ES2207742T3

ES2207742T3 - Sistema de pila de combustible para la produccion de electricidad, calentamiento, refrigeracion y ventilacion.

Info

Publication number: ES2207742T3
Application number: ES97934233T
Authority: ES
Inventors: Michael S. Hsu; Robin Y. Ong
Original assignee: ZTEK Corp
Current assignee: ZTEK Corp
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2004-06-01
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: WO1998004011A2; DE69724792T2; BR9710507A; CN1231068A; KR100471501B1; US6054229A; EP0913008A2; UA48242C2; NO990217L; KR20000067922A; NZ333849A; IL128127A; AU3734197A; JP2000515305A; CA2260827C; EP0913008B1; AU721807B2; IL128127A0; DE69724792D1; CA2260827A1

Abstract

SE PRESENTA UN SISTEMA DE ENERGIA QUE ACOPLA O INTEGRA UN CONVERTIDOR ELECTROQUIMICO, TAL COMO UN ELEMENTO COMBUSTIBLE PARA LA PRODUCCION DE ELECTRICIDAD CON UN SISTEMA DE CALEFACCION, VENTILACION Y REFRIGERACION (HVAC). EL CALOR RESIDUAL (16) GENERADO POR EL ELEMENTO COMBUSTIBLE ES DIRIGIDO RADIACTIVA, CONVECTIVA O CONDUCTIVAMENTE A UN COMPONENTE TERMICO, TAL COMO UN REFRIGERADOR TERMOACCIONADO (30) O UNA CALDERA, DE UN SISTEMA HVAC. EL SISTEMA HVAC RECIBE EL CALOR RESIDUAL PARA PRODUCIR UN FLUIDO ACONDICIONADO, EJ., AIRE O AGUA CALENTADOS O REFRIGERADOS, O VAPOR, QUE SE UTILIZA PARA CALENTAR, REFRIGERAR O CON FINES INDUSTRIAL. EN LA INVENCION SE PRESENTA UN SISTEMA DE ENERGIA DE RENDIMIENTO MEJORADO CAPAZ DE PROPORCIONAR ELECTRICIDAD, CALENTAR O REFRIGERAR, A UTILIZAR POR EJEMPLO EN INSTALACIONES COMERCIALES O EN VIVIENDAS. TAMBIEN SE PRESENTA UN ELEMENTO DE INTERCAMBIO DE INTERFAZ PARA ACOPLAR CONVECTIVAMENTE UN CONVERTIDOR ELECTROQUIMICO AL SISTEMA HVAC. EL ELEMENTO DE INTERCAMBIO DE INTERFAZ RECIBE LOS GASES DE ESCAPE CALIENTES GENERADOS POR EL ELEMENTO COMBUSTIBLE Y EXTRAE EL CALOR DE LOS MISMOS PARA TRANSFERIRLO A UN COMPONENTE TERMICO, TAL COMO UN REFRIGERADOR TERMOACCIONADO O UNA CALDERA, DE UN SISTEMA HVAC.

Description

Sistema de pila de combustible para la producción de electricidad, calentamiento, refrigeración y ventilación.

La presente invención se refiere, por lo general, a los sistemas de potencia o energía y, en especial, a los sistemas de energía usados conjuntamente con el calentamiento, ventilación y refrigeración de instalaciones comerciales y residenciales.

Los sistemas de energía existentes incluyen, tradicionalmente, dispositivos de energía que usan a diario los particulares para regular su medio ambiente a niveles confortables y ajustar la temperatura de otros fluidos usados comúnmente, tales como el agua y el aire. Dichos dispositivos de energía proporcionan habitualmente aire acondicionado y agua, por ejemplo, agua calentada y refrigerada y vapor. Dichos dispositivos de energía convencionales incluyen, entre otros componentes, calderas de vapor, calderas de fluidos térmicos y refrigeradores accionados por calor.

Las calderas convencionales, tales como las calderas de vapor, emplean generalmente una unidad central, por ejemplo, un cilindro vertical, para hervir agua mediante la combustión de aceite, gas o una mezcla de aceite/gas en el centro del cilindro. El agua se calienta hasta una temperatura elevada mediante el calor generado por el procedimiento de combustión. Dicho diseño de la caldera relativamente sencillo no usa generalmente tubos o bobinas relacionados con el cilindro que contribuyan al procedimiento de calentamiento, por lo que se elimina la posibilidad de fallo del tubo y se proporciona un servicio eficaz, seguro y fiable. Una desventaja de la caldera de vapor convencional es que resulta relativamente ineficaz en cuanto al ahorro de combustible.

En las calderas de fluidos térmicos tradicionales, el fluido de trabajo fluye a través de una o más bobinas enrolladas alrededor de una cámara de combustión. El calor producido en la caldera lo absorbe el fluido de trabajo y puede usarse para realizar otras funciones, tales como calentar o refrigerar. Las ventajas de las calderas de fluidos térmicos, en comparación con las calderas de vapor tradicionales, incluyen la eliminación de la corrosión, de la formación de escamas y de la congelación, por lo que resulta en menores requisitos de mantenimiento. Las calderas térmicas también funcionan con presiones de funcionamiento relativamente bajas y pueden usar fluidos de trabajo relativamente simples, por lo que se reduce la necesidad de un operador de caldera exclusivo. Un fluido térmico convencional también presenta una mayor capacidad térmica que su equivalente de vapor.

Los sistemas de energía convencionales también pueden incluir enfriadores o refrigeradores accionados por calor. Un ejemplo de un tipo común de refrigerador de absorción es un refrigerador de absorción de amoníaco-agua, que usa lechos absorbentes. Por lo general, puesto que los absorbentes toman el fluido de trabajo al enfriarse y liberan el fluido de trabajo al calentarse, el refrigerador se caracteriza por ser accionado por calor.

Los anteriores sistemas de energía convencionales son dispositivos de función única invariable y usan combustible para proporcionar calentamiento o refrigeración.

La eficacia de cualquier sistema de energía resulta siempre una preocupación por razones económicas así como medioambientales. De este modo, existe una necesidad en materia de sistemas de energía más eficaces de fácil integración en instalaciones comerciales o residenciales para el acondicionamiento, por ejemplo, calentar o enfriar un fluido seleccionado. En particular, un sistema de energía de mayor eficacia que integra en su sistema equipamiento convencional de calentamiento y refrigeración, tal como los componentes de calentamiento y refrigeración habituales en los sistemas de calentamiento, ventilación y aire acondicionado (HVAC) comercial, representaría una mejora en la materia.

