ES2595527A1 - Dispositivo y procedimiento para la generación de energía eléctrica - Google Patents

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Abstract

Dispositivo y procedimiento para la generación de energía eléctrica. El dispositivo comprende materia orgánica (1, 2) rodeada por un ánodo (4) y un cátodo (3); y un canal de entrada (10) de oxígeno para proporcionar oxígeno al cátodo (3), en el que dicha materia orgánica (1, 2) comprende una primera porción (1) que comprende una solución sólida de levadura y/o triptona y/o quitina y geobacterias y una segunda porción (2) que comprende fertilizantes. El procedimiento comprende las etapas de plantar una planta; regar dicha planta; mezclar dicha agua con las sustancias orgánicas producidas por las raíces de la planta en un proceso de fotosíntesis; romper los enlaces moleculares de las sustancias orgánicas mediante microorganismos que se alimentan de estas sustancias, produciendo electrones libres; dirigir los electrones al cátodo (4); y crear una corriente de electrones entre el cátodo (4) y el ánodo (3). Permite optimizar su eficiencia, proporcionando una corriente más fiable y constante.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo y procedimiento para la generation de energia electrica
La presente invention se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la generacion de energia electrica, produciendose la energia electrica a partir de la fotosmtesis de las plantas de una manera sostenible.
Antecedentes de la invencion
En la actualidad las enemas renovables son cada vez mas importantes para conseguir energia electrica de manera sostenible. Ejemplos de estas energias renovables son la energia solar o eolica.
Se conocen las denominadas celdas de combustible biologicas, en las que se obtiene energia electrica a partir de materia organica mediante action bacteriana.
Estas celdas de combustible biologicas comprenden materia organica, por ejemplo glucosa o acetato, a partir de la cual se obtiene la energia electrica y un anodo y un catodo para el flujo de electrones.
Aunque estas celdas de combustible biologicas o microbianas pueden proporcionar una alta eficiencia de conversion energetica, esta tecnologia se encuentra todavia en su etapa de desarrollo experimental y las potencias obtenidas son aun bajas, no habiendo actualmente aplicaciones comerciales disponibles.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invencion es proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la generacion de energia electrica a partir de la fotosmtesis de las plantas que proporcione una eficiencia optimizada, que permita su aplicacion comercial.
Description de la invencion
Con el dispositivo y procedimiento para la generacion de energia electrica de la invencion se consiguen resolver los inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describiran a continuacion.
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De acuerdo con un primer aspecto, la presente invention se refiere a un dispositivo para la generation de energia electrica, que comprende materia organica rodeada por un anodo y un catodo; y un canal de entrada de ox^geno para proporcionar oxigeno al catodo, y se caracteriza porque dicha materia organica comprende una primera portion que comprende una solution solida de levadura y/o triptona y/o quitina y geobacterias y una segunda porcion que comprende fertilizantes.
Ventajosamente, dicha segunda porcion rodea completamente dicha primera porcion excepto en su parte superior.
De acuerdo con una realizacion preferida, el dispositivo de acuerdo con la presente invencion comprende una camara para agua entre dicha materia organica, el anodo y el catodo.
Preferentemente, una estructura de rejilla comprende una rejilla intermedia dispuesta entre dos rejillas exteriores, siendo la rejilla intermedia mas gruesa que las rejillas exteriores.
Ademas, el anodo y el catodo estan conectados ventajosamente entre si a traves de una resistencia para generar una diferencia de potencial entre ambos, y dicho canal de entrada de oxigeno proporciona oxigeno a una cavidad aerobica adyacente a dicho catodo.
De acuerdo con una posible realizacion, dicho catodo y dicho anodo estan dispuestos inclinados entre si, definiendo una section troncoconica, y dicha materia organica puede definir una forma toroidal.
El dispositivo para la generacion de energia electrica puede comprender una caja de conexion al anodo y al catodo, y un conector electrico exterior conectado a dicha caja de conexion, por ejemplo un conector USB.
