ES2595527B1

ES2595527B1 - Dispositivo y procedimiento para la generación de energía eléctrica

Info

Publication number: ES2595527B1
Application number: ES201630394A
Authority: ES
Inventors: Pablo Manuel VIDARTE GORDILLO; Javier RODRÍGUEZ MACÍAS
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-10-09
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: ES2595527A1; WO2017168027A1

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

Dispositivo y procedimiento para la generación de energía eléctrica

La presente invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la generación de energía eléctrica, produciéndose la energía eléctrica a partir de la fotosíntesis de las plantas de una manera sostenible.

Antecedentes de la invención

En la actualidad las energías renovables son cada vez más importantes para conseguir energía eléctrica de manera sostenible. Ejemplos de estas energías renovables son la energía solar o eólica.

Se conocen las denominadas celdas de combustible biológicas, en las que se obtiene energía eléctrica a partir de materia orgánica mediante acción bacteriana.

Estas celdas de combustible biológicas comprenden materia orgánica, por ejemplo glucosa

o acetato, a partir de la cual se obtiene la energía eléctrica y un ánodo y un cátodo para el flujo de electrones.

Aunque estas celdas de combustible biológicas o microbianas pueden proporcionar una alta eficiencia de conversión energética, esta tecnología se encuentra todavía en su etapa de desarrollo experimental y las potencias obtenidas son aún bajas, no habiendo actualmente aplicaciones comerciales disponibles.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la generación de energía eléctrica a partir de la fotosíntesis de las plantas que proporcione una eficiencia optimizada, que permita su aplicación comercial.

Descripción de la invención

Con el dispositivo y procedimiento para la generación de energía eléctrica de la invención se consiguen resolver los inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describirán a continuación.

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo para la generación de energía eléctrica, que comprende materia orgánica rodeada por un ánodo y un cátodo; y un canal de entrada de oxígeno para proporcionar oxígeno al cátodo, y se caracteriza porque dicha materia orgánica comprende una primera porción que comprende una solución sólida de levadura y/o triptona y/o quitina y geobacterias y una segunda porción que comprende fertilizantes.

Ventajosamente, dicha segunda porción rodea completamente dicha primera porción excepto en su parte superior.

De acuerdo con una realización preferida, el dispositivo de acuerdo con la presente invención comprende una cámara para agua entre dicha materia orgánica, el ánodo y el cátodo.

Preferentemente, una estructura de rejilla comprende una rejilla intermedia dispuesta entre dos rejillas exteriores, siendo la rejilla intermedia más gruesa que las rejillas exteriores.

Además, el ánodo y el cátodo están conectados ventajosamente entre sí a través de una resistencia para generar una diferencia de potencial entre ambos, y dicho canal de entrada de oxígeno proporciona oxígeno a una cavidad aeróbica adyacente a dicho cátodo.

De acuerdo con una posible realización, dicho cátodo y dicho ánodo están dispuestos inclinados entre sí, definiendo una sección troncocónica, y dicha materia orgánica puede definir una forma toroidal.

El dispositivo para la generación de energía eléctrica puede comprender una caja de conexión al ánodo y al cátodo, y un conector eléctrico exterior conectado a dicha caja de conexión, por ejemplo un conector USB.

Según un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para la generación de energía eléctrica mediante el dispositivo descrito anteriormente, que comprende las siguientes etapas :

-: plantar una planta provista de raíces en una tierra colocada sobre el dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; -regar dicha planta, arrastrando sustancias orgánicas producidas por las raíces de la planta en un proceso de fotosíntesis y otras sustancias orgánicas de dicha tierra donde está

plantada la planta; -mezclar dicha agua con las sustancias orgánicas producidas por las raíces de la planta en un proceso de fotosíntesis y otras sustancias de dicha tierra donde está plantada la planta con la solución sólida de levadura y/o triptona y/o quitina y geobacterias y los fertilizantes; -romper los enlaces moleculares de las sustancias orgánicas mediante microorganismos (geobacterias) que se alimentan de estas sustancias, produciendo electrones libres;

-dirigir los electrones al cátodo; y -crear una corriente de electrones entre el cátodo y el ánodo.

Ventajosamente, dicha etapa de mezcla se realiza en la cámara para agua.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención comprende ventajosamente la formación de cepas mediante geobacterias en la cámara, y la etapa de crear un flujo lineal de electrones mediante dichas cepas.

Además, el procedimiento puede comprender la etapa de electrocutar los microorganismos de la materia orgánica con una frecuencia de tiempo diferente y diferentes tensiones antes de regar dicha planta.

Con el dispositivo y el procedimiento para la generación de energía eléctrica de la presente invención se puede optimizar su eficiencia, proporcionando una corriente más fiable y constante, de manera que se general electrones libres por parte de las moléculas más fuertes en la porción sólida, al igual que las moléculas más débiles en la porción líquida, y se redirigen automáticamente al ánodo mediante las cepas de las bacterias de la porción líquida.