De este modo, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de energía mejorado y más eficaz para acondicionar un fluido seleccionado para usar en instalaciones residenciales o comerciales.

A continuación se describirá la presente invención en relación con determinadas formas de realización preferidas. Sin embargo, debe aclararse que aquellos expertos en la materia pueden realizar diversos cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por ejemplo, pueden usarse diversos sistemas que emplean diversos componentes estructurales del sistema y configuraciones que usan la práctica preferida de la invención conjuntamente con el sistema eléctrico mencionado anteriormente.

La presente invención proporciona sistemas y procedimientos para el acondicionamiento, por ejemplo, calentamiento, refrigeración o ventilación de un fluido seleccionado, tal como se indica en las reivindicaciones. Esto se logra mediante la integración o acoplamiento de un convertidor electroquímico, tal como una pila de combustible para la producción de electricidad, con un componente de calentamiento o refrigeración de un sistema de calentamiento, ventilación y refrigeración (HVAC). El convertidor electroquímico, además de generar energía eléctrica, también funciona de forma similar a un quemador para el componente de calentamiento o refrigeración de la presente invención.

De conformidad con una práctica, el sistema de energía de la presente invención incluye una pila de combustible que produce electricidad y calor residual que presenta una temperatura elevada seleccionada, y una unidad de refrigeración accionada por calor que se acopla a la pila de combustible y se adapta para recibir el calor residual. El refrigerador absorbe el calor, que acciona la unidad de refrigeración y, a su vez, proporciona un flujo de fluido de salida que presenta una temperatura seleccionada inferior y, si se desea, considerablemente inferior a la temperatura del calor residual de la pila de combustible. La temperatura seleccionada también puede ser inferior a la temperatura ambiente de la instalación residencial o comercial.

De conformidad con otro aspecto, el sistema incluye un elemento para regular el calor residual. Dicho elemento puede incluir un protector antirradiación configurado para rodear, al menos parcialmente, la pila de combustible.

De conformidad con otro aspecto, la unidad de refrigeración accionada por calor incluye un generador de vapor, que se encuentra en comunicación térmica con la pila de combustible, para generar un vapor seleccionado en su interior cuando se calienta por encima de una temperatura seleccionada. La unidad también incluye un condensador que se encuentra en comunicación de fluidos con el generador de vapor para condensar el vapor a líquido, y un evaporador para volver a convertir el líquido en vapor.

De conformidad con otro aspecto adicional, el generador de vapor del refrigerador accionada por calor comprende, al menos parcialmente, la pila de combustible, y se encuentra adaptado para recibir el calor residual generado por el mismo.

El elemento de intercambio de interfase puede estar adaptado para recibir energía térmica a partir de un fluido entrante que presenta una temperatura elevada, tal como un fluido generado por un procedimiento de combustión, los gases de evacuación de una pila de combustible o un fluido producido por alguna otra fuente térmica/quemador, y para transferir la energía térmica a la unidad de refrigeración accionada por calor.

De conformidad con una práctica, el elemento de intercambio de interfase incluye una pluralidad de placas termoconductivas, formadas por un medio termoconductivo, que se apilan juntas para formar una unidad extendida axialmente. La superficie externa del elemento de intercambio de interfase está adaptada para intercambiar energía térmica con un ambiente externo al elemento de intercambio térmico, tal como el sistema HVAC.

De conformidad con otro aspecto, las placas termoconductivas incluyen pasajes para permitir el flujo de un fluido, en plano, por la superficie externa de las mismas. El elemento también incluye uno o más colectores axiales formados en su interior, y medios para generar una caída de presión del flujo de gases en los pasajes y entre las placas termoconductivas adyacentes que resulta considerablemente superior a la caída de presión del flujo de gases en el interior del colector axial. Los pasajes están configurados para mantener una caída de presión esencialmente uniforme en su interior para proporcionar una distribución del gas esencialmente uniforme en plano por el colector axial.

De conformidad con otra práctica, la placa termoconductiva es un material conductivo poroso que permite el flujo del gas axialmente por la placa.

De conformidad con otra práctica, el elemento de intercambio de interfase incluye una cinta enrollada termoconductiva adaptada para el intercambio de energía térmica con el ambiente de refrigeración.

De conformidad con otra práctica, el elemento de intercambio de interfase se compone de un material poroso termoconductivo y está adaptado para recibir energía térmica de un fluido de entrada y está adaptado para transferir la energía térmica de ella a un ambiente de refrigeración.

De conformidad con otro aspecto, la presente invención proporciona un sistema de energía adaptado para calentar un fluido seleccionado, e incluye una pila de combustible que produce electricidad y calor residual y un componente de calentamiento de un sistema HVAC, tal como un sistema de caldera, que se acopla a la pila de combustible y se adapta para recibir el calor residual del mismo.

Otros objetos generales y más específicos de la presente invención resultarán en parte obvios y en parte evidentes a partir de los dibujos y la descripción que se incluye a continuación.

A continuación se describe la forma de realización de la presente invención, meramente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que idénticos caracteres de referencia refieren a idénticas partes en las diferentes vistas. Los dibujos ilustran principios de la invención y, a pesar de no estar a escala, muestran las dimensiones relativas en dichos dibujos;

la Fig. 1 es un diagrama de bloque esquemático del sistema de energía completo para generar energía eléctrica y para acondicionar un fluido de conformidad con las enseñanzas de la presente invención.

La Fig. 2 es una representación esquemática de un sistema de energía que incluye una pila de combustible acoplada por radiación a un componente de calentamiento o refrigeración de un sistema HVAC.

La Fig. 3 es una representación esquemática de un sistema eléctrico que incluye una pila de combustible acoplada por convección a un componente de calentamiento o refrigeración de un sistema HVAC.

La Fig. 4 es una representación esquemática de un sistema de energía que incluye una unidad de refrigeración accionada por calor de conformidad con las enseñanzas de la presente invención.

La Fig. 5 es una vista transversal de un elemento de intercambio de interfase de tipo de placas apiladas de conformidad con la presente invención.