Segun un segundo aspecto, la presente invencion se refiere a un procedimiento para la generacion de energia electrica mediante el dispositivo descrito anteriormente, que comprende las siguientes etapas:
- plantar una planta provista de raices en una tierra colocada sobre el dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores;
- regar dicha planta, arrastrando sustancias organicas producidas por las raices de la planta
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en un proceso de fotosmtesis y otras sustancias organicas de dicha tierra donde esta plantada la planta;
- mezclar dicha agua con las sustancias organicas producidas por las rames de la planta en un proceso de fotosmtesis y otras sustancias de dicha tierra donde esta plantada la planta con la solucion solida de levadura y/o triptona y/o quitina y geobacterias y los fertilizantes;
- romper los enlaces moleculares de las sustancias organicas mediante microorganismos (geobacterias) que se alimentan de estas sustancias, produciendo electrones libres;
- dirigir los electrones al catodo; y
- crear una corriente de electrones entre el catodo y el anodo.
Ventajosamente, dicha etapa de mezcla se realiza en la camara para agua.
El procedimiento de acuerdo con la presente invention comprende ventajosamente la formacion de cepas mediante geobacterias en la camara, y la etapa de crear un flujo lineal de electrones mediante dichas cepas.
Ademas, el procedimiento puede comprender la etapa de electrocutar los microorganismos de la materia organica con una frecuencia de tiempo diferente y diferentes tensiones antes de regar dicha planta.
Con el dispositivo y el procedimiento para la generation de energia electrica de la presente invencion se puede optimizar su eficiencia, proporcionando una corriente mas fiable y constante, de manera que se general electrones libres por parte de las moleculas mas fuertes en la portion solida, al igual que las moleculas mas debiles en la portion liquida, y se redirigen automaticamente al anodo mediante las cepas de las bacterias de la porcion liquida.
Breve description de los dibujos
Para mejor comprension de cuanto se ha expuesto, se acompanan unos dibujos en los que, esquematicamente y tan solo a trtulo de ejemplo no limitativo, se representa un caso practico de realizacion.
La figura 1 es una vista en alzado en section del dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la presente invencion, segun una primera realization;
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La figura 2 es una vista en alzado en seccion del dispositivo representado en la figura 1, donde se muestran las etapas del procedimiento para la generation de ene^a electrica de acuerdo con la presente invention;
La figura 3 es una vista en alzado en seccion del dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la presente invencion, segun una segunda realization;
La figura 4 es una vista en planta en seccion del dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la presente invencion, segun dicha segunda realizacion;
La figura 5 es una vista en planta en seccion del dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la presente invencion, segun una tercera realizacion; y
La figura 6 es una vista en planta en seccion del dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la presente invencion, segun una cuarta realizacion.
Description de una realizacion preferida
En la figura 1 se muestra una primera realizacion del dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la presente invencion, que puede estar formado por una pluralidad de modulos o por un solo modulo.
El dispositivo comprende los siguientes componentes, identificados por las correspondientes referencias numericas:
1. Primera portion de materia organica. Es una solution solida de levadura y/o triptona y/o quitina. Unos microorganismos, tal como geobacterias anaerobias se colocan preferentemente en la parte superior a traves de una solucion liquida.
2. Segunda porcion de materia organica, formada por fertilizantes, en forma de una capa solida.
3. Catodo, formado preferentemente por un conductor de 0,1 mm a 3 mm de diametro, por ejemplo, de grafito o cobre.
4. Anodo, formado preferentemente por un conductor de 0,1 mm a 3 mm de diametro, por ejemplo, de grafito o cobre.
5. Camara para el almacenamiento de agua. Cuando el agua llena esta camara, los microorganismos de la materia organica se extienden formando filamentos bacterianos
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lineales entre el anodo y el catodo.
6. Rejilla exterior metalica fina, por ejemplo, de 2 mm.
7. Rejilla exterior metalica fina, por ejemplo, de 1 mm.
8. Rejilla intermedia metalica gruesa, por ejemplo, formada por mallas metalicas de 5 x 5 x 5cm). Esta rejilla se utiliza para colocacion de tierra y la plantation de plantas (no representadas) sobre la misma. Ademas, forma una estructura semi-hermetica para el anodo y el catodo. Junto con las rejillas exteriores forma una estructura de rejilla.
9. Cavidad aerobica vada adyacente y en contacto con el catodo (3) y cerrada. El oxigeno llega a esta cavidad a traves de su parte inferior.
