ES2261653T3 - Procedimiento y dispositivo para la desionizacion de medios de refrigeracion para pilas de combustible. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la desionización de un medio de refrigeración que circula a través de un primer circuito de refrigeración de una pila de combustible, desionizándose electroquímicamente de manera intermitente el medio de refrigeración, midiéndose la conductibilidad del medio de refrigeración y aplicándose tensión sobre los electrodos de una pila electroquímica dispuesta en el primer circuito de refrigeración tan pronto como se registre un aumento de la conductibilidad del medio de refrigeración.

Description

Procedimiento y dispositivo para la desionización de medios de refrigeración para pilas de combustible.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la desionización de los medios de refrigeración para las pilas de combustible, así como a un dispositivo para la realización del procedimiento.

Las pilas de combustible son dispositivos en los que se quema. de manera controlada, un combustible, tal como por ejemplo, el metanol, el etanol, el hidrógeno o las mezclas correspondientes, con un agente comburente, tal como por ejemplo el oxígeno puro, el aire, el cloro gaseoso o el bromo gaseoso, transformándose la energía de la reacción, liberada en este caso, no solamente en energía térmica, sino también en energía eléctrica. Las pilas de combustible se emplean desde hace varias décadas, especialmente en los viajes espaciales para la generación de energía eléctrica. Debido a su elevado rendimiento, su baja emisión de productos nocivos o la ausencia completa de emisión de productos nocivos y debido a su baja generación de ruidos durante el funcionamiento, ha aumentado en gran medida el interés por emplear las pilas de combustible también en otros campos en los últimos años. En este caso, deben citarse especialmente los sectores del automóvil y de las centrales eléctricas.

Las pilas de combustibles se clasifican de manera típica, según el tipo del electrolito, que separa la cámara anódica y la cámara catódica entre sí. Un tipo de pila de combustible especialmente interesante, que es adecuado especialmente para el empleo en centrales eléctricas pequeñas y para el empleo móvil (por ejemplo como accionamiento para vehículos), es la pila de combustible con electrolito polímero. En este tipo de pilas de combustibles se emplea como electrolito una membrana conductora de los iones. Una sola pila de combustible de polímero sólido comprende, en general, una unidad denominada de membrana/electrodo (membrane electrode assembly, MEA), en la que se ha dispuesto una membrana conductora de los iones entre un cátodo y un ánodo. La membrana conductora de los iones sirve, en este caso, simultáneamente como pared separadora y como electrolito. En la superficie límite, comprendida entre los electrodos y la membrana, se han dispuesto partículas catalíticas, que favorecen la reacción de conversión en la pila de combustible. Los electrodos están en contacto, de manera típica, con acumuladores de corriente, porosos, que estabilizan, además, la estructura de los electrodos y que permiten un aporte de combustible y de comburente. Puesto que la tensión de funcionamiento de una pila individual supone, normalmente, menos de 1 voltio, la mayoría de las pilas de combustible están constituidas por un conjunto de pilas, en el que está conectado en serie un gran número de pilas individuales superpuestas, para la generación de una tensión mayor. La temperatura típica para el funcionamiento de una pila de combustible de electrolito polímero se encuentra en el intervalo de 100ºC. Temperaturas mayores podrían conducir a un deterioro de la membrana. Puesto que la reacción electroquímica entre el combustible y el comburente discurre de manera exotérmica, usualmente la pila de combustible tiene que ser refrigerada, para que pueda establecerse la temperatura de funcionamiento deseada. Puesto que tiene que disiparse una cantidad de calor relativamente grande con una diferencia de temperatura solo pequeña, con respecto a la temperatura ambiente, se emplean, de manera típica, agentes de refrigeración líquidos, que tengan una capacidad térmica suficientemente elevada. Por lo tanto, los agentes refrigerantes acuosos son adecuados de una manera especialmente buena.

Los agentes refrigerantes acuosos presentan, sin embargo, el inconveniente de que pueden contribuir a la corrosión en el caso de los componentes metálicos del circuito de refrigeración y de la pila de combustible. Además, un medio de refrigeración, que presente una cierta conductibilidad eléctrica, supone un problema de seguridad en el momento del apilado de las pilas de combustible, que trabajen a una tensión elevada, por ejemplo de 50 voltios aproximadamente.

