ES2282321T3 - Disposicion de pilas de combustible. - Google Patents
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Abstract
Disposición de pilas de combustible con pilas de combustible (12) dispuestas en forma de una columna (10; 110; 210; 310; 410; 510) de dichas pilas, las cuales contienen cada una de ellas un ánodo (1), un cátodo (2) y una matriz de electrolito (3) dispuesta entre ambos, con una entrada anódica (13; 313; 413; 513) para alimentar gas combustible nuevo a los ánodos (1) y una salida anódica (14; 114; 214; 314; 414; 514) para evacuar gas combustible gastado de los ánodos (1), con una entrada catódica (15; 315; 415; 515) para alimentar gas catódico nuevo a los cátodos (2) y una salida catódica (16; 316; 416; 516) para evacuar gas catódico gastado de los cátodos (2), y con un dispositivo de calentamiento eléctrico (20; 120; 220; 320; 420; 520) para calentar el gas de entrada catódico, caracterizada porque el dispositivo de calentamiento eléctrico (20; 120; 220; 320; 420; 520) está formado por una estructura de un material eléctricamente conductor que es recorrida por el gas a calentar y que está provista de terminales eléctricos (22, 23) para la conexión de una alimentación de corriente, porque la salida anódica (314; 414; 514) para alimentar al menos una parte del gas combustible gastado a los cátodos (2) de las pilas de combustible (12) está unida con la entrada catódica (315; 415; 515) a través de una vía de conducción de gas (340; 440; 540), porque el dispositivo de calentamiento eléctrico (20; 120; 220; 320; 420; 520) está dispuesto en la vía de conducción de gas (340; 440; 540) después de la salida anódica (314; 414; 514) y antes de la entrada catódica (315; 415; 515), y porque el dispositivo de calentamiento eléctrico (20; 120; 220; 320; 420; 520) está provisto de un revestimiento catalítico aplicado sobre la estructura de espuma para la combustión catalítica de componentes combustibles del gas de escape anódico.
Description
Disposición de pilas de combustible.
La invención concierne a una disposición de
pilas de combustible según el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conocen disposiciones de pilas de combustible
con pilas de combustible dispuestas en forma de una columna de
dichas pilas, en donde las pilas de combustible contienen cada una
de ellas un ánodo, un cátodo y una matriz de electrolito dispuesta
entre ellos. La disposición de pilas de combustible está provista de
una entrada anódica para alimentar gas combustible nuevo a los
ánodos y de una salida anódica para evacuar gas combustible gastado
de los ánodos, así como de una entrada catódica para alimentar gas
catódico nuevo a los cátodos y de una salida catódica para evacuar
gas catódico gastado de los cátodos. Un dispositivo de calentamiento
eléctrico sirve para calentar el gas de entrada catódico, por
ejemplo para poner en marcha la disposición de pilas de
combustible.
Asimismo, se conocen disposiciones de pilas de
combustible de esta clase en la que una o varias columnas de pilas
de combustible están dispuestas en una carcasa de protección
térmicamente aislante que encierra las vías de flujo del gas
catódico y del gas combustible, estando acoplados entre sí la
columna o las columnas de pilas de combustible y el dispositivo de
calentamiento eléctrico y estando estos componentes dispuestos en
forma agrupada dentro de la carcasa de protección térmicamente
aislante.
Se conoce también en disposiciones de pilas de
combustible de la técnica anterior el que, pospuesto a la salida
anódica de las pilas de combustible, esté previsto un dispositivo de
combustión catalítica para quemar posteriormente componentes
residuales combustibles del gas combustible gastado que abandona las
salidas anódicas.
El documento WO 97 02613 A revela una
disposición de pilas de combustible según el estado de la
técnica.
El cometido de la invención consiste en crear
una disposición de pilas de combustible mejorada. Este problema se
resuelve con la disposición de pilas de combustible indicada en la
reivindicación 1.
