ES2688588A1 - Device for oxygen supply and disposal of solid waste with thermo-photovoltaic metallic fuel engine (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

Device for oxygen supply and disposal of solid waste with thermo-photovoltaic metallic fuel engine (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

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ES2688588A1 ES201700570A ES201700570A ES2688588A1 ES 2688588 A1 ES2688588 A1 ES 2688588A1 ES 201700570 A ES201700570 A ES 201700570A ES 201700570 A ES201700570 A ES 201700570A ES 2688588 A1 ES2688588 A1 ES 2688588A1
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Abstract

The present invention relates to a set of improvements to the operation of the engine described in the patent ES2608601. Specifically, the introduction of oxygen into the combustion chamber is solved by ionic transport ceramic membrane technology. The heat released by the high concentration photovoltaic cells is used to heat air using a heat exchanger. A compressor driven, either by electrical energy or by a microturbine coupled on its axis, contributing the latter to the improvement of electrical efficiency, compresses the air already heated by the heat captured in the heat exchanger to achieve conditions suitable to the oxygen transport through the ceramic membrane. The evacuation of the solid residue of metal oxide consists of a vortex flow of pure oxygen, which stabilizes and confines the combustion flame of magnesium and/or aluminum and entrains the solid particles. The nanoparticles form clusters until they reach the micrometric size using the technology of aerosol reactors. The start of combustion is produced by the concentrated light provided by a CO2laser. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Dispositivo para suministro de oxígeno y evacuación de residuos sólidos a motor termofotovoltaico de combustible metálico. Device for oxygen supply and solid waste disposal to thermo-photovoltaic motor of metallic fuel.

Objeto de la invención Object of the invention

La presente invención se refiere a un conjunto de mejoras al funcionamiento del motor descrito en la patente ES2608601 y con numero de solicitud P201631217 del mismo autor. Concretamente el abastecimiento de oxígeno a la cámara de combustión es resuelta mediante la tecnología de membrana cerámica de transporte iónico. El calor desprendido por las células fotovoltaicas de alta concentración es utilizado para calentar aire mediante un intercambiador de calor. Un compresor impulsado, o bien por energía eléctrica o bien por una microturbina acoplada en su mismo eje, contribuyendo esta última a la mejora de la eficiencia eléctrica, comprime el aire ya calentado por el calor captado en el intercambiador de calor hasta alcanzar condiciones adecuadas al transporte de oxígeno a través de la membrana cerámica. La evacuación del residuo sólido de óxido metálico consiste en un flujo vórtice de oxígeno puro, que estabiliza y confina la llama de combustión del magnesio y/o del aluminio y arrastra las partículas sólidas. Las nanopartículas forman aglomeraciones hasta alcanzar el tamaño micrométrico utilizando la tecnología de reactores de aerosol. El inicio de la combustión se produce mediante la luz concentrada aportada por un laser de C02. The present invention relates to a set of improvements to the operation of the engine described in patent ES2608601 and with application number P201631217 by the same author. Specifically, the supply of oxygen to the combustion chamber is resolved by means of ceramic membrane ion transport technology. The heat released by the high concentration photovoltaic cells is used to heat air by means of a heat exchanger. A compressor driven, either by electric power or by a microturbine coupled on its same axis, contributing the latter to the improvement of electrical efficiency, compresses the air already heated by the heat captured in the heat exchanger until adequate conditions are reached. oxygen transport through the ceramic membrane. The evacuation of the solid residue of metallic oxide consists of a vortex flow of pure oxygen, which stabilizes and confines the combustion flame of magnesium and / or aluminum and drags the solid particles. The nanoparticles form agglomerations until reaching micrometric size using aerosol reactor technology. The beginning of combustion is produced by the concentrated light provided by a C02 laser.

Antecedentes y estado actual de la técnica. Background and current state of the art.