Puesto que la conductibilidad eléctrica de un medio de refrigeración acuoso disminuye también a medida que disminuye la concentración iónica, se ha propuesto ya el empleo de agentes de refrigeración, desionizados, para las pilas de combustible. De manera ejemplificativa se conoce por la publicación US 5,200,278 o por la publicación WO 00/17951 la disposición de intercambiadores de iones en el circuito de refrigeración de tal manera, que el agente acuoso de refrigeración permanezca durante un cierto período de tiempo ampliamente exento de impurezas iónicas. Cuando se utilice agua desionizada como agente de refrigeración, ésta podrá emplearse, simultáneamente, para la humectación de los participantes en la reacción, que fluyen a través de la pila de combustible, para garantizar una hidratación suficiente de la membrana polímera. El inconveniente de los sistemas conocidos consiste, desde luego, en que el intercambiador de iones se agota al cabo de un cierto tiempo de funcionamiento y tiene que ser recambiado. Esto está relacionado, además, con un elevado coste de mantenimiento y económico. En la publicación US-A-5 980 716 se describe una instalación de pilas de combustible, en la que se desioniza electroquímicamente, de manera continua, el agua de refrigeración en un circuito de elaboración por medio de una instalación para la electrodesionización y, en caso necesario, se alimenta en un circuito del agente de refrigeración.

Así pues, la tarea de la presente invención consiste en poner a disposición un procedimiento para la desionización de un medio de refrigeración para una pila de combustible, que posibilite un funcionamiento ampliamente exento de mantenimiento y que esté optimizado desde el punto de vista energético.

La tarea se resuelve mediante el procedimiento para la desionización de un medio de refrigeración de una pila de combustible según la presente reivindicación 1. Según la invención, se propone la desionización electroquímica, intermitente, de un medio de refrigeración, que circula a través de un primer circuito de refrigeración. El circuito de refrigeración de la pila de combustible, que trabaja con el procedimiento según la invención, está prácticamente exento de mantenimiento. Tan pronto como un sensor de la conductibilidad registre un aumento de la conductibilidad del medio para la refrigeración, lo cual corresponde a un aumento de la concentración iónica, puede aplicarse tensión a los electrodos de una pila electroquímica dispuesta en el circuito de refrigeración, que elimina una parte de los iones del circuito de refrigeración. Preferentemente, se emplearán pilas para electrodiálisis, que pueden hacerse funcionar con o sin intercambiador de iones. Cuando se utilicen intercambiadores de iones, las pilas correspondientes se denominarán también como pilas de electrodesionización. En tales pilas tiene lugar, simultáneamente, la desionización del medio y la regeneración del intercambiador de iones.

En el circuito de refrigeración se han dispuesto uno o varios intercambiadores de calor. Según una variante de la invención, el primer circuito de refrigeración es, simultáneamente, el único circuito de refrigeración y el o los intercambiadores de calor se encuentran en contacto, por ejemplo, con aire o agua o con un medio de refrigeración adecuado de otro tipo. Desde luego, el primer circuito de refrigeración puede encontrarse, también, en contacto térmico, como circuito primario, con un segundo circuito (circuito secundario).

Puesto que, cuando se utilizan intercambiadores de iones, pueden alcanzarse conductibilidades residuales del medio de refrigeración más bajas que en el caso de una electrodiálisis pura, se emplearan, preferentemente, pilas de electrodesionización y, en este caso, se conducirá el medio de refrigeración como corriente del diluato a través de la pila. Las pilas de electrodesionización son en sí conocidas y se emplean, por ejemplo, para la desalinización del agua de mar. Una pila de electrodesionización de este tipo puede estar constituida, por ejemplo, por un lecho mixto, constituido por una resina intercambiadora de aniones y por una resina intercambiadora de cationes. Según una primera variante, se dispondrán las resinas intercambiadoras de aniones y las resinas intercambiadoras de cationes en dos cámaras separadas. Las empaquetaduras de los intercambiadores de iones son atravesadas por el diluato y están separadas de la corriente del concentrado por medio de membranas selectivas para los iones.

Ventajosamente, se refrigerará la corriente del diluato como paso previo a la desionización, para mantener baja la temperatura de las soluciones, que están en contacto con los componentes de los intercambiadores de iones. Para ello puede disponerse, por ejemplo, la pila de electrodesionización aguas abajo (con relación a los sentidos de flujo del diluato) de los refrigeradores o de los intercambiadores de calor del primer circuito de refrigeración.