Perfeccionamientos ventajosos de la disposición
de pilas de combustible según la invención están caracterizados en
las reivindicaciones subordinadas.
Mediante la invención se crea una disposición de
pilas de combustible con pilas de combustible dispuestas en forma
de una columna de estas pilas, en la que las pilas de combustible
contienen cada una de ellas un ánodo, un cátodo y una matriz de
electrolito dispuesta entre ellos. Asimismo, la disposición de pilas
de combustible dispone de una entrada anódica para la alimentación
de gas combustible nuevo a los ánodos y una salida anódica para la
evacuación de gas combustible gastado de los ánodos. Para alimentar
gas catódico nuevo a los cátodos está prevista una entrada catódica
y para evacuar gas catódico gastado de los cátodos sirve una salida
catódica. Por último, está previsto un dispositivo de calentamiento
eléctrico para calentar el gas de entrada catódico. Según la
invención, está previsto que el dispositivo de calentamiento
eléctrico esté formado por una estructura de un material de espuma
eléctricamente conductor que es recorrida por el gas a calentar y
que está provista de terminales eléctricos para la conexión de una
alimentación de corriente.
Según una forma de realización preferida de la
invención, la estructura de espuma del dispositivo de calentamiento
eléctrico consiste en acero fino, preferiblemente FeCrAlY, acero o
una cerámica conductiva.
Según una forma de realización especialmente
ventajosa de la invención, el dispositivo de calentamiento está
constituido por varios segmentos individuales que están provistos de
respectivos terminales eléctricos y que son recorridos por el gas
que se ha de calentar.
Según un perfeccionamiento ventajoso de esto,
los segmentos del dispositivo de calentamiento están dispuestos en
sitios diferentes dentro de la corriente de gas que se ha de
calentar.
Según un perfeccionamiento ventajoso de esto,
los segmentos del dispositivo de calentamiento presentan respectivos
terminales eléctricamente separados uno de otro que pueden unirse
discrecionalmente, por separado uno de otro, con la alimentación de
corriente.
Preferiblemente, el dispositivo de calentamiento
eléctrico está dispuesto en la corriente de gas antes de la entrada
catódica para calentar el gas catódico que se ha de alimentar a los
cátodos de las pilas de combustible.
Según un perfeccionamiento ventajoso de esto, la
salida anódica para alimentar al menos una parte del gas
combustible gastado a los cátodos está unida con la entrada catódica
a través de una vía de conducción de gas, y el dispositivo de
calentamiento eléctrico está dispuesto en la vía de conducción de
gas después de la salida anódica y antes de la entrada
catódica.
Esto se ha perfeccionado preferiblemente
haciendo que en la vía de conducción de gas entre la salida anódica
y la entrada catódica esté prevista una cámara mezcladora en la que
se agregue gas catódico a la corriente del gas combustible gastado
que abandona la salida anódica antes de su alimentación a la entrada
catódica, y que el dispositivo de calentamiento eléctrico junto con
la cámara mezcladora esté dispuesto en la corriente de gas entre la
salida anódica y la entrada catódica.
Según una forma de realización de la invención,
el dispositivo de calentamiento eléctrico está dispuesto
inmediatamente delante de la entrada catódica.
Según un perfeccionamiento especialmente
ventajoso de esto, la estructura de espuma del dispositivo de
calentamiento eléctrico ocupa sustancialmente toda la sección
transversal de las entradas catódicas de todas las pilas de
combustible en la columna de éstas.
Según una forma de realización alternativa, se
ha previsto que el dispositivo de calentamiento eléctrico esté
dispuesto en la salida de la cámara mezcladora.
Según otra forma de realización ventajosa de la
invención, se ha previsto que el dispositivo de calentamiento
eléctrico esté previsto formando parte integrante de la cámara
mezcladora.