En la citada patente ES2608601 se propone el uso de oxígeno licuado como medio de almacén comburente para aportar oxígeno gaseoso a un motor termofotovoltaico de combustible metálico, fundamentalmente quemando magnesio y/o aluminio. Sin embargo, el oxígeno licuado es sumamente peligroso por su fácil volatilidad. El rápido crecimiento de la presión en el interior del recipiente y el fácil sellado de las válvulas de las bombonas destinadas a su almacenamiento, por la congelación de vapor de agua en estas, con el consiguiente riesgo de explosión, supone un potencial peligro que lo inadecua para uso regular, especialmente cuando el motor pretende ser utilizado para el transporte. In the aforementioned patent ES2608601 the use of liquefied oxygen is proposed as a combustion storage medium to provide gaseous oxygen to a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, essentially burning magnesium and / or aluminum. However, liquefied oxygen is extremely dangerous due to its easy volatility. The rapid growth of the pressure inside the container and the easy sealing of the valves of the cylinders intended for storage, by the freezing of water vapor in these, with the consequent risk of explosion, poses a potential danger that inadequate for regular use, especially when the engine is intended to be used for transport.

Desde décadas pasadas, de entra las tipologías de sistemas de obtención de oxígeno a partir del aire, se conoce la técnica de membranas cerámicas de transporte iónico. Tienen la ventaja actualmente de obtener como resultado final un oxígeno de extrema pureza, superior a 99% del gas resultante, bajo consumo energético y como inconveniente bajas producciones, por lo que no se emplean masivamente en la industria. Since last decades, the types of systems for obtaining oxygen from the air enter, the technique of ceramic membranes of ionic transport is known. They currently have the advantage of obtaining as a final result an oxygen of extreme purity, greater than 99% of the resulting gas, low energy consumption and as a disadvantage low productions, so they are not used massively in the industry.

Concretamente la patente US5035727A trata exactamente de la unificación de las tecnologías de turbina de combustión externa y compresor más la permeación de oxígeno a través de una membrana cerámica electrolítica. Previamente a la salida de aire ya empobrecido de oxígeno a través de la turbina, el aire adquiere condiciones de presión y temperaturas adecuadas a la permeación de oxígeno en el interior de cámara de calentamiento del turbocompresor. Specifically, US5035727A patent deals exactly with the unification of external combustion turbine and compressor technologies plus oxygen permeation through an electrolytic ceramic membrane. Prior to the exit of already depleted oxygen through the turbine, the air acquires pressure conditions and temperatures suitable for the permeation of oxygen inside the turbocharger's heating chamber.

Por otro lado, el empleo de radiación electromagnética para calentar un receptor solar, que a su vez calienta el aire que circula por los conductos internos de una microturbina de gas, es propuesto en la patente WO2013/034783A1 del inventor español Jonas Villarubia Ruiz. También la patente japonesa JPH0431669A demuestra que una microturbina de gas puede ser impulsada por radiación electromagnética, en este caso solar, sin el empleo de gases hidrocarburos. On the other hand, the use of electromagnetic radiation to heat a solar receiver, which in turn heats the air that circulates through the internal ducts of a gas microturbine, is proposed in the patent WO2013 / 034783A1 of the Spanish inventor Jonas Villarubia Ruiz. Also the Japanese patent JPH0431669A demonstrates that a gas microturbine can be driven by electromagnetic radiation, in this solar case, without the use of hydrocarbon gases.

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Un dispositivo que combina células termofotovoltaicas, membrana cerámica y turbina de gas es resuelto en la patente US2011027673, sin embargo incorpora el uso de una célula de combustible, lo que difiere profundamente del esquema propuesto en la presente patente. A device that combines thermo-photovoltaic cells, ceramic membrane and gas turbine is resolved in US2011027673, however it incorporates the use of a fuel cell, which differs profoundly from the scheme proposed in the present patent.

También en CN103997281B y CN203911839 (U), se propone el funcionamiento conjunto de cámara termofotovoltaica y turbina de gas. No obstante, los gases de escape del quemador son incorporados a la turbina de gas, lo que implica una radical diferencia con el motor no contaminante propuesto en ES2608601 y que trata de mejorar la presente patente. Also in CN103997281B and CN203911839 (U), the joint operation of thermo-photovoltaic chamber and gas turbine is proposed. However, burner exhaust gases are incorporated into the gas turbine, which implies a radical difference with the non-polluting engine proposed in ES2608601 and which seeks to improve the present patent.