Según una variante especialmente preferente, se ha configurado el primer circuito de refrigeración como circuito de refrigeración primario, estando en contacto la corriente del diluato empobrecida, con los componentes amenazados por la corrosión. A continuación puede dejarse circular la corriente del concentrado de la pila de electrodesionización a través de un segundo circuito de refrigeración, el circuito de refrigeración secundario, y refrigerarse en un intercambiador de calor principal. La corriente del concentrado, refrigerada, puede emplearse a continuación para la refrigeración de la corriente el diluato. El circuito secundario de la corriente del concentrado puede presentar un aporte de agua, con el que pueden compensarse las pérdidas de agua que se producen durante el funcionamiento en la regeneración del intercambiador de iones. En el caso de esta variante se disipará, preferentemente, el calor de la corriente del diluato en el circuito secundario con la corriente del concentrado, a través de un refrigerador primario, tras abandonar la pila de combustible. A continuación, la corriente del diluato, refrigerada, pasa a través de la pila de electrodesionización. La corriente del concentrado, calentada, se conduce a través del refrigerador principal y, a continuación, hasta la pila de electrodesionización, en la que absorbe los iones que migran a partir del diluato.

Las conductibilidades iónicas, alcanzables con el procedimiento según la invención, en la corriente del diluato empobrecida, toman usualmente un valor por debajo de 1 \muS/cm, en función de la conductibilidad inicial. Incluso pueden alcanzarse conductibilidades por debajo de 0,1 \muS/cm.

El objeto de la presente invención consiste, también, en un agregado de pilas de combustible con, al menos, una pila de combustible y con un circuito de refrigeración para las pilas de combustible, caracterizándose el agregado de pilas de combustible porque se ha dispuesto en el circuito de refrigeración, al menos, una pila de electrodesionización, que es recorrida por una corriente del diluato, que sirve como medio de refrigeración, y por una corriente del concentrado, estando dispuesto un sensor de la conductibilidad en el circuito de refrigeración, que conecta, por medio de un conmutador, una corriente continua, suministrada por una fuente de tensión, sobre los electrodos de la pila de electrodesionización. Pueden emplearse las pilas de electrodesionización más diversas, en sí conocidas (véase por ejemplo la publicación de Ganzi et al. "Electrodeionization", Ultrapure Water, July/August 1997).

Para los electrodos de las pilas de electrodesionización pueden emplearse materiales adecuados tales como por ejemplo los metales nobles, por ejemplo el platino, loa óxidos metálicos o el grafito. Los cátodos pueden estar constituidos también, por ejemplo, por acero o níquel. La distancia entre las membranas supone, usualmente, varios cientos de \mum hasta algunos centímetros. Las densidades de corriente dependen de la conductibilidad residual de las soluciones y pueden tomar valores desde algunos pocos mA/m^{2} hasta varios A/m^{2}. En el caso de un funcionamiento continuo, las necesidades energéticas de una pila de electrodesionización, de este tipo, se encuentran por debajo de un vatio por litro de solución.

Según una variante de la invención, las cámaras de la pila de electrodesionización no presentan empaquetaduras de intercambiadores de iones. En este caso, se hará funcionar la pila como pila de electrodiálisis pura. Las conductibilidades residuales alcanzables son, sin embargo, mayores que en el caso de una pila de electrodesionización comparable con empaquetaduras de intercambiadores de iones.

Sin embargo, se han previsto, de forma especialmente preferente, empaquetaduras de intercambiadores de iones. El intercambiador de iones puede estar constituido, por ejemplo, por un lecho mixto, constituido por resinas intercambiadoras de aniones y por resinas intercambiadoras de cationes, que está limitado, por el lado del cátodo, por medio de una membrana intercambiadora de cationes y, por el lado del ánodo, por medio de una membrana intercambiadora de aniones. Las empaquetaduras son atravesadas por la corriente del diluato a ser empobrecida. Las membranas intercambiadoras de iones se encuentran en contacto con la corriente del concentrado sobre el lado opuesto al lecho intercambiador de iones, que se encuentra en contacto, al mismo tiempo, con los electrodos, entre los cuales se establece el campo eléctrico. Esta variante ofrece la posibilidad de establecer alternativamente varias cámaras para el diluato y para el concentrado para posibilitar, con la misma superficie de los electrodos, un mayor caudal
volumétrico.