En la forma de realización últimamente citada
puede estar previsto preferiblemente que la estructura de espuma
del dispositivo de calentamiento eléctrico esté dispuesta
directamente en la salida anódica, ocupe sustancialmente toda la
sección transversal de las salidas anódicas de todas las pilas de
combustible en la columna de éstas y forme al mismo tiempo al menos
una parte del volumen de mezclado de la cámara mezcladora.
Preferiblemente, en la forma de realización
últimamente citada se ha previsto que la corriente de gas anódico
gastado que abandona las salidas anódicas de las pilas de
combustible entre en el volumen de mezclado de la cámara mezcladora
desde una primera dirección y que la corriente del gas catódico
agregado entre en el volumen de mezclado de la cámara mezcladora
desde una segunda dirección, y que las corrientes mezcladas de gas
anódico gastado y gas catódico salgan del volumen de mezclado de la
cámara mezcladora en una tercera dirección.
Según una forma de realización preferida de la
disposición de pilas de combustible conforme a la invención, se ha
previsto que uno o varios primeros segmentos de entre los segmentos
individuales anteriormente citados del dispositivo de calentamiento
eléctrico estén dispuestos en la corriente del gas catódico
alimentado a la cámara mezcladora y que uno o varios segundos
segmentos de entre los segmentos individuales del dispositivo de
calentamiento eléctrico estén dispuestos en la corriente del gas
anódico gastado que abandona las salidas anódicas, siendo
recorridos los segundos segmentos por solamente la corriente del gas
anódico gastado o bien siendo recorridos conjuntamente por la
corriente del gas anódico gastado y el gas catódico agregado.
Según un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, los distintos segmentos del dispositivo de calentamiento
eléctrico están formados por placas dispuestas paralelas una a otra
y consistentes en el material de espuma eléctricamente
conductor.
Según una forma de realización especialmente
ventajosa de la invención, se ha previsto que una o varias columnas
de pilas de combustible estén dispuestas en una carcasa térmicamente
aislante que encierra las vías de flujo de gas catódico y gas
combustible, estando acoplados entre sí la columna o las columnas de
pilas de combustible y el dispositivo de calentamiento eléctrico y
estando dispuestos estos componentes en forma agrupada dentro de la
carcasa de protección térmicamente aislante.
Según un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, se ha previsto que, pospuesto a la salida anódica de las
pilas de combustible, esté previsto un dispositivo de combustión
catalítica para quemar posteriormente componentes residuales
combustibles del gas combustible gastado que abandona las salidas
anódicas.
Según otro aspecto de la invención, se ha
previsto que el dispositivo de combustión catalítica esté formado
por un revestimiento catalítico aplicado sobre la estructura de
espuma del dispositivo de calentamiento eléctrico.
En lo que sigue se explican ejemplos de
realización de la invención haciendo referencia al dibujo.
Muestran:
La figura 1, una vista de despiece en
perspectiva esquematizada de una disposición de pilas de combustible
con pilas de combustible dispuestas en forma de una columna,
estando representadas solamente, con fines de una mayor claridad,
unas pocas pilas de combustible contenidas en la columna de estas
pilas;
La figura 2, en forma esquematizada y a mayor
escala, un dispositivo de calentamiento eléctrico según un ejemplo
de realización de la invención;
La figura 3, en una vista esquematizada, un
dispositivo de calentamiento eléctrico según otro ejemplo de
realización de la invención;
La figura 4, en una vista esquematizada, un
dispositivo de calentamiento eléctrico según otro ejemplo más de
realización de la invención; y
Las figuras 5, 6 y 7, en vista en planta,
respectivas representaciones esquematizadas de disposiciones de
pilas de combustible según otros tres ejemplos de realización de la
invención, estando dispuesta una columna de pilas de combustible,
en cada uno de los ejemplos de realización, dentro de una carcasa de
protección térmicamente
aislante.
aislante.