La acción conjunta del quemado de metales y la oxicombustión se emplea a veces en el llamado proceso Chemical Looping Combustion. The joint action of metal burning and oxy-combustion is sometimes used in the so-called Chemical Looping Combustion process.

El uso de reactores de aerosol para el crecimiento y aglomeración de partículas nanoestructuradas es conocido desde décadas pasadas. Se consigue así pasar de monómeros de tamaños moleculares a partículas en el rango de las micras. En particular son empleados actualmente para el crecimiento de nanopartículas de óxidos metálicos. Algunos óxidos obtenidos son los de Zinc, Estaño, Magnesio, etc. Se utiliza el quemado mediante llama difusa, si bien se emplea metano como gas combustible y se proyectan partículas metálicas sobre la llama. La termoforesis o transporte por gradiente térmico es un procedimiento empleado en reactores de aerosol para precipitación y crecimiento de nanopartículas sobre sustratos o superficies refrigeradas. The use of aerosol reactors for the growth and agglomeration of nanostructured particles has been known since past decades. It is thus possible to move from monomers of molecular sizes to particles in the micron range. In particular they are currently used for the growth of metal oxide nanoparticles. Some oxides obtained are those of Zinc, Tin, Magnesium, etc. Burning by diffuse flame is used, although methane is used as combustible gas and metal particles are projected on the flame. Thermophoresis or thermal gradient transport is a procedure used in aerosol reactors for precipitation and growth of nanoparticles on substrates or refrigerated surfaces.

Se han superado los 200 W/cm2 de concentración lumínica en células fotovoltaicas receptoras de radiación solar utilizando refrigeración mediante metales líquidos. Es propuesto por IBM en la patente US6665186 B1 para refrigeración de semiconductores y según dicha entidad expuesto en 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Se consigue así hacer pasar la célula de 1600 ºC a 85 ºC. They have exceeded 200 W / cm2 of light concentration in photovoltaic cells receiving solar radiation using liquid metal cooling. It is proposed by IBM in US6665186 B1 for semiconductor refrigeration and according to said entity set forth in 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference. It is thus possible to pass the cell from 1600 ° C to 85 ° C.

Descripción de la invención. Description of the invention

Se pretenden introducir cuatro avances o mejoras al motor termofotovoltaico de combustible metálico. It is intended to introduce four advances or improvements to the thermo-photovoltaic motor of metallic fuel.

- Introducción de oxígeno al reactor. - Introduction of oxygen to the reactor.

En primer lugar, el uso de membrana cerámica de transporte iónico aporta como principal ventaja, la innecesidad del empleo de depósito de almacenamiento de oxígeno para llevar a cabo la oxicombustión del magnesio o del aluminio. Esto supone una sustancial ventaja dado que una bombona para el almacenamiento de oxígeno gaseoso fabricada de acero es pesada y está sometida a alta presión (200 Kg/cm2) lo que supone un cierto riesgo en el transporte, cuando el motor se emplea para mover un vehículo. Aun más acentuada es la anterior afirmación cuando se trata de almacenar oxígeno licuado. In the first place, the use of ceramic ionic transport membrane provides the main advantage of the need to use an oxygen storage tank to carry out the oxy-combustion of magnesium or aluminum. This is a substantial advantage given that a gas cylinder for the storage of gaseous oxygen made of steel is heavy and subjected to high pressure (200 Kg / cm2), which implies a certain transport risk, when the engine is used to move a vehicle. Even more pronounced is the previous statement when it comes to storing liquefied oxygen.

