generador puede complementarse con medios de emisión de sonido y/o luz en la zona de los electrolizadores.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1§.- Generador de hidrógeno por electrólisis, que siendo del tipo de los que incluyen un electrolito (2), en el que se sumergen un electrolizador positivo en funciones de ánodo (16) y un electrolizador negativo en funciones de cátodo (15), a los que están asociadas una pluralidad de placas conductoras (17) paralelas y distanciadas entre sí, alimentándose ánodo y cátodo con una fuente de alimentación eléctrica, caracterizado por que, el electrolito se materializa en agua, preferentemente agua salada, mientras que las placas conductoras (17) presentan una configuración laminar, obtenidas a base de cobre o aluminio, placas que se distribuyen de forma paralela entre sí, separadas mediante arandelas (18) y fijadas a una varilla o eje vertical en funciones de ánodo y cátodo (16-15), discos que presentan distribuidos sobre su superficie unos orificios o ranuras, habiéndose previsto que las placas conductoras (17) estén recubiertas con un polímero de nanomateriales anti-corrosivos y conductores eléctricos como por ejemplo polímero de grafeno, estando el ánodo (16) y el cátodo (15) dispuestos en depósitos independientes (3) y (4) superiormente estancos y comunicados inferiormente, para paso del electrolito de una zona a otra, incluyendo estos depósitos (3) y (4) medios para la recogida y filtrado/limpieza del oxígeno e hidrógeno generado en el seno de los mismos.

2§.- Generador de hidrógeno por electrolisis, según reivindicación 1§, caracterizado por que incluye medios aplicadores de sonido y/o luz a las placas conductoras (17).

3§.- Generador de hidrógeno por electrolisis, según reivindicación 1§, caracterizado por que ánodo y cátodo se alimentan eléctricamente mediante corriente continua a una tensión comprendida entre 12 a 40V.

4§.- Generador de hidrógeno por electrolisis, según reivindicación 1§, caracterizado por que ánodo y cátodo se alimentan eléctricamente mediante resonancia electrónica.

5§.- Generador de hidrógeno por electrolisis, según reivindicación 1§, caracterizado por que el depósito asociado al cátodo, en el que se genera el hidrógeno, incluye una conducción de aspiración del hidrógeno en la que se establece al menos un filtro secador (7) en serie con un burbujeador (5), un segundo filtro secador (7), un compresor (8), una válvula anti-retorno (13) de acceso a un depósito de almacenamiento (9) para dicho hidrógeno.

6§.- Generador de hidrógeno por electrólisis, según reivindicación 1§, caracterizado por que el generador se implanta a través de un elemento flotador (20) desplazable verticalmente sobre guías verticales (21) sobre el nivel del mar, un embalse, lago, río u otros elementos contenedores de agua dulce o salada.

7§.- Generador de hidrógeno por electrolisis, según reivindicación 1§, caracterizado por que los depósitos independientes (3) y (4) incluyen sobre su extremidad inferior orificios (14) de flujo del electrolito (2) entre ellos.

8§.- Generador de hidrógeno por electrolisis, según reivindicación 1§, caracterizado por que las placas conductoras (17) incluyen un orificio central para la implantación de una varilla o eje principal, así como orificios adicionales en su zona perimetral para paso de varillas de estabilización en función del diámetro de dichas placas.