ES2331105B1 - Generador rotativo de hidrogeno basado en celulas piezoelectricas. - Google Patents
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Abstract
Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas.
El objeto principal del generador rotativo es la
producción de hidrógeno. Consta fundamentalmente de dos elementos
principales además de los elementos mecánicos auxiliares: un rótor
y un estátor. Las células piezoeléctricas se encuentran alojadas
dentro de las hendiduras laterales del rótor. Es un dispositivo
capaz de someter de forma cíclica a diferentes estados de presión a
las células piezoeléctricas con el fin de realizar la disociación
de la molécula de agua, u otros compuestos que contengan hidrógeno,
en sus componentes. El ciclo transcurre durante el espacio de
tiempo que necesita una de las hendiduras laterales del rótor en
completar una vuelta completa.
Description
Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas.
Este generador está pensado, básicamente, para
la producción de hidrógeno. Se trata de un aparato que resuelve de
manera satisfactoria la separación física del hidrógeno contenido
en compuestos como vapor de agua u otros compuestos que contengan
hidrógeno, tales como alcohol, hidrocarburos, etc.
Los antecedentes de dispositivos o generadores
de hidrógeno por disociación, hacen referencia a máquinas o
conjunto de elementos que producen hidrógeno a una cierta velocidad
y siempre como si de un proceso continuo se tratase. Los
electrolizadores, de vapor de agua en general, están basados en la
reversibilidad de los procesos de pilas de combustible. Por tanto
de forma teórica existen tantos tipos diferentes de
electrolizadores de fase vapor como conceptos de pilas de
combustible, que utilizan hidrógeno como combustible. Nuestro
Generador rotativo es un dispositivo que genera hidrógeno de forma
cíclica, es decir recorriendo físicamente ciclos de generación. Por
tanto no está basado en los conceptos existentes actualmente de
electrolizadores del vapor de agua. La patente internacional PCT
WO2005/017232 describe un sistema de producción de energía que
utiliza células que producen hidrógeno para así mejorar la reacción
que genera la energía, pero no se trata realmente de un generador
de hidrógeno. La patente americana US2007/0151865 de un aparato
electrolizador y método para la producción de hidrógeno es quizá e
invento más cercano a nuestro generador rotativo. Utiliza un rotor
que hace de ánodo y un estator que hace de cátodo, separados por una
membrana, formando dos sub-cámaras electrolíticas.
El electrolizador incluye una pila de células que son alimentadas
por un generador de corriente continua y el hidrógeno se evacua
mediante tubos de salida. El aparato trabaja a alta presión.
Se trata de un dispositivo que somete a las
células piezoeléctricas a diferentes estados de presión, con el fin
de realizar la disociación o división de la molécula del compuesto
de que se trate: vapor de agua, si es el caso, en sus componentes
de hidrógeno y oxígeno, o hidrógeno y el resto de los otros
componentes distintos del hidrógeno, en caso de otros
compuestos.
Para facilitar la comprensión del invento, vamos
a referirnos generalmente a vapor de agua, aunque como hemos dicho
este generador puede aplicarse a otros compuestos que contengan
hidrógeno, tales como alcoholes, hidrocarburos, etc.
Se basa en células piezoeléctricas compuestas
por una placa conductora eléctrica, una placa de cristal
piezoeléctrico y una placa de material aislante, todas ellas
envueltas en un material capaz de retener el oxígeno atómico. Ver
la patente sobre células piezoeléctricas para disociación de vapor
de agua, solicitada también por PROINTEC con esta misma fecha.
La figura 1 representa una perspectiva del rotor
del generador y la figura 2 un alzado del mismo. Análogamente la
figura 3 muestra una perspectiva del estator y la figura 4 su
alzado. La figura 5a y la 5b representan las 2 perspectivas de los
topes que se montan en los extremos del rotor, pudiéndose observar
en la figura 9 como queda el conjunto finalmente. En la perspectiva
representada en la figura 6 se aprecia un agujero que se practica
en la base de la hendidura lateral del rotor y que comunica el
cilindro hueco del eje con las hendiduras laterales. La figura 7
muestra una de las formas posibles de instalar las células
piezoeléctricas dentro del rotor. La figura 8 muestra una vista en
alzado de cómo encaja el rotor en el interior del estator.
El Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas para la disociación de vapor de agua u
otros compuestos, es un dispositivo que consta fundamentalmente
de dos elementos principales, además de los elementos mecánicos
auxiliares.