En la figura 1, que muestra en general una vista
de despiece en perspectiva esquematizado de una disposición de
pilas de combustible, el símbolo de referencia 10 significa una
columna de pilas de combustible que está constituida por una
pluralidad de pilas de combustible 12 que contienen cada una de
ellas un ánodo 1, un cátodo 2 y una matriz de electrolito 3
dispuesta entre ambos. Las pilas de combustible contiguas 12 están
separadas una de otra por placas bipolares 4 que sirven para
conducir las corrientes de un gas combustible B y un gas catódico o
gas de oxidación O, por separado una de otra, a través del ánodo 1 y
a través del cátodo 2, respectivamente, de pilas de combustible
contiguas. El ánodo 1 y el cátodo 2 de pilas de combustible
contiguas están en este caso separadas una de otra, en cuanto al
gas, por medio de las placas bipolares 4 y, no obstante, están al
mismo tiempo en contacto eléctrico a través de las placas bipolares
4 o a través de colectores de corriente contenidos en éstas. La
columna 10 de pilas de combustible, que contiene un gran número de
tales pilas de combustible 12, pero de las cuales solamente se han
representado unas pocas en la figura con fines de una mayor
claridad, está afianzada por medio de tirantes 5 que cooperan con
placas extremas 6, 7 dispuestas en los extremos de la columna de
pilas de combustible.
En una entrada anódica 13 se alimenta gas
combustible nuevo a los ánodos 1 de las pilas de combustible 12 y
en una salida anódica 14 se evacua gas combustible gastado de los
ánodos 1. De manera correspondiente, en una entrada catódica 15 se
alimenta gas combustible nuevo a los cátodos 2 de las pilas de
combustible 12 y en una salida catódica 16 se evacua gas catódico
gastado de los cátodos 2.
En los ejemplos de realización representados en
las figuras 5 a 7 está dispuesta una respectiva columna 310; 410;
510 de pilas de combustible en una carcasa de protección 350; 450;
550 que aísla térmicamente la columna 310; 410; 510 de pilas de
combustible con respecto al medio ambiente y que encierra o define
vías de flujo para gas combustible y gas catódico. En estos
ejemplos de realización se hace circular por medio de un dispositivo
de soplante 360; 460; 560 una corriente del gas catódico dentro de
la carcasa de protección 350; 450; 550, experimentando la corriente
de gas catódico que sale por la salida catódica 316; 416; 516 de la
columna 310; 410; 510 de pilas de combustible y que vuelve a entrar
en ésta por la entrada catódica 315; 415; 515, una adición de la
corriente del gas combustible quemado evacuada por la salida anódica
314; 414; 514. Se alimenta el gas combustible a la columna 310;
410; 510 de pilas de combustible por una entrada anódica 313; 413,
513 que está sellada con respecto al interior de la carcasa de
protección 350; 450; 550. Una disposición de pilas de combustible
de esta clase alojada en una carcasa de protección térmicamente
aislante que encierra las corrientes de gas combustible y gas
catódico se denomina "módulo caliente".
Asimismo, en las figuras 5, 6 y 7 se muestra un
dispositivo de calentamiento eléctrico 320; 420; 520 que sirve para
calentar la corriente de gas catódico y/o gas combustible.
La figura 2 muestra en forma muy general un
dispositivo de calentamiento eléctrico 20 de esta clase que está
formado por una estructura de un material de espuma eléctricamente
conductor. Este material de espuma puede consistir en acero fino,
especialmente FeCrAlY, acero o una cerámica conductiva u otro
material eléctricamente conductor adecuado. La estructura de espuma
puede fabricarse por medio de un proceso de colada ligado a un
espumado del material, tal como es en sí conocido en el estado de la
técnica.
La estructura del material eléctricamente
conductor que forma el dispositivo de calentamiento 20 está provista
de terminales eléctricos 22, 23 que se pueden unir con una
alimentación de corriente para alimentar la corriente eléctrica
necesaria al dispositivo de calentamiento eléctrico 20.