La Fig. 6 es una vista transversal de un elemento de intercambio de interfase que incorpora un material termoconductivo poroso de conformidad con la presente invención.

La Fig. 7 es una vista en planta de un elemento de intercambio de interfase con pasajes de flujo axial de conformidad con la presente invención.

La Fig. 8 es una vista en planta de un elemento de intercambio de interfase de un diseño "rueda de carro" de conformidad con la presente invención.

La Fig. 9 es una vista en planta de un elemento de intercambio de interfase de tipo aleta de conformidad con la presente invención.

La Fig. 1 es una representación esquemática de un diagrama de bloque del sistema de energía completo de la presente invención usado para el acondicionamiento, por ejemplo, calentar y/o refrigerar un fluido seleccionado. El sistema de energía completo ilustrado 10 incluye un convertidor electroquímico 12 que se acopla térmicamente a un sistema HVAC 14. El convertidor electroquímico, además de generar electricidad, crea preferiblemente calor residual que se transfiere al sistema HVAC 14, como ilustran las líneas onduladas 16. Los convertidores electroquímicos, como las pilas de combustible, son conocidos en la materia, y se muestran y describen en la patente estadounidense 5462317 de HSU, patente estadounidense nº 5501781 de HSU y 4853100 de HSU, a todas ellas se hace referencia en la presente memoria.

El convertidor electroquímico 12 puede acoplarse por radiación, conducción o convección al sistema HVAC 14. El convertidor electroquímico de la presente invención es preferiblemente una pila de combustible, tal como una pila de combustible de óxido sólido, una pila de combustible de carbonato fundido, una pila de combustible de ácido fosfórico, una pila de combustible alcalino o una pila de combustible con membrana de intercambio de protones.

Los sistemas HVAC usan generalmente un sistema de bucles cerrado para transferir un fluido de transferencia de calor por todo un edificio, en dicho sistema de bucles cerrado, un componente de calentamiento, tal como una caldera de valor o una caldera de fluidos térmicos o un componente de refrigeración, tal como un refrigerador accionado por calor u otro componente de acondicionamiento de aire, acondiciona el fluido de transferencia de calor, que se transmite tradicionalmente por toda la instalación mediante conductos de fluido. Los sistemas HVAC se usan habitualmente para controlar las condiciones medioambientales, tales como la temperatura o la humedad, en una o varias instalaciones cerradas estructuralmente. El sistema HVAC se presenta en gran variedad de tipos, que incluyen sistemas de multizonas, conducto dual o de tipo de recalentamiento de terminales. Por lo general, dichos sistemas HVAC incluyen fuentes de calentamiento y refrigeración separadas en el mismo sistema. Dicha configuración permite un sistema único para calentar y refrigerar la misma instalación. De conformidad con una práctica común, una pluralidad de sistemas HVAC puede colocarse en una instalación única, tal como una instalación comercial, y se conectan en una red adecuada servida por una fuente térmica común, que puede incluir un elemento de calentamiento separado, un elemento de refrigeración o ambos. Los elementos de calentamiento y refrigeración proporcionan la energía térmica requerida para efectuar tanto el calentamiento como la refrigeración de la instalación.

La Fig. 2 de la presente invención ilustra la integración del convertidor electroquímico, por ejemplo, la pila de combustible 12, y el componente de procedimiento térmico (por ejemplo, una caldera o refrigerador) del sistema HVAC 14 según la presente invención. La pila de combustible ilustrada presenta una entrada del reactivo de combustible 20 y una entrada del reactivo de aire 22. Los reactivos de combustible y oxidante se introducen en la pila de combustible ilustrada mediante colectores adecuados. La pila de combustible procesa los reactivos de combustible y oxidante y genera, en un modo de funcionamiento, electricidad y calor residual. El calor residual puede transferirse por radiación a los elementos de procesamiento térmico 26 adecuados. Los elementos de procesamiento térmico ilustrados 26 ayudan a transferir el calor recibido por radiación de la pila de combustible 12 a los componentes del sistema HVAC 14. Los componentes de transferencia de calor 26 también sirven para regular la temperatura de la pila de combustible. Los elementos del procedimiento térmico 26 pueden incluir, por ejemplo, un generador de vapor de un refrigerador accionado por calor que se coloca alrededor o adyacente a la pila de combustible 12 para recibir el calor radiado del mismo. Los elementos de procesamiento térmico 26 también pueden incluir la caldera de un componente de calentamiento colocado alrededor o próximo a la pila de combustible para recibir el calor radiado del mismo.

Los términos "componente de calentamiento" y "componente de refrigeración" del sistema HVAC pretenden incluir cualquier aparato de calentamiento y refrigeración conocido y adecuado para usar para calentar y refrigerar una instalación residencial o comercial, u otros tipos conocidos de instalaciones. Sin embargo, los ejemplos siguientes de componentes de calentamiento y refrigeración están destinados a ser representativos y no exhaustivos de todos los tipos de aparatos de calentamiento y refrigeración que pueden usarse junto con los sistemas de energía de la presente invención.

Como se muestra, la pila de combustible 12 ilustrada también produce evacuación 24 que puede extraerse de la pila de combustible 12. Preferiblemente, los elementos del procedimiento térmico 26 se acoplan térmicamente al componente de calentamiento o al componente de refrigeración del sistema HVAC 14. Por ejemplo, la pila de combustible 12 puede generar calor residual que absorbe la caldera. El calor absorbido calienta un fluido de trabajo contenido generalmente en su interior a una temperatura elevada seleccionada, que transfiere a continuación el sistema HVAC por toda la instalación para usos seleccionados, como el calentamiento, procesamiento de alimentos y procesamiento químico, así como otros usos similares y conocidos. En dicha configuración, la pila de combustible 12 reemplaza, por tanto, la sección del quemador de la caldera.