El primer elemento principal es el rotor
o elemento que gira y el segundo elemento es el estator o elemento
estático. Lo importante en este dispositivo es que exista un
movimiento relativo entre ambas partes, por tanto en su
funcionamiento no interviene de forma esencial cual es la parte que
gira y cual es la que permanece estática.
El rotor, (1) en las figuras 1 y 2, consiste en
una especie de tubo de paredes de gran espesor y una parte hueca
(3) en el eje, de pequeño diámetro. En las paredes exteriores del
rotor se han practicado unas grandes hendiduras (2) en forma de
prisma cuadrangular paralelamente al eje del tubo. Estas hendiduras
sirven para el alojamiento de las células piezoeléctricas, (9)
según se aprecia en la figura 7. El fondo de las hendiduras tiene
practicados unos orificios, (8) en la figura 6, que comunican con
la parte libre del rotor que no tiene material. Estos orificios van
a permitir que el vapor de agua que circule por el interior del
rotor pueda salir hacia las hendiduras para así envolver a las
células piezo-
eléctricas.
eléctricas.
El estator, (4) en las figuras 3 y 4,
también tiene una forma geométrica de tubo de gran espesor. La
forma del estator es tal que permite que el rotor encaje de forma
exacta, permitiendo únicamente una pequeña tolerancia tal que
posibilite el giro en su interior. En la pared interior del estator
se han practicado unas hendiduras en forma de prisma cuadrangular
(5) paralelamente al eje del estator. La función de estas
hendiduras es la de permitir la evacuación del hidrógeno y el
oxígeno generado en las células piezoeléctricas que están alojadas
en el rotor. Esta evacuación se lleva a cabo cuando las células se
alinean con estas hendiduras gracias al movimiento rotativo del
rotor o del estator. En la figura 8 se puede ver, en alzado, el
montaje del rotor en el interior del estator.
El gas que esté alojado en la hendidura del
estator y que tiene como misión la evacuación del hidrógeno, ha de
estar sometido a una presión inferior pero parecida a la presión
del vapor de agua que exista dentro del rotor. Sin embargo el gas
que esté alojado en la hendidura del estator que tiene como misión
servir de evacuación al oxígeno debe de estar sometida a una
presión muy inferior a la presión del vapor de agua que esté
alojado en el rotor.
El Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas necesita de otros elementos mecánicos
auxiliares como topes, (6) en las figuras 5a y 5b, que impidan que
el vapor de agua se escape de las hendiduras practicadas en las
paredes externas del rotor. Los topes también tienen practicadas
aperturas (7) en su eje, que coincidirán con las del rotor (3), las
cuales permiten que el vapor de agua entre al interior del rotor.
El montaje del rotor con sus topes en los extremos puede apreciarse
en la figura 9.
En una forma de realización el rotor es de
aluminio, con unas dimensiones de 1 metro de diámetro por 3 metros
de largo. El tubo tiene un espesor de pared de cuarenta y cinco
centímetros. Por tanto la parte hueca del tubo (3) tiene un
diámetro de diez centímetros. Repartidas de forma equidistante se
realizan cuatro hendiduras (2) en las paredes laterales exteriores
del rotor. Las hendiduras hechas en la pared lateral del rotor son
cuadrangulares, de dimensiones sesenta centímetros de ancho
(medidas en el perímetro exterior), y veinte centímetros de
profundidad. La hendidura se prolonga por los tres metros de largo
del rotor. En la base de la hendidura se practica un agujero
corrido (8) de cinco centímetros de profundidad por cinco
centímetros ancho. Este agujero también se prolonga de forma
paralela al eje durante toda la longitud del rotor y comunica el
cilindro hueco del eje del rotor con las hendiduras laterales. El
estator (4) se puede realizar a partir de un tubo de dos metros de
diámetro exterior por un metro de diámetro interior. La longitud
del cilindro es también de tres metros. Las hendiduras (5) hechas
en la pared interior del estator son tres y están dispuestas de
forma que dos de ellas están cerca la una de la otra mientras que
la tercera se encuentra mas alejada pero equidistante de las otras
dos. Estas hendiduras, en este modo de realización tienen un ancho
de setenta centímetros, veinte centímetros de profundidad y se
prolongan de forma paralela al eje a lo lardo de los tres metros de
largo que tiene el estator. El estator también puede realizarse en
aluminio.
El Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas funciona de forma cíclica. El ciclo
transcurre durante el espacio de tiempo que necesita una de las
hendiduras laterales del rotor en completar una vuelta completa. Se
parte de la idea de que las células piezoeléctricas se encuentran
alojadas dentro de las hendiduras laterales del
rotor.
rotor.