Se ha propuesto el uso de membranas cerámicas para abastecer de oxígeno a un motor de combustión de gasolina, pero dicho uso ha sido rechazado por su inviabilidad económica. Aceptando un consumo energético de 0,5 Kwh/Kg de oxígeno. Un motor de gasolina necesitaría para consumir 40 kg de combustible, aproximadamente 140 kg de oxígeno. Lo que supondría un gasto energético útil de 70 Kwh. Aceptando una eficiencia del motor de gasolina de 30 %, la energía bruta necesaria para obtener el oxígeno seria de aproximadamente 230 Kwh. Atribuyendo 13Kwh/Kg a la densidad energética de la gasolina, se necesitarían 17,69 Kg para disponer del oxígeno necesario para realizar la combustión. Es decir, 44% del peso inicial de gasolina. Casi la mitad de la energía del combustible se destinaria en obtener oxígeno puro para la reacción. The use of ceramic membranes to supply oxygen to a gasoline combustion engine has been proposed, but such use has been rejected due to its economic infeasibility. Accepting an energy consumption of 0.5 Kwh / Kg of oxygen. A gasoline engine would need to consume 40 kg of fuel, approximately 140 kg of oxygen. What would be a useful energy expenditure of 70 Kwh. Accepting a gasoline engine efficiency of 30%, the gross energy needed to obtain oxygen would be approximately 230 Kwh. Attributing 13Kwh / Kg to the energy density of gasoline, 17.69 Kg would be needed to have the oxygen needed to perform combustion. That is, 44% of the initial weight of gasoline. Almost half of the fuel's energy would go to obtain pure oxygen for the reaction.

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5 5

10 10

15 fifteen

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40 40

Para el magnesio y el aluminio, los números son muy ventajosos en relación a la gasolina. Si cada partícula -H-C-H- de la cadena de hidrocarburos pesa 14 unidades de masa atómica, que van a enlazar con 3 átomos de oxígeno para formar finalmente C02+H20, se impone una necesidad de oxígeno en peso total de 48 unidades de masa atómica. Por el contrario, para el caso del oxido de magnesio, cada partícula de Mg pesa 24 u.m.a. y tan solo necesita los 16 For magnesium and aluminum, the numbers are very advantageous in relation to gasoline. If each particle -H-C-H- of the hydrocarbon chain weighs 14 units of atomic mass, which will bond with 3 oxygen atoms to finally form C02 + H20, a need for oxygen in total weight of 48 atomic mass units is imposed. On the contrary, in the case of magnesium oxide, each Mg particle weighs CU24 a. and you only need all 16

u.m.a. del átomo de oxígeno para la reacción. Por tanto por cada kilogramo de magnesio solo se necesitan 0,67 Kg de oxígeno. Cada 40 kg de magnesio van a necesitar para completar su combustión 26,66 Kg de oxígeno. Suponiendo una necesidad energética de 0,5 Kwh/kg para que el oxígeno cruce la membrana, esto implica 13,33 Kwh en energía útil. Atribuyendo una eficiencia energética a un conjunto motor termofotovoltaico+turbina de gas mínima de 35-40%, la necesidad energética bruta requerida es de 35 Kwh. Dado que la densidad energética bruta del Magnesio es aproximadamente de 7 Kwh/kg, esto supone una necesidad de tan solo 5 kg de magnesio para quemar los 40 kg iniciales. Es decir, 12,5% del peso inicial frente al 44% que requiere la gasolina. El cálculo es aun más favorable si se tiene cuenta que, en la presente invención, la energía perdida en mover el turbocompresor y calentar el aire no es necesariamente energía eléctrica producida, sino energía térmica. CU of the oxygen atom for the reaction. Therefore, for every kilogram of magnesium only 0.67 kg of oxygen is needed. Every 40 kg of magnesium will need to complete its combustion 26.66 Kg of oxygen. Assuming an energy requirement of 0.5 Kwh / kg for oxygen to cross the membrane, this implies 13.33 Kwh in useful energy. Attributing an energy efficiency to a thermo-photovoltaic motor + minimum gas turbine set of 35-40%, the gross energy requirement required is 35 Kwh. Since the gross energy density of Magnesium is approximately 7 Kwh / kg, this implies a need of only 5 kg of magnesium to burn the initial 40 kg. That is, 12.5% of the initial weight compared to 44% that requires gasoline. The calculation is even more favorable if one takes into account that, in the present invention, the energy lost in moving the turbocharger and heating the air is not necessarily produced electrical energy, but thermal energy.

Viene a ocurrir que el magnesio y el aluminio tienen una densidad energética referida al peso de comburente de oxígeno empleado durante la combustión, muy superior a los hidrocarburos e incluso respecto a otros metales. It happens that magnesium and aluminum have an energy density referred to the weight of oxygen oxidizer used during combustion, much higher than hydrocarbons and even with respect to other metals.