La Fig. 3 muestra otra forma de realización del sistema de energía completo 10 de la presente invención. El sistema mostrado 10 incluye una pila de combustible 12 que se integra por convección en un sistema HVAC 14. Según dicha forma de realización, la pila de combustible procesa los reactivos de combustible y oxidante 20 y 22, respectivamente, y genera electricidad y evacuación 24. La evacuación 24 se acopla directamente al elemento de procedimiento térmico adecuado 26 del sistema HVAC 14. La evacuación se transfiere a continuación lejos del sistema, como muestran los conductos 28. Sin embargo, aquellos con conocimientos en la materia reconocerán que, a pesar de que la forma de realización ilustrada acopla directamente la evacuación al sistema HVAC 14 para transferir por convección el calor hasta el mismo, existen otros diseños. Por ejemplo, puede disponerse un intercambiador de calor intermedio entre la pila de combustible 12 y el sistema HVAC 14. Según otras formas de realización, que apreciará aquel experto en la materia, otras estructuras de control de procedimiento térmico o intercambio de calor pueden usarse para efectuar la transferencia de calor desde la evacuación de la pila de combustible hasta uno o más componentes del sistema HVAC 14.

Una ventaja del uso de la pila de combustible como el componente de quemador de un componente de calentamiento y refrigeración incluye la generación de electricidad así como un fluido de acondicionamiento. La electricidad se genera en la pila de combustible según procedimientos electroquímicos, como se conoce en la materia. Dicha electricidad puede usarse para uso externo a partir de la pila de combustible mediante cables eléctricos adecuados. Por tanto, la integración ilustrada de la pila de combustible con el elemento de procedimiento térmico 26 de un componente de calentamiento o refrigeración de un sistema HVAC crea un sistema de energía muy eficaz, que puede proporcionar electricidad así como refrigeración y/o calentamiento de instalaciones comerciales y residenciales. Como muestran las Fig. 2 y 3, la energía térmica puede suministrarse al elemento de procedimiento térmico 26 del componente de calentamiento o refrigeración del sistema HVAC mediante la radiación y conducción (Fig. 2) o convección
(Fig. 3).

Los convertidores electroquímicos adecuados para usar con el componente de calentamiento del sistema HVAC proporcionan un sistema de energía completo integrado para proporcionar electricidad y calor a una instalación externa. Una ventaja considerable de uso de convertidores es que permiten una gran eficacia, dependiendo solamente de la relación entre la energía libre y entalpía de la reacción electroquímica y no se limitan a consideraciones del ciclo de Carnot.

De conformidad con otra práctica de la invención, mostrada en la Fig. 4, la pila de combustible 12 puede estar integrada con el componente de refrigeración de un sistema HVAC. De conformidad con una práctica de la invención, mostrada en la Fig. 4, el componente de refrigeración 30 comprende un refrigerador de absorción de amoníaco-agua. La unidad de refrigeración ilustrada 30 incluye un generador de vapor 32, un condensador 40, un evaporador 50, una bomba de fluidos 80 y una bomba de solución 88. El generador de vapor ilustrado 32 de la unidad de refrigeración 30 absorbe el calor de una fuente de calor 16. El generador de vapor 32 contiene, preferiblemente, una mezcla sensible de amoníaco y agua. De manera conocida, el amoníaco funciona como refrigerante de la unidad y el agua funciona como absorbente de la unidad. El calor absorbido por el generador de vapor 32 hace que la solución amoníaco-agua hierva. Durante dicho procedimiento de hervor, el amoníaco y el agua se separan. El amoníaco escapa de la unidad del generador de vapor como gas y se transfiere a la unidad de condensación 40 mediante conductos de fluido adecuados 42.

Preferiblemente, el condensador incluye una bobina del condensador 44 con el conducto de fluido 42 enrollado a su alrededor. La bobina del condensador sirve para condensar el vapor de amoníaco que se mueve a través del conducto 42 de vuelta a un líquido. A medida que el líquido condensado pasa a través del conducto 42 y hacia el evaporador 50, el líquido condensado puede pasar a través de un restrictor de fluidos 48, que restringe el flujo del fluido hasta una presión y temperatura inferiores del mismo a una temperatura seleccionada.

El evaporador 50 incluye preferiblemente una cubierta 52 que presenta una apertura adecuada formada en su interior para que el colector de entrada 54 lo atraviese. El colector de entrada 54 introduce un fluido de entrada, y también incluye colectores internos que terminan en una estructura de distribución de fluidos 58. La estructura de distribución 56 dispersa el fluido de entrada por los colectores 47, conectados por una porción de conducto de fluidos 42 hasta el restrictor de fluidos 48, y que enrolla los colectores internos 54 en la cubierta del evaporador, como se muestra. El líquido de amoníaco que entra en el evaporador 50 absorbe el calor del agua que fluye desde la estructura de distribución 58. El líquido de amoníaco absorbe el suficiente calor del fluido de entrada, como agua, para transformar el amoníaco de nuevo a una fase gaseosa. La fase gaseosa se transfiere a un absorbente de refrigeración de solución 74.

El agua absorbente que inicialmente formaba parte de la mezcla amoníaco-agua, en la que se dejaba en el generador de vapor 32, se transporta al absorbente 74 por un conducto de fluidos 80. El conducto de fluidos ilustrado 80 también puede contener un restrictor de solución para cargar la temperatura del agua. Dicha agua absorbente relativamente fría interactúa con el amoníaco gaseoso para recondensar el amoníaco hasta su forma líquida. La mezcla de amoníaco-agua se desplaza a continuación por el conducto 84 hasta una bomba de solución 66, que a su vez transfiere la solución al generador de vapor 32, por el conducto 86.

El agua relativamente fría que se acumula en el evaporador 50 se bombea desde éste mediante la bomba 60 y se transfiere a posiciones seleccionadas de una instalación para usar, por ejemplo, para la refrigeración de la posición seleccionada.

De conformidad con una práctica, un elemento de intercambio de interfase puede usarse, como en la Fig. 3, para intercambiar calor por convección entre la evacuación de la pila de combustible 24 y el elemento de procedimiento térmico 28 del sistema HVAC 14.

Las Fig. 5-9 muestran un elemento de intercambio de interfase 100 para usar conjuntamente con el convertidor electroquímico 12 y el sistema HVAC 14 de la presente invención para efectuar la transferencia por convección de la energía térmica entre ellos. En referencia especial a la Fig. 5, que representa una vista transversal de un elemento de intercambio de interfase 100 de tipo de placas apiladas incluye una cantidad de placas termoconductivas apiladas 102. El elemento de intercambio de interfase incluye un conducto de fluido o colector 104 en comunicación plena con las secciones internas de las placas termoconductivas 102. El elemento de intercambio de interfase puede alojarse en una cubierta o caja estanca a los gases 110. El colector de fluidos 104 introduce un fluido seleccionado, tal como un gas que presenta una temperatura seleccionada, en las zonas internas del elemento de intercambio de interfase 100. Las placas 102, preferiblemente han formado entre ellas pasajes de fluido 112 que permiten el flujo del fluido, en plano, hacia las superficies externas de las placas 102. Dicho calor se intercambia entre las placas 102 y el fluido de entrada refrigera el fluido, que a su vez puede descargarse del elemento de intercambio de interfase 100 mediante los colectores de evacuación 114. El calor absorbido por las placas termoconductivas 102 se descarga desde el elemento intercambiador interno 100 hasta el ambiente externo, como indican las flechas negras gruesas 115.