Según otra variante, las resinas intercambiadoras de cationes y las resinas intercambiadoras de aniones son recorridas por el diluato en dos cámaras separadas. En este caso, la empaquetadura de la resina intercambiadora de cationes está separada, por un lado de la membrana intercambiadora de cationes, de la corriente del concentrado y, por el otro lado de una denominada membrana bipolar, de la empaquetadura intercambiadora de aniones. Sobre la membrana bipolar se liberan protones por el lado de la empaquetadura de la resina intercambiadora de cationes y se liberan iones hidroxilo por el lado de la empaquetadura de la resina intercambiadora de aniones. La empaquetadura de resinas intercambiadoras de aniones está separada de la corriente del concentrado, por su parte, por una membrana intercambiadora de aniones.

Preferentemente la corriente del concentrado barre los electrodos de la pila de electrodesionización. Cuando existan componentes de la corriente del concentrado, que sean sensibles frente a las reacciones en los electrodos, podrán apantallarse los electrodos, por ejemplo, por medio de una simple membrana selectiva a los iones, de manera que puedan presentarse componentes inestables desde el punto de vista anódico o bien catódico en la corriente del concentrado. De este modo podrán añadirse, por ejemplo, glicoles como protectores contra la congelación. El medio de refrigeración puede contener, también, inhibidores adicionales de la corrosión, tales como, por ejemplo, los ésteres del ácido orto-silícico, descritos en la solicitud de patente DE-A 100 63 951. Los ésteres del ácido orto-silícico tienen, preferentemente, cuatro substituyentes de alcoholato iguales, de la forma tetra(alcoholato)silano. Ejemplos típicos de ésteres adecuados del ácido silícico son los tetraalcoxisilanos puros, tales como el tetrametoxisilano, el tetraetoxisilano, el tetra(n-propoxi)silano, el tetra(iso-propoxi)silano, el tetra(n-butoxi)silano, el tetra(terc.-butoxi)silano, el tetra(2-etilbutoxi)silano, el tetra(2-etilhexoxi)silano o el tetra[2-[2-(2-metoxietoxi)etoxi]etoxi]silano. Las substancias citadas pueden ser adquiridas en el comercio o pueden fabricarse mediante la simple transesterificación de un equivalente de tetrametoxisilano con cuatro equivalentes del alcohol de cadena larga correspondiente o del fenol mediante eliminación por destilación del metanol.

Como membranas intercambiadoras de cationes son adecuadas especialmente las membranas perfluoradas, tal como por ejemplo Nafion® 117, que es fabricada por la firma DuPont. El agua, que se difunde a través de las membranas, se descompone en hidrógeno y en oxígeno mediante la aplicación de una tensión eléctrica en los electrodos desprendedores de gases. Según otra variante, pueden emplearse también electrodos de difusión de gases, que convierten el hidrógeno, aportado por el lado anódico, para dar protones y que reducen el oxígeno, en el lado catódico, para dar agua. En una variante de este tipo la unidad electrodos/membrana puede formar frontera directa con la corriente del diluato.

La presente invención se explicará detalladamente a continuación con referencia a los ejemplos de realización representados en los dibujos adjuntos.

En los dibujos:

la figura 1 muestra una representación esquemática de un primer ejemplo de realización de un agregado según la invención de pilas de combustible con un circuito de refrigeración, en el cual se ha dispuesto una pila de electrodesionización;

la figura 2 muestra una representación detallada de la pila de electrodesionización de la figura 1, en la que el intercambiador de iones se ha configurado como empaquetadura de lecho mixto;

la figura 3 muestra una variante de la figura 2, en la que el intercambiador de iones presenta cámaras individuales para las resinas intercambiadoras de aniones y para las resinas intercambiadoras de cationes;

la figura 4 muestra una cuarta variante de la figura 2, en la que se ha previsto una unidad membrana-electrodos; y

la figura 5 muestra una representación esquemática de un segundo ejemplo de realización de un agregado, según la invención, de pilas de combustible, en el que la corriente del concentrado forma un circuito de refrigeración secundario.