10. Canal de entrada de oxigeno. El oxigeno pasa a traves para llenar la cavidad aerobica.
11. Estructura de base, por ejemplo, de plastico de 5 mm de espesor.
12. Aire. El aire pasa a traves de la parte inferior de la estructura de base 11 para entrar por el canal de entrada 10.
13. Pilar, por ejemplo, de plastico de 5 mm de espesor. Esta conectado a la estructura de base 11 y se utiliza para soportar la estructura de rejilla.
14. Pilar, por ejemplo, de plastico de 5 mm de espesor. Esta conectado a la estructura de base 11 y se utiliza para soportar la estructura de rejilla.
En la figura 2 se han representado las etapas del procedimiento para la production de energia electrica, que es el siguiente.
Como se ha indicado anteriormente, las geobacterias anaerobias se colocan en la parte superior a traves de una solution liquida sobre la primera portion 1 de materia organica, es decir, la solucion solida de levadura y/o triptona y/o quitina. Aunque no es imprescindible, es preferible que estos microorganismos hayan pasado por un proceso de electrocucion, por el que los microorganismos son electrocutados con una frecuencia de tiempo diferente y diferentes tensiones (por ejemplo, en un proceso unico de electrocutacion de una semana, se haria con una tension de 0,1 a 0,5 voltios en los dias 1 y 2, aumentando hasta llegar a 1,0 y 1,5 en el dia 7). Con este proceso, solo los microorganismos mas resistentes y conductores se mantendran y se reproduciran, generando mejores resultados.
A continuation se anade agua a una planta (no representada) que se ha plantado en una tierra dispuesta sobre la estructura de rejilla 6, 7, 8, de manera que las sustancias organicas producidas por las raices en el proceso de la fotosmtesis son arrastradas, arrastrandose tambien otros liquidos organicos de la tierra.
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Cuando el agua cae y llena toda la camara 5, las sustancias de la segunda porcion 2 de fertilizante solido y de la planta se mezclan. Las geobacterias de la primera porcion 1 de materia organica se activan con la adicion de esta agua y comienzan a extenderse. De esta manera, se crea un sistema binario con un solido y una capa de Kquido, siendo ambos responsables de las distintas tareas qwmicas y biologicas en el procedimiento.
Las geobacterias que son capaces de nutrirse a partir de moleculas organicas mas grandes se desplazaran a las partes mas bajas y solidas del dispositivo, mientras que el resto se quedara en las zonas liquidas superiores. Esas geobacterias en las partes liquidas tienden a ser los mas conductores, con mayor resistencia a campos electricos.
Cuando estas geobacterias descomponen las moleculas organicas, se liberan electrones. Para redirigir una corriente constante sin permitir que los electrones se reconduzcan a cualquier otra molecula, las moleculas rotas se conducen al catodo 3 atrayendose mediante las moleculas de oxigeno en la cavidad aerobica 9, para que los electrones se conserven en el interior del dispositivo mediante atracciones quimicas simples. El propio dispositivo genera moleculas de hidroxido, agua y oxigeno.
Despues de establecer la corriente electrica, las geobacterias, que preferentemente han pasado por la etapa de electrocucion crean cepas nanometricas, uniendose en la camara 5, desplazandose desde el catodo 3 al anodo 4.
Estas cepas atraen los electrones en el liquido, creando un flujo lineal que permite una corriente mas fiable y constante. Al mismo tiempo, la perdida de electrones en las partes mas bajas del dispositivo se redirigen al anodo 4.
El uso de este sistema binario (liquido-solido) permite que las moleculas mas resistentes y mas grandes se asienten en la parte solida y las mas ligeras en la camara del liquido. El sistema optimiza la eficiencia mediante el aprovechamiento de todos los tipos de microorganismos y moleculas.
En las figuras 3 y 4 se representa una segunda realization del dispositivo para la generation de energia electrica de acuerdo con la presente invention. Por motivos de simplicidad, en esta realizacion se utilizan las mismas referencias numericas que en la realizacion anterior para indicar los mismos elementos.
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La principal diferencia de esta segunda realization es la disposition del anodo 4 y del catodo 3, que este caso estan dispuestos inclinados entre si definiendo una forma troncoconica, tal como se puede apreciar en la figura 3, y estando definida la cavidad aerobica 9 en la parte central del dispositivo.