La placa termoconductiva 102 puede estar formada por cualquier material adecuado termoconductivo, incluidos metales como aluminio, cobre, hierro, acero, aleaciones, níquel, aleaciones de níquel, cromo, aleaciones de cromo, platino y no metales, como carburo de silicio, y otros materiales compuestos adecuados termoconductivos. El grosor de la placa conductiva 102 puede seleccionarse para mantener un gradiente de temperatura seleccionada en el plano de la placa 102, es decir, por la superficie de la placa.

Además, las placas conductivas forman una condición térmica uniforme por el eje de la pila (por la superficie periférica externa de la estructura del intercambiador de calor 100A) mediante la distribución uniforme del fluido de entrada a través de los pasajes de fluido 112, por lo tanto, evitando la formación de puntos fríos o calientes por la pila. Esto mejora las características térmicas totales de la estructura del intercambiador interno y demuestra el pleno funcionamiento del intercambiador de calor del sistema.

De conformidad con una forma de realización alternativa, el fluido de entrada puede evacuarse por o alrededor de la cubierta periférica 100A de la estructura del intercambiador interno. En dicha configuración, la cubierta estanca a los gases 100A sirve como colector de evacuación periférico que recoge y transfiere la evacuación a cualquier estructura adecuada.

De conformidad con otra forma de realización, el fluido de entrada puede introducirse en el colector de evacuación periférico formado por la cubierta estanca a los gases 100A y, a continuación, en la estructura del intercambiador apilado 100 por los bordes periféricos. En dicha configuración, el fluido de entrada fluye radialmente hacia el interior a través de las superficies de las placas conductivas 12 y puede descargarse mediante uno o más colectores que se extienden radialmente 104 ó 114.

Una ventaja importante del elemento de intercambio de interfase 100 de la presente invención es que permite la integración del elemento de intercambio de interfase con sistemas HVAC comerciales con mínimas alteraciones de diseño. En consecuencia, el elemento de intercambio de interfase 100 puede usarse con una gran variedad de unidades comerciales y por tanto, para una gran variedad de aplicaciones comerciales. El elemento de intercambio de interfase proporciona diversas características deseables, incluidas (1) gran eficacia de transferencia de calor que permite mejores eficacias del sistema HVAC, (2) gran flujo de transferencia de calor que permite un diseño relativamente compacto, que proporciona más usos y una mayor cantidad de aplicaciones del sistema de energía completo, y (3) un tamaño compacto que permite al elemento de intercambio de interfase que permite su reutilización en equipamiento HVAC comercial existente.

En funcionamiento, el elemento de intercambio de interfase 100 coincide geométricamente con un elemento de procedimiento térmico 26, tal como una sección del generador de vapor 32 del elemento de calentamiento o refrigeración, o la sección de la caldera de un componente de calentamiento, del sistema HVAC, para facilitar el intercambio térmico entre la pila de combustible y la sección del generador de vapor o de la caldera.

De nuevo en referencia a las Fig. 2 y 3, el elemento de intercambio de interfase puede interponerse entre la pila de combustible 12 y el sistema HVAC 14 para proporcionar un intercambio directo de la energía térmica entre ellos. En oposición, la propia pila de la pila de combustible puede funcionar como un calentador de interfase al colocarlo en contacto directo con uno o más componentes con el sistema HVAC 14, al transferir por radiación el calor residual generado por el mismo al componente HVAC. Sin embargo, dicha integración directa del componente de la pila de combustible y el sistema HVAC requiere la coincidencia geométrica de las pilas de la pila de combustible y el elemento de procedimiento térmico del sistema HVAC. Esto resulta en la alteración de la pila de la pila de combustible y del diseño, lo que puede conducir a un aumento de los costes relacionados con el sistema. Por tanto, de conformidad con una práctica preferida, el elemento de intercambio de interfase 100 se configura geométricamente para hacer coincidir la pila de combustible y el sistema HVAC, para acoplarlos directamente, por que resulta un sistema de energía completo relativamente compacto, fácil de usar y altamente eficaz. Por consiguiente, el elemento de intercambio de interfase 100 mostrado proporciona un intercambiador de tipo de placas que presenta unas características de funcionamiento térmico excelentes y permite la integración térmica eficaz con el elemento de procedimiento térmico 26 del sistema HVAC. El elemento de intercambio de interfase de la presente invención soluciona las desventajas de tamaño de los intercambiadores de calor convencionales mediante el uso de un intercambiador de calor compacto y altamente eficaz que puede transferir calor mediante técnicas de transferencia de calor por conducción y/o convección.

Preferiblemente, los pasajes de fluido 112 se forman en un elemento de intercambio de interfase 100 tal que la caída de presión en los pasajes de fluido 112 es esencialmente superior a la caída de presión en el colector de fluido 104. Más específicamente, la resistencia de flujo de los pasajes de fluido 112 es esencialmente superior a la resistencia de flujo del colector 104.

De conformidad con una forma de realización, el elemento de intercambio interno apilado 100 es una estructura en columna y las placas termoconductivas 102 presentan un diámetro entre 2,54 cm y 50,8 cm y presentan un espesor de 0,0051 cm y 0,51 cm. El término en columna, tal como se usa en la presente, está destinado a describir diversas estructuras geométricas que cuando se apilan sobre un eje longitudinal presentan al menos un colector de fluido interno que sirve a un conductor para la mezcla de fluidos. Aquellos expertos en la materia apreciarán que el elemento de intercambio interno 100 puede presentar otras configuraciones geométricas, como formas rectangulares o rectilíneas con un colector interno o externo. Las placas que presentan una configuración rectangular seleccionada pueden apilarse e integrarse con colectores externos fijados para el suministro y recogida del fluido, por ejemplo, gas frío o caliente. Las configuraciones exactas del elemento de intercambio de interfase están diseñadas con la configuración geométrica del elemento de procedimiento térmico del sistema HVAC en mente.