Como muestran las figuras 3 y 4, en los dos
ejemplos de realización aquí ilustrados el dispositivo de
calentamiento eléctrico 120; 220 consta de varios segmentos
individuales 124a, 124b; 224a, 224b que están provistos de
respectivos terminales eléctricos (no representado expresamente) y
que son recorridos por el gas a calentar, concretamente por el gas
combustible gastado entregado por la salida anódica 114; 214 y una
corriente del gas catódico agregada en una entrada de mezclado 135;
235. Los segmentos 124a; 224a que forman primeros segmentos
recorridos por la corriente de gas catódico y los segmentos 124b;
224b que forman segundos segmentos recorridos por la corriente del
gas combustible gastado que viene de la salida anódica 114; 214 (así
como eventualmente también por el gas catódico agregado), están
dispuestos en sitios diferentes dentro de la corriente de gas que se
ha de calentar. Como se ha insinuado, los respectivos segmentos
124a, 224a; 124b, 224b presentan respectivos terminales
eléctricamente separados uno de otro que pueden unirse
discrecionalmente, por separado uno de otro, con la alimentación de
corriente (no mostrada).
En los dos ejemplos de realización representados
en la figura 3 y en la figura 4 los segmentos 124a, 124b; 224a,
224b del dispositivo de calentamiento eléctrico 120; 220 están
formados por placas que consisten en el material de espuma
eléctricamente conductor. En el ejemplo de realización de la figura
3 dos primeros segmentos 124a en forma de tales placas están
dispuestos paralelos uno a otro y en el ejemplo de realización de la
figura 4 están dispuestos tres segundos segmentos 224b en forma de
tales placas paralelas.
\newpage
En el ejemplo de realización mostrado en la
figura 3 toda la corriente de gas constituida por el gas combustible
gastado entregado por la salida anódica 114 y el gas catódico
alimentado por la entrada de mezclado 135 son conducidos a través
del segundo segmento 124b, mientras que en el ejemplo de realización
mostrado en la figura 4 se efectúa un mezclado de las dos
corrientes de gas citadas distribuidas entre la pluralidad de los
segundos segmentos
224b.
224b.
Como se desprende de las figuras 5, 6 y 7 ya
comentadas anteriormente, el dispositivo de calentamiento eléctrico
320; 420; 520 está previsto en general en la corriente de gas
delante de la entrada catódica 315; 415; 515 para calentar el gas
catódico a alimentar a los cátodos de las pilas de combustible,
mezclado con el gas combustible gastado entregado por la salida
anódica 314; 414; 514. Por tanto, el dispositivo de calentamiento
eléctrico 320; 420; 520 está colocado generalmente en una vía de
conducción de gas 340; 440; 540 encerrada o definida por las
carcasas de protección térmicamente aislantes 350; 450; 550 después
de la salida anódica 314; 414, 514 y antes de la entrada catódica
315; 415; 515.
Asimismo, en la vía de conducción de gas citada
340; 440; 540 entre la salida anódica 314; 414; 514 y la entrada
catódica 315; 415; 515 está prevista una cámara mezcladora 330; 430;
530 en la que se agrega a la corriente circulante del gas catódico
antes de la alimentación a la entrada catódica 315; 415; 515 la
corriente del gas combustible gastado que abandona la salida
anódica 314; 414, 514. El dispositivo de calentamiento eléctrico
320; 420; 520 está dispuesto muy generalmente de alguna manera junto
con la cámara mezcladora 330; 430; 530 en la corriente de gas entre
la salida anódica 314; 414; 514 y la entrada catódica 315; 415;
515.
En el ejemplo de realización representado en la
figura 5 el dispositivo de calentamiento eléctrico 320 está
dispuesto inmediatamente delante de la entrada catódica 315,
ocupando la estructura de espuma del dispositivo de calentamiento
eléctrico 320 sustancialmente toda la sección transversal de la
entrada catódica 315 de todas las pilas de combustible de la
columna 310 de estas pilas.