En la figura 1 se ha representado, esquemáticamente, un agregado según la invención de pila de combustible 10. El agregado de pila de combustible 10 abarca un apilado de pilas de combustible 11, que presenta conductos de alimentación para el combustible 12, por ejemplo hidrógeno gaseoso, y conductos de alimentación para el comburente 13, por ejemplo aire u oxígeno. Cuando se alimenten substancias gaseosas, se humedecerá al menos uno de los gases alimentados, como paso previo a su introducción en el apilado de pilas de combustible 11, para impedir un resecado de las membranas polímeras. Los productos de la reacción pueden abandonar el apilado de las pilas de combustible 11 a través de conductos de descarga 14, 15. Cuando la pila de combustible se haga trabajar con hidrógeno puro y con oxígeno puro, se formará agua como producto de la reacción, que puede emplearse, en parte, para humedecer los gases afluyentes a través de los conductos 12 y 13. En el caso de la variante, representada en la figura 5, con circuito de refrigeración secundario, podrá emplearse también otra parte del agua formada para compensar las pérdidas de agua producidas en el circuito de refrigeración secundario, tal como se ha descrito detalladamente más adelante. La corriente, generada por el apilado de las pilas de combustible 11, puede conducirse a través de conductos colectores 16, 17 hasta las clemas de colección positivas, respectivamente negativas, 18, 19.

El agregado de pilas de combustible 10 presenta un primer circuito de refrigeración, que se ha designado, en su conjunto, con el número de referencia 20. Como agente de refrigeración puede emplearse, por ejemplo, agua, que puede contener, según el campo de aplicación, otros productos auxiliares, tales como por ejemplo agentes protectores contra la congelación o inhibidores de la corrosión. En el circuito de refrigeración se ha dispuesto una bomba de recirculación 21, que provoca el desplazamiento del medio de refrigeración. El medio de refrigeración es transportado a través de un intercambiador de calor 22, que está en contacto térmico por ejemplo con el aire ambiente. Sin embargo, puede realizarse también un contacto térmico con el segundo circuito de refrigeración, como se ha descrito en relación con la figura 5. Aguas abajo del intercambiador de calor 22 se ha dispuesto una pila de electrodesionización 23 en el agregado de pilas de combustible según la invención, que reduce la concentración en iones en el circuito del medio de refrigeración 20. La pila de electrodesionización 23 puede hacerse trabajar de manera intermitente. Según la invención, se ha dispuesto en el circuito de refrigeración 20 un sensor de conductibilidad 24, que conecta, a través de un conmutador 25, una corriente continua, suministrada por una fuente de tensión 26, a los electrodos de la pila de electrodesionización.

El medio de refrigeración del circuito de refrigeración 20 fluye como la denominada corriente del diluato 27 a través de la pila de electrodesionización 23. Los iones se empobrecen en la corriente del diluato 27 y se enriquecen en una corriente del concentrado 28, que se hace pasar igualmente a través de la pila 23. Una ventaja especial de la pila de electrodesionización consiste en que durante el funcionamiento tiene lugar, simultáneamente con la desionización del diluato, una regeneración del intercambiador de iones dispuesto preferentemente en la pila. Se evita un agotamiento del intercambiador de iones, como el que se produce, por ejemplo, en el procedimiento descrito en la publicación WO 00/17951, mediante el empleo previsto, según la invención, de una pila de electrodesionización para la desionización. El coste energético, necesario para la eliminación de las sales y para la regeneración, es relativamente pequeño de tal manera, que la pila puede hacerse trabajar ventajosamente también de manera continua. De acuerdo con la conductibilidad inicial del medio de refrigeración se alcanzarán conductibilidades finales por debajo de 1 \muS/cm incluso hasta por debajo de 0,1 \muS/cm con una potencia menor que 1 vatio por litro de solución (con fines comparativos debe indicarse que la conductibilidad residual mínima alcanzable en agua pura en equilibrio de disociación es aproximadamente de 0,05 \muS/cm).

En el procedimiento según la invención pueden emplearse las pilas de electrodesionización más diversas, en sí conocidas. La forma del funcionamiento de una pila de electrodesionización y los ejemplos típicos de realización de tales pilas se describirán brevemente a continuación bajo los números de referencia de las figuras 2 hasta 4.

En principio, una pila de electrodesionización está constituida por un apilado de membranas, en el que se han dispuesto, alternativamente, membranas intercambiadoras de iones permeables a los iones y permeables a los cationes. Entre las membranas se forman canales paralelos de flujo por medio de distanciadores. Uno de cada dos canales está relleno con resina intercambiadora de iones con empaquetadura densa. A través de las empaquetaduras de los intercambiadores de iones fluye el diluato, a ser empobrecido, mientras que, a través de los canales situados entremedias, se conduce el concentrado, en el cual se enriquecen los iones retirados del diluato. El apilado de membranas está limitado por un par de electrodos, a través de los cuales se aplica transversalmente un campo de tensión continua.