La Fig. 6 muestra una vista transversal de otra forma de realización del elemento de intercambio de interfase de la presente invención que usa un medio poroso. El elemento de intercambio de interfase ilustrado 120 presenta una forma esencialmente cilíndrica que presenta una superficie periférica exterior 124 para contactar el elemento de procedimiento térmico 26 del sistema HVAC y se compone de un medio termoconductivo y esencialmente poroso 122. Como se muestra, un fluido de entrada seleccionado que presenta una temperatura elevada se introduce en el lado de entrada 126 del elemento de intercambio de interfase, y se evacua de un lado de salida 128 del mismo. Un medio termoconductivo 122 absorbe el calor del fluido de entrada y por tanto, evacua un fluido relativamente frío que presenta una temperatura inferior y, preferiblemente, esencialmente inferior a la del fluido de entrada. El calor absorbido por el medio termoconductivo y esencialmente poroso 122 se transfiere desde aquí mediante conducción o convección al elemento de procedimiento térmico 26. El elemento de intercambio interno 120 mostrado puede usarse de modo similar al elemento de intercambio de interfase mostrado y descrito en la Fig. 5. Al igual que el elemento de intercambio de interfase 100 de la Fig. 5, el elemento de intercambio 120 puede presentar cualquier configuración geométrica seleccionada adecuada para el uso con sistemas HVAC convencionales.

Las Fig. 7 a 9 ilustran otras formas de realización del elemento de intercambio de interfase de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 7, el elemento de intercambio de interfase 130 presenta una cubierta esencialmente cilíndrica que presenta una superficie externa 132 y una longitud que se extiende por el eje longitudinal. El elemento de intercambio de interfase 130 está abierto con una pluralidad de pasajes axiales 134 que se extienden entre la parte superior 130A y la inferior 130B del elemento de intercambio. El elemento de intercambio de interfase se realiza preferiblemente de un material termoconductivo similar al de los elementos de interfase mostrados y descritos en las Fig. 5 y 8.

El elemento de intercambio de interfase 130 ilustrado funciona de forma similar a la descrita anteriormente. Por ejemplo, un fluido de entrada 136 que presenta una temperatura elevada seleccionada se introduce en el elemento de intercambio de interfase, por ejemplo, en la parte inferior 130B del elemento de intercambio, pasa a través de los colectores axiales 134 y se evacua en el extremo opuesto. A medida que el fluido de entrada 136 se desplaza por el elemento de intercambio de interfase 130, se absorbe calor de él por el cuerpo termoconductivo del elemento de intercambio. En consecuencia, se absorbe calor del fluido de entrada y se evacua del elemento de intercambio con una temperatura esencialmente inferior a la del fluido de entrada. La energía térmica se conduce a la superficie externa 132 que se encuentra en contacto con el elemento de procedimiento térmico 26, del sistema HVAC, para el intercambio de calor entre ellos.

Formas de realización alternativas del elemento de intercambio de interfase incluye la forma de realización mostrada en la Fig. 8. En dicha forma de realización, el elemento de intercambio de calor 140 presenta una configuración esencialmente cilíndrica que presenta una superficie externa 142 y una pluralidad de radios 144 que se extienden radialmente hacia el exterior desde una sección de plataforma central 148 y que termina por una pared interna 146 del elemento de intercambio en 140, como una configuración de rueda de carro.

La Fig. 9 muestra otra forma de realización del elemento de intercambio de interfase 150 según las enseñanzas de la presente invención. El elemento de intercambio de interfase 150 ilustrado presenta una configuración esencialmente rectangular que presenta una pluralidad de lados 152A-152D y una pluralidad de aletas 154 que se extienden entre los lados 152A y 152B. Las aletas también están separadas por un eje que se extiende entre los lados 152C y 152D. El elemento de intercambio de interfase ilustrado 150 se forma preferiblemente de un material termoconductivo que absorbe calor del fluido de entrada. En consecuencia, el fluido se descarga desde él a una temperatura esencialmente inferior a la del fluido de entrada. La energía térmica se conduce a la superficie externa 152A y 152B que se encuentra generalmente en contacto con el elemento de procedimiento térmico 26 del sistema HVAC para intercambiar calor entre ellos.

La integración térmica mostrada del convertidor electroquímico con el sistema HVAC define una mejora en la materia. El sistema de energía híbrido 10 completo ilustrado usado para proporcionar electricidad y fluido de refrigeración o de calentamiento a una instalación residencial o comercial presenta numerosas ventajas para las empresas de servicios energéticos. Una de dichas ventajas se obtiene puesto que el convertidor electroquímico funciona como un quemador porque suministra procedimientos de calentamiento o refrigeración y genera electricidad durante el uso. Por tanto, el convertidor electroquímico puede usar como reactivo de combustible el suministro de gas natural que, a su vez, sirve para las necesidades térmicas y eléctricas de los usuarios finales. El uso de dicho componente de combustible proporciona un sistema de energía seguro para el medio ambiente, silencioso y excepcionalmente limpio y compacto que permite su instalación en puntos relativamente pequeños y prácticos.

Otra ventaja significativa de la presente invención es que el sistema de energía completo puede instalarse donde sea preciso, en las instalaciones o cerca de ellas en las que el fluido acondicionado y/o electricidad producida por el sistema se use, proporcionando así ahorros en la transmisión eléctrica. Dichos sistemas pueden configurarse para funcionar continuadamente sobre la base de la carga o sobre la base de la necesidad. Otras ventajas incluyen la sustitución fácil y segura de la pila de combustible o de los componentes seleccionados del mismo durante el uso en la materia sin requerir el desmontaje importante del sistema completo.