Por el contrario, en el ejemplo de realización
representado en la figura 6 el dispositivo de calentamiento
eléctrico 420 está dispuesto a continuación de la salida de la
cámara mezcladora 430.
En el ejemplo de realización representado en la
figura 7 el dispositivo de calentamiento eléctrico 520 está
previsto como parte integrante de la cámara mezcladora 530, es decir
que el dispositivo de calentamiento eléctrico 520 y la cámara
mezcladora 530 están previstos combinados en forma de un componente
común.
Volviendo otra vez a las figuras 3 y 4, que
pueden considerarse como formas de realización de tales
combinaciones de cámara mezcladora y dispositivo de calentamiento
eléctrico, puede apreciarse que la estructura de espuma del
dispositivo de calentamiento eléctrico, aquí provisto en conjunto de
los símbolos de referencia 120 y 220, respectivamente, está
dispuesta en esencia directamente en la salida anódica, aquí
provista de los símbolos de referencia 114 y 214, respectivamente,
ocupa sustancialmente toda la sección transversal de la salida
anódica 114; 214 de todas las pilas de combustible de la columna de
estas pilas y forma al mismo tiempo al menos una parte del volumen
de mezclado de la cámara mezcladora 130; 230, concretamente en forma
de los segundos segmentos 124b; 224b del dispositivo de
calentamiento eléctrico 120; 220.
Asimismo, puede apreciarse en las figuras 3 y 4
que la corriente de gas anódico gastado que abandona las salidas
anódicas 114; 214 de la columna de pilas de combustible entra en el
volumen de mezclado de la cámara mezcladora 130; 230 desde una
primera dirección y que la corriente del gas catódico mezclado con
el gas anódico gastado entra en el volumen de mezclado de la cámara
mezcladora 130; 230 desde una segunda dirección proveniente de la
entrada de mezclado 135; 235. Las corrientes mezcladas de gas
anódico gastado y gas catódico abandonan el volumen de mezclado de
la cámara mezcladora 130; 230 en una tercera dirección, para ser
alimentadas desde allí a la entrada catódica (no representada) de
la disposición de pilas de combustible.
Mediante un revestimiento catalítico aplicado
sobre la estructura de espuma del dispositivo de calentamiento
eléctrico 120; 220; 320; 420; 520 se forma un dispositivo de
combustión catalítica con el cual se efectúa una combustión
posterior de componentes residuales combustibles del gas combustible
gastado que abandona la salida anódica 114; 214; 314; 414; 514. En
los ejemplos de realización del dispositivo de calentamiento
eléctrico 120; 220 que se representa en las figuras 3 y 4 es
necesario prever un revestimiento catalítico de esta clase tan sólo
sobre los segundos segmentos 124b y 224b, respectivamente,
recorridos por el gas combustible gastado, pero no sobre los
primeros segmentos 124a; 224a, los cuales son recorridos solamente
por la corriente circulante del gas catódico, pero no por el gas
anódico.
Por tanto, el dispositivo de calentamiento
eléctrico provisto de esta manera de un revestimiento catalítico
funciona como un dispositivo de calentamiento eléctrico para poner
en marcha la disposición de pilas de combustible y también como un
dispositivo de combustión catalítica para quemar posteriormente los
gases de escape del lado del ánodo y funciona, además, como un
mezclador estático para mezclar las corrientes de gas de escape
anódico y gas
catódico.
catódico.