Breve descripción de los dibujos

Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto, se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

La figura 1 es una vista en alzado en sección del dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención, según una primera realización; La figura 2 es una vista en alzado en sección del dispositivo representado en la figura 1, donde se muestran las etapas del procedimiento para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención;

La figura 3 es una vista en alzado en sección del dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención, según una segunda realización;

La figura 4 es una vista en planta en sección del dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención, según dicha segunda realización;

La figura 5 es una vista en planta en sección del dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención, según una tercera realización; y

La figura 6 es una vista en planta en sección del dispositivo para la generación de energia eléctrica de acuerdo con la presente invención, según una cuarta realización.

Descripción de una realización preferida

En la figura 1 se muestra una primera realización del dispositivo para la generación de energia eléctrica de acuerdo con la presente invención, que puede estar formado por una pluralidad de módulos o por un solo módulo.

El dispositivo comprende los siguientes componentes, identificados por las correspondientes referencias numéricas:

1.: Primera porción de materia orgánica. Es una solución sólida de levadura y/o triptona y/o quitina. Unos microorganismos, tal como geobacterias anaerobias se colocan preferentemente en la parte superior a través de una solución líquida.

2.: Segunda porción de materia orgánica, formada por fertilizantes, en forma de una capa sólida

3.: Cátodo, formado preferentemente por un conductor de 0,1 mm a 3 mm de diámetro, por ejemplo, de grafito o cobre.

4.: Ánodo, formado preferentemente por un conductor de 0,1 mm a 3 mm de diámetro, por ejemplo, de grafito o cobre.

5.: Cámara para el almacenamiento de agua. Cuando el agua llena esta cámara, los microorganismos de la materia organica se extienden formando filamentos bacterianos

lineales entre el ánodo y el cátodo.

6.: Rejilla exterior metálica fina, por ejemplo, de 2 mm.

7.: Rejilla exterior metálica fina, por ejemplo, de 1 mm.

8.: Rejilla intermedia metálica gruesa, por ejemplo, formada por mallas metálicas de 5 x 5 x 5cm). Esta rejilla se utiliza para colocación de tierra y la plantación de plantas (no representadas) sobre la misma. Además, forma una estructura semi-hermética para el ánodo y el cátodo. Junto con las rejillas exteriores forma una estructura de rejilla.

9.: Cavidad aeróbica vacía adyacente y en contacto con el cátodo (3) y cerrada. El oxígeno llega a esta cavidad a través de su parte inferior.

10.: Canal de entrada de oxígeno. El oxígeno pasa a través para llenar la cavidad aeróbica.

11.: Estructura de base, por ejemplo, de plástico de 5 mm de espesor.

12.: Aire. El aire pasa a través de la parte inferior de la estructura de base 11 para entrar por el canal de entrada 10.

13.: Pilar, por ejemplo, de plástico de 5 mm de espesor. Está conectado a la estructura de base 11 y se utiliza para soportar la estructura de rejilla.

14.: Pilar, por ejemplo, de plástico de 5 mm de espesor. Está 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 producción de energía eléctrica, que es el siguiente.

Como se ha indicado anteriormente, las geobacterias anaerobias se colocan en la parte superior a través de una solución líquida sobre la primera porción 1 de materia orgánica, es decir, la solución sólida de levadura y/o triptona y/o quitina. Aunque no es imprescindible, es preferible que estos microorganismos hayan pasado por un proceso de electrocución, por el que los microorganismos son electrocutados con una frecuencia de tiempo diferente y diferentes tensiones (por ejemplo, en un proceso único de electrocutación de una semana, se haría con una tensión de 0,1 a 0,5 voltios en los días 1 y 2, aumentando hasta llegar a 1,0 Y 1,5 en el día 7). Con este proceso, sólo los microorganismos más resistentes y conductores se mantendrán y se reproducirán , generando mejores resultados

A continuación se añade 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 orgánicas producidas por las raíces en el proceso de la fotosíntesis son arrastradas, arrastrándose también otros líquidos orgánicos de la tierra.

Cuando el agua cae y llena toda la cámara 5, las sustancias de la segunda porción 2 de fertilizante sólido y de la planta se mezclan. Las geobacterias de la primera porción 1 de materia orgánica se activan con la adición de esta agua y comienzan a extenderse. De esta manera, se crea un sistema binario con un sólido y una capa de líquido, siendo ambos responsables de las distintas tareas químicas y biológicas en el procedimiento.

Las geobacterias que son capaces de nutrirse a partir de moléculas orgánicas más grandes se desplazarán a las partes más bajas y sólidas del dispositivo, mientras que el resto se quedará en las zonas líquidas superiores. Esas geobacterias en las partes líquidas tienden a ser los más conductores, con mayor resistencia a campos eléctricos.