Claims

1. Un sistema de energía para proporcionar electricidad y acondicionar un fluido seleccionado, que comprende:

una pila de combustible (12) que presenta medios para producir electricidad, calor residual (16) y una evacuación que presenta una temperatura elevada seleccionada,

un dispositivo de energía térmica HVAC (calentamiento, ventilación y refrigeración) en bucle cerrado (14 ó 30) para acondicionar el fluido, proporcionando dicho dispositivo de energía térmica un flujo de fluido de salida que presenta una temperatura seleccionada en relación con dicho calor residual (16), y

un elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) colocado entre dicha pila de combustible (12) y dicho dispositivo de energía térmica (14 ó 30) para facilitar el intercambio de calor entre la evacuación de dicha pila de combustible y el dispositivo de energía térmica, estando dicho elemento de intercambio de interfase construido para recibir el calor de dicha evacuación a su paso a través del mismo, incluyendo dicho elemento de intercambio de interfase un miembro termoconductor para transmitir el calor por conducción a dicho dispositivo de energía térmica.

2. El sistema de energía según la reivindicación 1, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) recibe el calor por radiación, conducción o convección de la evacuación de dicha pila de combustible.

3. El sistema de energía según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho dispositivo de energía térmica (14 ó 30) está dispuesto en contacto directo con dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150).

4. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) está dispuesto para recibir directamente la evacuación de dicha pila de combustible u, opcionalmente, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) transmite dicho calor a dicho dispositivo de energía térmica (14 ó 30) para proporcionar el intercambio directo de calor entre ellos.

5. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho dispositivo de energía térmica comprende una unidad de refrigeración accionada por calor (30), acoplada a dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) y adaptada para recibir calor del mismo y accionar dicha unidad de refrigeración, proporcionando dicha unidad de refrigeración un flujo de fluido de salida suficiente para refrigerar el fluido seleccionado y presentando una temperatura seleccionada inferior a la temperatura de dicho calor residual de dicha pila de combustible.

6. El sistema de energía según la reivindicación 5, en el que dicha unidad de refrigeración (30) accionada por calor comprende:

: un generador de vapor (32) en comunicación térmica con dicha pila de combustible (12) para generar el vapor al calentarlo por encima de una temperatura seleccionada,

: un condensador (40) en comunicación de fluidos con dicho generador de vapor (32) para condensar dicho vapor en líquido, y

: un evaporador (50) para volver a convertir dicho líquido en vapor.

7. El sistema de energía según la reivindicación 6, en el que dicho generador de vapor (32) de dicha unidad de refrigeración accionada por calor (30) comprende, al menos parcialmente, dicha pila de combustible (12), y está adaptado para recibir dicho calor residual (16) generado por el mismo por radiación u, opcionalmente, en el que dicho generador de vapor está adaptado para intercambiar energía térmica con dicho elemento de intercambio de interfase.

8. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho dispositivo de energía térmica comprende una caldera acoplada a dicha pila de combustible (12) y está adaptado para recibir dicho calor residual (16) del mismo, estando dicha caldera adaptada para calentar el fluido seleccionado a una temperatura elevada seleccionada y, opcionalmente, en el que dicha caldera es una caldera de vapor o una caldera de fluido térmica.

9. El sistema de energía según la reivindicación 8, en el que dicho dispositivo de energía térmica también incluye un generador de vapor, estando dicho generador de vapor adaptado para intercambiar energía térmica con dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150).

10. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además medios para introducir un reactivo de combustible y un reactivo oxidante en dicha pila de combustible y, opcionalmente, en el que dicha pila de combustible comprende medios para procesar dichos reactivos para producir dicha electricidad y dicho calor residual.

11. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha temperatura elevada de dicho calor residual se encuentra en el intervalo entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 1200ºC.

12. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha pila de combustible (12) se selecciona del grupo formado por una pila de combustible de óxido sólido, una pila de combustible de carbonato fundido, una pila de combustible de ácido fosfórico, una pila de combustible alcalino y una pila de combustible de membrana de intercambio de protones.

13. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha pila de combustible (12) radia dicho calor residual (16) de sí misma, comprendiendo dicho sistema además medios de regulación de dicho calor residual y, opcionalmente, en el que dichos medios de regulación incluyen uno o más protectores antirradiación configurados para rodear, al menos parcialmente, dicha pila de combustible.

14. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha pila de combustible (12) comprende:

: una pluralidad de elementos electrolíticos que presentan un electrodo con oxidante en un lado y un electrodo con combustible en un lado opuesto, y

: una pluralidad de elementos interconectores para proporcionar contacto eléctrico con dichos elementos electrolíticos, en los que dichos elementos electrolíticos y dichos elementos interconectores se apilan alternativamente para formar dicha pila de combustible.

15. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) comprende una pluralidad de placas termoconductivas (102) formadas por un material termoconductivo, estando dichas placas (102) apiladas juntas para formar dicho elemento de intercambio (100, 120, 130, 140 ó 150), presentando dicho elemento de intercambio una superficie externa (100A) adaptada para intercambiar energía térmica con dicho dispositivo de energía térmica.

16. El sistema de energía según la reivindicación 15, en el que dichas placas termoconductivas (102) comprenden medios de pasaje para permitir el flujo de un fluido, en plano, a través de los mismos.

17. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) comprende además:

: uno o más colectores axiales (104, 114, 122 ó 134) formados en su interior, y

: medios para generar una caída de presión del flujo de gas en los medios de pasaje entre placas termoconductivas adyacentes que resulta esencialmente superior a la caída de presión del flujo de gas en el interior del colector axial, por el cual se proporciona un flujo de gas esencialmente uniforme por el colector axial.

18. El sistema de energía según las reivindicaciones 16 ó 17, en el que dicha placa termoconductiva (102) está formada por un material conductivo poroso, formando dicho material poroso medios de pasaje para permitir que el gas fluya axialmente a través de dicha placa.

19. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) comprende una cinta termoconductiva en espiral.

20. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) está compuesto por un material poroso termoconductivo.

21. El sistema de energía según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) presenta una forma generalmente cilíndrica con un diámetro entre aproximadamente 2,45 cm y aproximadamente 50,8 cm u, opcionalmente, en el que dicho elemento de intercambio de interfase presenta una sección transversal generalmente

\hbox{rectangular.}

22. Un procedimiento para proporcionar electricidad y acondicionar un fluido seleccionado, comprendiendo:

: proporcionar una pila de combustible (12) para producir electricidad, calor residual (16) y evacuación que presenta una temperatura elevada seleccionada,

: acondicionar el fluido seleccionado con un dispositivo de energía térmica de HVAC (calentamiento, ventilación y refrigeración) en bucle cerrado (14 ó 30), proporcionando dicho dispositivo de energía térmica un flujo de fluido de salida que presenta una temperatura seleccionada en relación con dicho calor residual (16), y

: facilitar el intercambio de calor entre la evacuación de dicha pila de combustible y el dispositivo de energía térmica con un elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) colocado entre dicha pila de combustible (12) y dicho dispositivo de energía térmica (30), recibiendo dicho elemento de intercambio de interfase (30) el calor de dicha evacuación al pasar a través del mismo, e incluye un miembro termoconductivo para transmitir dicho calor por conducción a dicho dispositivo de energía térmica.