\newpage
- 1
- Ánodo
- 2
- Cátodo
- 3
- Matriz de electrolito
- 4
- Placa bipolar
- 5
- Tirante
- 6
- Placa extrema
- 7
- Placa extrema
- 8
- Placa de aislamiento
- 9
- Placa de aislamiento
- 10; 110; 210; 310; 410; 510
- Columna de pilas de combustible
- 12
- Pila de combustible
- 13; 313; 413; 513
- Entrada anódica
- 14; 114; 214; 314; 414; 514
- Salida anódica
- 15; 315; 415; 515
- Entrada anódica
- 16; 316; 416; 516
- Salida catódica
- 20; 120; 220; 320; 420; 520
- Dispositivo de calentamiento eléctrico
- 21
- Estructura de espuma
- 22
- Terminal eléctrico
- 23
- Terminal eléctrico
- 124a; 224a
- Segmento (primero)
- 124b; 224b
- Segmento (segundo)
- 130; 230; 330; 430; 530
- Cámara mezcladora
- 135; 235; 335; 435; 535
- Entrada de mezclado
- 340; 440; 540
- Vía de conducción de gas
- 350; 450; 550
- Carcasa de protección
- 360; 460; 560
- Dispositivo de carcasa
- B
- Gas combustible
- O
- Gas catódico.
Claims (15)
1. Disposición de pilas de combustible con pilas
de combustible (12) dispuestas en forma de una columna (10; 110;
210; 310; 410; 510) de dichas pilas, las cuales contienen cada una
de ellas un ánodo (1), un cátodo (2) y una matriz de electrolito
(3) dispuesta entre ambos, con una entrada anódica (13; 313; 413;
513) para alimentar gas combustible nuevo a los ánodos (1) y una
salida anódica (14; 114; 214; 314; 414; 514) para evacuar gas
combustible gastado de los ánodos (1), con una entrada catódica (15;
315; 415; 515) para alimentar gas catódico nuevo a los cátodos (2)
y una salida catódica (16; 316; 416; 516) para evacuar gas catódico
gastado de los cátodos (2), y con un dispositivo de calentamiento
eléctrico (20; 120; 220; 320; 420; 520) para calentar el gas de
entrada catódico, caracterizada porque el dispositivo de
calentamiento eléctrico (20; 120; 220; 320; 420; 520) está formado
por una estructura de un material eléctricamente conductor que es
recorrida por el gas a calentar y que está provista de terminales
eléctricos (22, 23) para la conexión de una alimentación de
corriente, porque la salida anódica (314; 414; 514) para alimentar
al menos una parte del gas combustible gastado a los cátodos (2) de
las pilas de combustible (12) está unida con la entrada catódica
(315; 415; 515) a través de una vía de conducción de gas (340; 440;
540), porque el dispositivo de calentamiento eléctrico (20; 120;
220; 320; 420; 520) está dispuesto en la vía de conducción de gas
(340; 440; 540) después de la salida anódica (314; 414; 514) y
antes de la entrada catódica (315; 415; 515), y porque el
dispositivo de calentamiento eléctrico (20; 120; 220; 320; 420;
520) está provisto de un revestimiento catalítico aplicado sobre la
estructura de espuma para la combustión catalítica de componentes
combustibles del gas de escape anódico.
2. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 1, caracterizada porque la estructura de
espuma del dispositivo de calentamiento eléctrico (20; 120; 220;
320; 420; 520) es de acero fino, preferiblemente FeCrAlY, acero o
una cerámica conductiva.
3. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo de
calentamiento eléctrico (20; 120; 220; 320; 420; 520) está
constituido por varios segmentos individuales (124a, 124b; 224a,
224b) que están provistos de respectivos terminales eléctricos (22,
23) y que son recorridos por el gas que se ha de calentar.
4. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 3, caracterizada porque los segmentos (124a,
124b; 224a, 224b) del dispositivo de calentamiento eléctrico (20;
120; 220; 320; 420; 520) están dispuestos en sitios diferentes
dentro de la corriente de gas que se ha de calentar.
5. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque los segmentos
(124a, 124b; 224a, 224b) del dispositivo de calentamiento eléctrico
(20; 120; 220; 320; 420; 520) presentan respectivos terminales (22,
23) eléctricamente separados uno de otro que pueden unirse
discrecionalmente, por separado uno de otro, con la alimentación de
corriente.