En la forma de realización, representada en la figura 2, se hace pasar el diluato 27 a través de varios canales 29, 30, que están cargados, respectivamente, con un lecho mixto, constituido por resinas intercambiadoras de aniones y por resinas intercambiadoras de cationes. El apilado de las membranas está limitado por un cátodo 31 y por un ánodo 32. Las empaquetaduras intercambiadoras de iones están limitadas, por el lado catiónico, por medio de una membrana intercambiadora de cationes 33, 34 y, por el lado anódico, por una membrana intercambiadora de aniones 35, 36. Entre los canales individuales para el diluato 29, 30 se hace pasar una corriente del concentrado 28. Bajo el efecto del campo eléctrico se transfieren los iones, a través de la resina intercambiadora de iones y de las membranas, desde el canal del diluato hasta el canal del concentrado. Mediante la construcción alternante de canales del diluato y de canales de concentrado es posible alcanzar, con superficies dadas de los electrodos, un mayor caudal en volumen. En la zona de entrada 37, 38 del diluato en los canales 29, 30 se transfieren los cationes, a través de la membrana permeable a los cationes 33, 34, y los aniones, a través de la membrana permeable a los aniones 35, 36, hasta el canal del concentrado 28. En la zona de salida 39, 40 se produce, por el contrario, en mayor medida la disociación del agua, transformando los protones y los iones hidroxilo formados al intercambiador de iones en la forma H^{+} o bien en la forma OH^{-}. Los iones, liberados en la zona de la entrada, son transferidos, a través de la superficie de la resina, de tal manera que se garantiza, simultáneamente con la desionización, una regeneración de la resina intercambiadora de iones.

En la variante, representada en la figura 3, de la pila de electrodesionización 23, no existe un lecho mixto, en contra de lo que ocurre en el caso de la variante de la figura 2, sino que el medio de refrigeración para la pila de combustible se conduce como diluato 27, en primer lugar a través de una empaquetadura de resina intercambiadora de cationes 41 y, a continuación, a través de una empaquetadura de resina intercambiadora de aniones 42. En el ejemplo representado, las empaquetaduras 41 y 42 se han configurado como doble capa y están separadas entre sí por medio de una membrana denominada bipolar 43. Sobre la membrana bipolar 43 se liberan protones por el lado de la empaquetadura de la resina intercambiadora de cationes 41 y se liberan iones hidroxilo por el lado de la empaquetadura de resina intercambiadora de aniones 42. La empaquetadura de resina intercambiadora de cationes 41 está limitada, hacia el cátodo 44, por medio de una membrana permeable a los cationes 45, mientras que la empaquetadura de resina intercambiadora de aniones 42 está limitada, hacia el ánodo 46, por medio de una membrana permeable a los aniones 47. La doble capa de resina es recorrida a continuación únicamente sobre su lado superior y sobre su lado inferior por el concentrado 28.

En el ejemplo representado pueden apantallarse los electrodos por medio de membranas adecuadas frente a la solución del concentrado de tal manera, que pueden presentarse, en la corriente del concentrado, componentes inestables desde el punto de vista anódico o bien catódico. El cátodo puede apantallarse por ejemplo por medio de una membrana permeable a los aniones y el ánodo puede apantallarse por una membrana permeable a los cationes. El procedimiento según la invención y el dispositivo según la invención son adecuados, por lo tanto, especialmente para la desionización de agentes de refrigeración de pilas de combustible, que tengan que combinarse con agentes protectores contra la congelación debido a su campo de aplicación. De este modo la invención es especialmente adecuada para el empleo en el sector del automóvil, puesto que puede emplearse como medio de refrigeración, por ejemplo, la mezcla de agua/glicol.

El agua, que se difunde a través de la membrana, se descompone en hidrógeno y respectivamente en oxígeno mediante la aplicación de una tensión eléctrica sobre los electrodos desprendedores de gases.