23. El procedimiento según la reivindicación 22, que comprende además la etapa de acoplamiento de dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) para recibir el calor de la evacuación de dicha pila de combustible por radiación, conducción o convección.

24. El procedimiento según la reivindicación 22, que comprende además la etapa de colocación de dicho dispositivo de energía térmica (14 ó 30) en contacto directo con dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150).

25. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-24, que comprende además la etapa de colocación de dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) para recibir directamente la evacuación de dicha pila de combustible u, opcionalmente, que comprende la etapa de intercambio directo de calor entre dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) y dicho dispositivo de energía térmica
(14 ó 30).

26. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-25, en el que dicha etapa de acondicionamiento de dicho fluido seleccionado con un dispositivo de energía térmica comprende las etapas de:

: proporcionar una unidad de refrigeración (30) accionada por calor que se acopla a dicha pila de combustible (12),

: accionar térmicamente dicha unidad de refrigeración (30), y

: refrigerar el fluido seleccionado, de forma que presenta una temperatura inferior a la del calor residual de la pila de combustible (16).

27. El procedimiento según la reivindicación 26, en el que dicha etapa para proporcionar una unidad de refrigeración (30) accionada por calor comprende además las etapas de:

: proporcionar un generador de vapor (32) en comunicación térmica con dicha pila de combustible (12) para generar vapor al calentarlo por encima de una temperatura seleccionada,

: proporcionar un condensador (40) en comunicación de fluidos con dicho generador de vapor (32) para condensar dicho vapor en líquido, y

: proporcionar un evaporador (50) para volver a convertir dicho líquido en vapor.

28. El procedimiento según la reivindicación 27, que comprende además la etapa de intercambio de energía térmica entre dicho generador de vapor (32) y dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150).

29. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-25, en el que dicha etapa de acondicionamiento de dicho fluido seleccionado con un dispositivo de energía térmica comprende además las etapas de:

: proporcionar una caldera que se encuentra en comunicación térmica con dicha pila de combustible y está adaptada para recibir dicho calor residual de la misma, y

: calentar el fluido seleccionado a una temperatura elevada seleccionada.

30. El procedimiento según la reivindicación 29, que comprende además la etapa de proporcionar un generador de vapor adaptado para intercambiar energía térmica con dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) y, opcionalmente, para generar vapor a partir de un fluido de trabajo en respuesta a dicho calor residual (16) de dicha pila de combustible (12).

31. El procedimiento según una de las reivindicaciones 22-30, que comprende además las etapas de introducción de un reactivo de combustible (20) y un reactivo oxidante (22) en dicha pila de combustible (12) y, opcionalmente, que comprende la etapa de procesamiento de dichos reactivos para producir dicha electricidad y dicho calor residual (16).

32. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-31, que comprende además las etapas de selección de dicha pila de combustible (12) del grupo formado por una pila de combustible de óxido sólido, una pila de combustible de carbonato fundido, una pila de combustible de ácido fosfórico, una pila de combustible alcalino y una pila de combustible de membrana de intercambio de protones.

33. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-33, en el que dicha pila de combustible (12) radia dicho calor residual (16), que comprende además la etapa de regulación de dicho calor residual.

34. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-33, en el que dicha etapa de proporcionar dicha pila de combustible (12) comprende además las etapas de:

: proporcionar una pluralidad de elementos electrolíticos que presentan un electrodo oxidante en un lado y un electrodo de combustible en un lado opuesto, y

: proporcionar una pluralidad de elementos interconectores para proporcionar contacto eléctrico con dichos elementos electrolíticos, en el que dichos elementos electrolíticos y dichos elementos interconectores se apilan alternativamente para formar dicha pila de combustible (12).

35. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-34, en el que dicha etapa para facilitar el intercambio de calor con dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) comprende además las etapas de:

: proporcionar una pluralidad de placas termoconductivas (102) formadas por un material termoconductivo, y

: apilar dichas placas (102) juntas para formar dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150), presentando dicho elemento de intercambio una superficie externa (100A) adaptada para intercambiar energía térmica con dicho dispositivo de energía térmica.

36. El procedimiento según la reivindicación 35, que comprende además la etapa de formación de uno o más pasajes en dicha placa (102) para permitir el flujo de un fluido, en plano, a través de los mismos.

37. El procedimiento según la reivindicación 36, que comprende además las etapas de:

: formar uno o más colectores axiales (104, 114, 122 ó 134) en dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150), y

: generar una caída de presión del flujo de gas en el pasaje y entre placas termoconductivas adyacentes que resulta esencialmente superior a la caída de presión del flujo de gas en el interior del colector axial, por lo que se proporciona un flujo de gas esencialmente uniforme por el colector axial.

38. El procedimiento según la reivindicación 37, que comprende además la etapa de mantenimiento de una caída de presión esencialmente uniforme en los pasajes para proporcionar un flujo de gas esencialmente uniforme por el colector axial.

39. El procedimiento según la reivindicación 35 ó 36, que comprende además la etapa de formación de dicha placa termoconductiva (102) a partir de un material conductivo poroso, formando dicho material poroso pasajes para permitir el flujo de gas axialmente a través de dicha placa.

40. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-34, que comprende además la etapa de formación de dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) en una cinta termoconductiva en espiral.

41. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-34, que comprende además la etapa de composición de dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) de un material poroso termoconductivo.

42. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22-41, que comprende además la etapa de formación de dicho elemento de intercambio de interfase (100, 120, 130, 140 ó 150) que presenta una forma generalmente cilíndrica con un diámetro entre aproximadamente 2,54 cm y aproximadamente 50,8 cm u, opcionalmente, la formación de dicho elemento de intercambio de interfase en una sección transversal generalmente rectangular.