Ademas, el dispositivo comprende una caja de conexion 17 electrica, que esta conectada a un conector externo 18, por ejemplo de tipo USB, para poder conectar aparatos alimentados electricamente.
En las figuras 5 y 6 se han representado una tercera y cuarta realizaciones del dispositivo de generation de energia electrica de acuerdo con la presente invention, que estan especialmente disenados para su montaje modular, de manera que una pluralidad de dispositivos se pueden unir entre si, formando un modulo. Como anteriormente, tambien en este caso se han utilizado las mismas referencias numericas para identificar los mismos elementos, por motivos de simplicidad.
Una de las diferencias respecto a las realizaciones anteriores en que todos los catodos 3 y anodos 4 del modulo estan conectados entre si mediante cables. Ademas, los anodos 4 y los catodos 3 estan unidos con una resistencia 16.
Tambien debe indicarse que en la realizacion representada en la figura 5, la cavidad anaerobica 9 esta compartida entre varios dispositivos del modulo mediante tubos, permitiendo un flujo constante de oxigeno.
Debe indicarse que en estas realizaciones adicionales, el procedimiento para la production de energia electrica es el mismo que el descrito anteriormente.
A pesar de que se ha hecho referencia a una realizacion concreta de la invencion, es evidente para un experto en la materia que el dispositivo y el procedimiento descritos son susceptibles de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser sustituidos por otros tecnicamente equivalentes, sin apartarse del ambito de protection definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo para la generation de ene^a electrica, que comprende:
    - materia organica (1,2) rodeada por un anodo (4) y un catodo (3); y
    - un canal de entrada (10) de oxigeno para proporcionar ox^geno al catodo (3), caracterizado porque dicha materia organica (1, 2) comprende una primera portion (1) que comprende una solution solida de levadura y/o triptona y/o quitina y geobacterias y una segunda porcion (2) que comprende fertilizantes.
  2. 2. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicha segunda porcion (2) rodea completamente dicha primera porcion (1) excepto en su parte superior.
  3. 3. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que comprende una camara (5) entre dicha materia organica (1, 2), el anodo (4) y el catodo (3).
  4. 4. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que una estructura de rejilla (6, 7, 8) comprende una rejilla intermedia (8) dispuesta entre dos rejillas exteriores (6, 7), siendo la rejilla intermedia (8) mas gruesa que las rejillas exteriores (6, 7).
  5. 5. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el anodo (4) y el catodo (3) estan conectados entre si a traves de una resistencia (16).
  6. 6. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho canal de entrada (10) de oxigeno proporciona oxigeno a una cavidad aerobica (9) adyacente a dicho catodo (3).
  7. 7. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho catodo (3) y dicho anodo (4) estan dispuestos inclinados entre si, definiendo una section troncoconica.
  8. 8. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicha materia organica (1,2) define una forma toroidal.
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  9. 9. Dispositivo para la generation de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende una caja de conexion (17) al anodo (4) y al catodo (3).
  10. 10. Dispositivo para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende un conector electrico exterior (18) conectado a dicha caja de conexion (17).
  11. 11. Procedimiento para la generacion de energia electrica mediante el dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
    - plantar una planta provista de raices en una tierra colocada sobre el dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores;
    - regar dicha planta, arrastrando sustancias organicas producidas por las raices de la planta en un proceso de fotosmtesis y otras sustancias organicas de dicha tierra donde esta plantada la planta;
    - mezclar dicha agua con las sustancias organicas producidas por las raices de la planta en un proceso de fotosmtesis y otras sustancias de dicha tierra donde esta plantada la planta con la solution solida (1) de levadura y/o triptona y/o quitina y geobacterias y los fertilizantes
    (2) de manera que se rompen los enlaces moleculares de las sustancias organicas mediante microorganismos que se alimentan de estas sustancias, produciendo electrones libres,
    se dirigen los electrones al catodo (4) y se crea una corriente de electrones entre el catodo
    (3) y el anodo (4).
  12. 12. Procedimiento para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que dicha etapa de mezcla se realiza en la camara (5).
  13. 13. Procedimiento para la generacion de energia electrica de acuerdo con la reivindicacion 10, que comprende la etapa de electrocutar microorganismos de las sustancias organicas con una frecuencia de tiempo diferente y diferentes tensiones antes de regar dicha planta.
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