6. Disposición de pilas de combustible según una
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque en la
vía de conducción de gas (340; 440; 540) entre la salida anódica
(314; 414; 514) y la entrada catódica (315; 415; 515) está prevista
una cámara mezcladora (330; 430; 530) en la que se agrega gas
catódico a la corriente del gas combustible gastado que abandona la
salida anódica (314; 414, 514) antes de su alimentación a la entrada
catódica (315; 415; 515), y porque el dispositivo de calentamiento
eléctrico (320; 420; 520) junto con la cámara mezcladora (330; 430;
530) está dispuesto en la corriente de gas entre la salida anódica
(314; 414; 514) y la entrada catódica (315; 415; 515).
7. Disposición de pilas de combustible según una
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el
dispositivo de calentamiento eléctrico (320) está dispuesto
inmediatamente delante de la entrada catódica (315).
8. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 7, caracterizada porque la estructura de
espuma del dispositivo de calentamiento eléctrico (320) ocupa
sustancialmente toda la sección transversal de las entradas
catódicas (315) de todas las pilas de combustible (12) en la columna
(310) de estas pilas.
9. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo de
calentamiento eléctrico (420) está dispuesto en la salida de la
cámara mezcladora (430).
10. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo de
calentamiento eléctrico (520) está previsto formando una sola pieza
con la cámara mezcladora (530).
11. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 10, caracterizada porque la estructura de
espuma del dispositivo de calentamiento eléctrico (120; 220; 520)
está dispuesta directamente en la salida anódica (114; 214; 514),
ocupa sustancialmente toda la sección transversal de las salidas
anódicas (114; 214; 514) de todas las pilas de combustible de la
columna de estas pilas y al mismo tiempo forma al menos una parte
del volumen de mezclado de la cámara mezcladora (130; 230; 530).
12. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 11, caracterizada porque la corriente de gas
anódico gastado que abandona las salidas anódicas (114; 214; 514) de
las pilas de combustible entra en el volumen de mezclado de la
cámara mezcladora (130; 230; 530) desde una primera dirección, y
porque la corriente del gas catódico agregado entra en el volumen
de mezclado de la cámara mezcladora (130; 230; 530) desde una
segunda dirección, y porque las corrientes mezcladas de gas anódico
gastado y gas catódico abandonan el volumen de mezclado de la
cámara mezcladora (130; 230; 530) en una tercera dirección.
13. Disposición de pilas de combustible según la
reivindicación 10, 11 ó 12 en combinación con la reivindicación 3,
4 ó 5, caracterizada porque uno o varios primeros segmentos
de entre los distintos segmentos (124a; 224a) del dispositivo de
calentamiento eléctrico (120; 220) están dispuestos en la corriente
del gas catódico alimentado a la cámara mezcladora (130; 230), y
porque uno o varios segundos segmentos de entre los distintos
segmentos (124b; 224b) del dispositivo de calentamiento eléctrico
(120; 220) están dispuestos en la corriente del gas anódico gastado
que abandona las salidas anódicas (114; 214), siendo recorridos los
segundos segmentos (124b; 224b) solamente por la corriente del gas
anódico gastado o bien siendo recorridos por la corriente del gas
anódico gastado y el gas catódico agregado.
14. Disposición de pilas de combustible según
una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque los
distintos segmentos (124a, 124b; 224a, 224b) del dispositivo de
calentamiento eléctrico (120; 220) están formados por placas
dispuestas paralelas una a otra y hechas del material de espuma
eléctricamente conductor.
15. Disposición de pilas de combustible según
una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque una
o varias columnas (310; 410; 510) de pilas de combustible están
dispuestas en una carcasa de protección térmicamente aislante (350;
450; 550) que encierra las vías de flujo de gas catódico y gas
combustible, y porque la columna o las columnas (310; 410; 510) de
pilas de combustible y el dispositivo de calentamiento eléctrico
(320; 420; 520) están acoplados entre sí y dispuestos en forma
agrupada dentro de la carcasa de protección térmicamente aislante
(350; 450; 550).
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