Cuando estas geobacterias descomponen las moléculas orgánicas, se liberan electrones. Para redirigir una corriente constante sin permitir que los electrones se reconduzcan a cualquier otra molécula, las moléculas rotas se conducen al cátodo 3 atrayéndose mediante las moléculas de oxígeno en la cavidad aeróbica 9, para que los electrones se conserven en el interior del dispositivo mediante atracciones químicas simples. El propio dispositivo genera moléculas de hidróxido, agua y oxígeno.

Después de establecer la corriente eléctrica, las geobacterias, que preferentemente han pasado por la etapa de electrocución crean cepas nanométricas, uniéndose en la cámara 5, desplazándose desde el cátodo 3 al ánodo 4.

Estas cepas atraen los electrones en el líquido, creando un flujo lineal que permite una corriente más fiable y constante . Al mismo tiempo, la pérdida de electrones en las partes más bajas del dispositivo se redirigen al ánodo 4.

El uso de este sistema binario (líquido-sólido) permite que las moléculas más resistentes y más grandes se asienten en la parte sólida y las más ligeras en la cámara del líquido. El sistema optimiza la eficiencia mediante el aprovechamiento de todos los tipos de microorganismos y moléculas

En las figuras 3 y 4 se representa una segunda realización del dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención. Por motivos de simplicidad, en esta realización se utilizan las mismas referencias numéricas que en la realización anterior para indicar los mismos elementos.

La principal diferencia de esta segunda realización es la disposición del ánodo 4 y del cátodo 3, que este caso están dispuestos inclinados entre sí definiendo una forma troncocónica, tal como se puede apreciar en la figura 3, y estando definida la cavidad aeróbica 9 en la parte central del dispositivo.

Además, el dispositivo comprende una caja de conexión 17 eléctrica, que está conectada a un conector externo 18, por ejemplo de tipo USB, para poder conectar aparatos alimentados eléctricamente.

En las figuras 5 y 6 se han representado una tercera y cuarta realizaciones del dispositivo de generación de energía eléctrica de acuerdo con la presente invención, que están especialmente diseñados para su montaje modular, de manera que una pluralidad de dispositivos se pueden unir entre sí, formando un módulo. Como anteriormente, también en este caso se han utilizado las mismas referencias numéricas para identificar los mismos elementos, por motivos de simplicidad.

Una de las diferencias respecto a las realizaciones anteriores en que todos los cátodos 3 y ánodos 4 del módulo están conectados entre sí mediante cables. Además, los ánodos 4 y los cátodos 3 están unidos con una resistencia 16.

También debe indicarse que en la realización representada en la figura 5, la cavidad anaeróbica 9 está compartida entre varios dispositivos del módulo mediante tubos, permitiendo un flujo constante de oxígeno.

Debe indicarse que en estas realizaciones adicionales, el procedimiento para la producción de energía eléctrica es el mismo que el descrito anteriormente.

A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, 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 técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica, que 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), caracterizado porque dicha materia orgánica (1, 2) comprende una primera porción (1 ) que comprende una solución sólida de levadura y/o triptona yJo quitina y geobacterias y una segunda porción (2) que comprende fertilizantes.
2.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha segunda porción (2) rodea completamente dicha primera porción (1) excepto en su parte superior.
3.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que comprende una cámara (5) entre dicha materia orgánica (1, 2), el ánodo (4) y el cátodo (3).
4.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 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) más gruesa que las rejillas exteriores (6, 7).
5.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ánodo (4) Y el cátodo (3) están conectados entre sí a través de una resistencia (16).
6.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho canal de entrada (10) de oxígeno proporciona oxígeno a una cavidad aeróbica

(9) adyacente a dicho cátodo (3).
7.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho cátodo (3) y dicho ánodo (4) están dispuestos inclinados entre sí, definiendo una sección troncocónica.
8.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha materia orgánica (1 , 2) define una forma toroidal.
9.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una caja de conexión (17) al ánodo (4) y al cátodo (3).
10.

Dispositivo para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende un conector eléctrico exterior (18) conectado a dicha caja de conexión (17).
11.

Procedimiento para la generación de energía eléctrica mediante el dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

-

plantar una planta provista de raíces en una tierra colocada sobre el dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; -regar dicha planta, arrastrando sustancias orgánicas producidas por las raíces de la planta en un proceso de fotosíntesis y otras sustancias orgánicas de dicha tierra donde está plantada la planta;

-

mezclar dicha agua con las sustancias orgánicas producidas por las raíces de la planta en un proceso de fotosintesis y otras sustancias de dicha tierra donde está plantada la planta con la solución sólida (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 orgánicas mediante microorganismos que se alimentan de estas sustancias, produciendo electrones libres, se dirigen los electrones al cátodo (4) y se crea una corriente de electrones entre el cátodo

(3)

y el ánodo (4).
12.

Procedimiento para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 11 , en el que dicha etapa de mezcla se realiza en la cámara (5).
13.

Procedimiento para la generación de energía eléctrica de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende la etapa de electrocutar microorganismos de las sustancias orgánicas con una frecuencia de tiempo diferente y diferentes tensiones antes de regar dicha planta.