También en el ejemplo de realización de la figura 4 se utilizan nuevamente una empaquetadura intercambiadora de cationes 48 y una empaquetadura intercambiadora de aniones 49 independientes. Los electrodos se han configurado en forma de unidad membrana/electrodos. De este modo, el ánodo 50 yace directamente sobre la empaquetadura intercambiadora de cationes 48 con una membrana 51 permeable a los cationes interpuesta, mientras que el cátodo 52 yace sobre la empaquetadura intercambiadora de aniones 49 con una membrana permeable a los aniones 53. La corriente del concentrado 28 se conduce a través de un canal comprendido entre las empaquetaduras 48 y 49 y está limitado por una membrana permeable a los cationes 54 o bien por una membrana permeable a los aniones 55.

Los electrodos pueden configurarse como electrodos de difusión de gases.

Finalmente, la figura 5 muestra una variante del agregado de pilas de combustible 10 de la figura 1, en el que la corriente del concentrado 28 sirve como circuito de refrigeración secundario 56. Los componentes, que han sido descritos ya en relación con las variantes de la figura 1, se han designado con los mismos números de referencia y no se explicarán ya aquí. La corriente del concentrado 28 absorbe calor de la corriente de destilado 27 en el intercambiador de calor 22. La corriente del diluato refrigerada 27 se conduce hasta la pila de electrodesionización 23. La corriente del concentrado calentada se conduce, en primer lugar, a través de un intercambiador de calor principal 57 y, tras refrigeración, se conduce igualmente a través de la pila de electrodesionización. En el circuito de refrigeración secundario 56 se ha dispuesto una bomba transportadora 58. En caso necesario pueden reemplazarse las pérdidas de agua en el circuito de refrigeración secundario 56 por medio de un conducto 59. Cuando la pila de combustible sea alimentada con hidrógeno y con oxígeno puros, una parte del agua formada como producto de la reacción procedente de los conductos 14, 15 podrá alimentarse, a través del conducto 59, en el circuito de refrigeración secundario 56.

Claims (9)

1. Procedimiento para la desionización de un medio de refrigeración que circula a través de un primer circuito de refrigeración de una pila de combustible, desionizándose electroquímicamente de manera intermitente el medio de refrigeración, midiéndose la conductibilidad del medio de refrigeración y aplicándose tensión sobre los electrodos de una pila electroquímica dispuesta en el primer circuito de refrigeración tan pronto como se registre un aumento de la conductibilidad del medio de refrigeración.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, en el caso de la desionización del medio de refrigeración como corriente del diluato se conduce a través de una pila de electrodesionización.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la corriente del diluato se refrigera como paso previo a la desionización.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se refrigera una corriente del concentrado de la pila de electrodesionización en un segundo circuito de refrigeración y, a continuación, se emplea para la refrigeración de la corriente del diluato.

5. Agregado de pilas de combustible (10) con al menos una pila de combustible (11) y con un primer circuito de refrigeración (20) para pila de combustible, caracterizado porque se ha dispuesto en el circuito de refrigeración (20), al menos, una pila de electrodesionización (23), que está recorrida por una corriente del diluato (27), que sirve como medio de refrigeración, y por una corriente del concentrado (28), estando dispuesto un sensor de la conductibilidad (24) en el circuito de refrigeración, que contacta a través de un conmutador (25) una tensión continua, suministrada por una fuente de tensión (26), sobre los electrodos de la pila de electrodesionización (23).

6. Agregado de pilas de combustible (10) según la reivindicación 5, caracterizado porque la corriente del concentrado (28) se conduce a través de un segundo circuito de refrigeración (56), estando dispuesto aguas arriba de la pila de electrodesionización (23) un intercambiador de calor (22), que está acoplado térmicamente con el primer circuito de refrigeración y con el segundo circuito de refrigeración (20, 56).

7. Agregado de pilas de combustible según una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque la pila de electrodesionización (23) comprende un lecho mixto (29, 30), atravesado por la corriente del diluato (27), constituido por resinas intercambiadoras de aniones y por resinas intercambiadoras de cationes.

8. Agregado de pilas de combustible según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la pila de electrodesionización comprende una primera cámara, recorrida por la corriente del diluato (27), con una resina intercambiadora de cationes (41; 48) y una segunda cámara con una resina intercambiadora de aniones (42; 49).

9. Agregado de pilas de combustibles según la reivindicación 8, caracterizado porque se ha dispuesto una membrana bipolar (43) entre la primera cámara y la segunda cámara.