Metal Metal
Óxido Energía (KJ/mol de O2) Metal Óxido Energía (KJ/mol de O2) Oxide Energy (KJ / mol of O2)  Metal Oxide Energy (KJ / mol of O2)

BerilioBeryllium
BeO 1182 Hierro Fe3O4 508  Beo 1182 Iron Fe3O4 508

Magnesio Magnesium
MgO 1162 Estaño Son 500 MgO 1162 Tin They are 500

Aluminio Aluminum
Al2O3 1045 Níquel NiO 439 Al2O3 1045 Nickel NiO 439

ZirconioZirconium
ZrO2 1028 Cobalto CoO 422  ZrO2 1028 Cobalt CoO 422

SilicioSilicon
SiO2 836 Plomo Pb3O4 309  SiO2 836 Lead Pb3O4 309

CromoChrome
Cr2O5 701 Cobre CuO 254  Cr2O5 701 Copper CuO 254

Zinc Zinc
ZnO 636 Plata Ag2O 5 ZnO 636 Silver Ag2O 5

Molibdeno Molybdenum
MoO2 534 Wolframio WO3 510 MoO2 534 Tungsten WO3 510

En la tabla anterior se comparan las densidades energéticas en función del peso de oxígeno. Tan solo el magnesio y el aluminio se ven superados por el berilio. Teniendo este la desventaja de una excesiva densidad energética que hace peligrosa su manipulación, es venenoso y poco abundante. In the previous table the energy densities are compared according to the weight of oxygen. Only magnesium and aluminum are overcome by beryllium. Having this disadvantage of an excessive energy density that makes its manipulation dangerous, it is poisonous and not very abundant.

La oxicombustión tiene además las ventajas de evitar la formación de óxidos de nitrógeno, y al no haber nitrógeno presente en la reacción de oxidación, el calor perdido por salida de gas calentado del quemador o cámara de calentamiento es sustancialmente menor a quemar en presencia de aire a presión atmosférica, lo que redunda en una ganancia en eficiencia energética. Oxy-combustion also has the advantages of preventing the formation of nitrogen oxides, and since there is no nitrogen present in the oxidation reaction, the heat lost from the heated gas outlet of the burner or heating chamber is substantially less than burning in the presence of air at atmospheric pressure, which results in a gain in energy efficiency.

Para centrales energéticas otros métodos de obtención de oxígeno tales como la licuación del aire también son de aplicación. Esta alternativa es también adoptada en la presente patente. El motivo es que las membranas cerámicas son aptas para pequeñas producciones tales como suministro de oxígeno a un vehículo, pero para grandes producciones son más apropiados otros métodos tal como la licuación del aire. Por consiguiente para una central energética, donde se incluye el motor termofotovoltaico más turbina de combustión externa y ciclo de Rankine asociado, o ciclo con turbina de vapor, es de mejor aplicación esta alternativa. For power plants other methods of obtaining oxygen such as air liquefaction are also applicable. This alternative is also adopted in this patent. The reason is that ceramic membranes are suitable for small productions such as supplying oxygen to a vehicle, but other methods such as air liquefaction are more appropriate for large productions. Therefore, for an energy plant, which includes the thermo-photovoltaic engine plus external combustion turbine and associated Rankine cycle, or steam turbine cycle, this alternative is best applied.

Actualmente se emplea oxicombustión en quemadores de hidrocarburos tales como gas metano y la presión de trabajo que se necesita para permear una membrana cerámica de transporte iónico está entre 10 y 15 atm y la temperatura se encuentra en el rango de 800- 1150ºC. Las membranas cerámicas resisten temperaturas por encima de 1100ºC. Oxy-combustion is currently used in hydrocarbon burners such as methane gas and the working pressure needed to permeate an ionic ceramic transport membrane is between 10 and 15 atm and the temperature is in the range of 800-1150 ° C. Ceramic membranes resist temperatures above 1100 ° C.