El ciclo empieza cuando la hendidura
lateral del rotor, que vamos a tomar como referencia, está a medio
camino entre las dos hendiduras laterales del estator que se
encuentran más cerca. Nos puede servir de referencia para entender
el ciclo fijarnos en la figura 8. En este punto entra vapor a una
presión de treinta bares a la cámara formada por las paredes de la
hendidura. Como la cámara está cerrada en este momento la presión
del vapor modifica por presión la geometría de las células
piezoeléctricas. Este cambio de geometría activa las células
provocando que estas capturen el oxígeno de las moléculas del vapor
de agua que envuelven a las células piezoeléctricas. De esta forma
el hidrógeno de las moléculas de agua queda libre ocupando el
espacio que hay entre las células piezoeléctricas.
Cuando la hendidura del rotor que hemos tomado
como referencia se alinea con la primera hendidura lateral del
estator, por efecto de un giro constante se lleva a cabo el barrido
del hidrógeno generado. Este barrido se efectúa gracias a que desde
el interior del rotor circula vapor que entra en la cámara, donde
están las células piezoeléctricas y pasa hacia la cámara del
estator. En este trasiego de vapor de agua se produce un barrido
del hidrógeno que pasa de la cámara del rotor a la cámara del
estator. La presión en esta primera cámara del estator es alta para
impedir que las células piezoeléctricas se inactiven pero lo
suficientemente baja como para que haya una circulación de vapor de
agua e hidrógeno gaseoso.
Una vez que en la cámara del rotor ya no hay
hidrógeno, su giro lleva a las células piezoeléctricas a una
alineación con la siguiente cámara del estator.
Esta segunda cámara del estator está a baja
presión o a presión ambiental. La misión de esta cámara es provocar
la descompresión de la cámara del rotor que contiene a las células
piezoeléctricas. Esta descompresión provoca la inertización de las
células piezoeléctricas liberando así el oxígeno que han
capturado.
El barrido del oxígeno liberado en el espacio
que existe entre la cámara del rotor y las células piezoeléctricas,
se lleva a cabo cuando la cámara que hemos tomado como referencia
se alinea con la tercera cámara del estator y un chorro de vapor de
agua fluye desde el interior del rotor hacia la cámara del estator
pasando por la cámara del rotor donde se encuentran las células
piezoeléctricas. A partir de ese momento se da por finalizado el
ciclo y las células piezoeléctricas quedan preparadas para empezar
de nuevo.
Tanto las dimensiones como los materiales pueden
cambiar en otros modos de realización, sin que esto modifique lo
reivindicado en este invento.
Claims (9)
1. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas formado por un rotor y un estator, con dos
cámaras diferentes en el rotor y en el estator, conteniendo células
que producen la descomposición de las moléculas del vapor de agua o
compuesto conteniendo hidrógeno, caracterizado por un grupo
de células piezoeléctricas formadas por una placa conductora
eléctrica, una placa de cristal piezoeléctrico y una placa de
material aislante, todas ellas envueltas en un material capaz de
retener el oxígeno atómico.
2. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el rotor consiste en un tubo de paredes
de gran espesor, con una parte central hueca de pequeño diámetro,
el cual tiene unas grandes hendiduras practicadas en las paredes
exteriores, paralelas a su eje, con forma de prisma
cuadrangular.
3. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según la reivindicación 2,
caracterizado por unas células piezoeléctricas que van
situadas en las hendiduras existentes en la parte exterior del
rotor.
4. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según la reivindicación 2,
caracterizado porque las hendiduras del rotor tienen
practicados unos orificios que comunican con la parte libre del
rotor que no tiene material.
5. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el estator consiste en un tubo de gran
espesor que encaja con el rotor de forma exacta, permitiendo una
pequeña tolerancia tal que posibilite el giro de uno dentro del
otro, el cual tiene unas hendiduras practicadas paralelamente a su
eje, las cuales tienen forma de prisma cuadrangular.
6. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según la reivindicación 1,
caracterizado por unos topes colocados al final de cada
extremo del conjunto rotor-estator, los cuales
tienen unas aperturas en su eje, coincidiendo con la parte central
hueca del rotor.
7. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las células piezoeléctricas
se ionizan por la presión ejercida por vapor, no necesitando una
fuente de alimentación externa.
8. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por su funcionamiento cíclico.
9. Generador rotativo de hidrógeno basado en
células piezoeléctricas, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por pasar por diferentes estados
de presión.
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2331105B1 Country of ref document: ES |
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| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20110330 |