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Para la presente invención el intervalo de presiones de trabajo del compresor está entre 4,5 y 15 atm. La temperatura del aire alcanzada en la cámara o conducción de calentamiento previa al paso por la membrana cerámica y a la expansión del aire en la turbina está entre 1000 y 1150ºC. Esta temperatura puede ser alcanzada a través de un intercambiador de calor cuyos conductos por donde circula el aire hacen las veces de cámara de calentamiento. For the present invention the working pressure range of the compressor is between 4.5 and 15 atm. The temperature of the air reached in the chamber or heating conduit prior to the passage through the ceramic membrane and the expansion of the air in the turbine is between 1000 and 1150 ° C. This temperature can be reached through a heat exchanger whose ducts through which the air circulates serve as a heating chamber.

A continuación el aire pasa por conductos en cuyas paredes se sitúa la membrana cerámica. The air then passes through ducts on whose walls the ceramic membrane is located.

El flujo de oxígeno a través de una membrana cerámica de transporte iónico viene dado por la ecuación de Wagner, The flow of oxygen through a ceramic ionic transport membrane is given by the Wagner equation,

 p o  p o 

Jo  K (T )  ln  2 2  p o Jo  K (T)  ln  2 2  p o 

2 2

Donde K es un parámetro que depende de la temperatura en el aire de alimentación. P'O2 es la presión del lado de la superficie de alimentación y P"O2 es la presión de oxígeno en la superficie del permeado de la membrana. Where K is a parameter that depends on the temperature in the feed air. P'O2 is the pressure on the side of the feed surface and P "O2 is the pressure of oxygen on the permeate surface of the membrane.

Trabajando el motor termofotovoltaico a presión inferior a la atmosférica, se consiguen reducir sustancialmente las presiones del lado de la superficie de alimentación, lo que supone una ventaja respecto a quemadores de hidrocarburos que trabajan del lado del permeado a 1 atm y del lado de la alimentación a 15 atm. El flujo de oxígeno depende del cociente entre presiones y no de la diferencia de presiones, por tanto trabajar en vado parcial en el interior del reactor termofotovoltaico de combustible metálico implica un ahorro energético pues se necesitan menores presiones de trabajo a la entrada a la membrana, y representa una sustancial ventaja respecto a la tecnología actual donde se utilice la membrana cerámica en quemadores de hidrocarburos. Working the thermo-photovoltaic motor at lower than atmospheric pressure, the pressures of the feed surface side are substantially reduced, which is an advantage over hydrocarbon burners working from the permeate side at 1 atm and the feed side at 15 atm. The oxygen flow depends on the ratio between pressures and not on the difference in pressures, therefore working in partial ford inside the thermo-photovoltaic reactor of metallic fuel implies an energy saving because lower working pressures are required at the entrance to the membrane, and represents a substantial advantage over current technology where the ceramic membrane is used in hydrocarbon burners.

La temperatura del aire en el interior de la cámara de calentamiento de la microturbina de combustión externa propuesta, se obtiene del calor desprendido por las células fotovoltaicas de concentración. The temperature of the air inside the heating chamber of the proposed external combustion microturbine is obtained from the heat released by the concentration photovoltaic cells.

La ventaja de obtener más de 200 W/cm2 de concentración lumínica sobre las células respecto a hacerlo a 100 W/cm2, es elemental, se reduce el número de células a la mitad. Para un motor de 40.000 Watios de emisión lumínica de reacción de oxicombustión recepcionados por las células, la superficie en células se reduce a 200 cm2 frente a los 400 cm2 que requiere trabajar a 100 W/cm2. A 20 €/cm2, el coste en células del motor termofotovoltaico es de 4.000 euros y está dentro de un orden de magnitud aceptable y vuelve la tecnología competitiva frente a la batería eléctrica y frente a las células de combustible de hidrogeno aplicables en automoción. The advantage of obtaining more than 200 W / cm2 of light concentration on the cells compared to 100 W / cm2, is elementary, the number of cells is reduced by half. For a 40,000-watt light-emitting oxy-combustion reaction engine received by cells, the surface area in cells is reduced to 200 cm2 compared to 400 cm2 that requires working at 100 W / cm2. At € 20 / cm2, the cost in thermo-photovoltaic motor cells is 4,000 euros and is within an order of acceptable magnitude and the competitive technology returns to the electric battery and to the hydrogen fuel cells applicable in the automotive industry.

Como ya se ha indicado se alcanzan temperaturas máximas, previas a la refrigeración de las células, de 1600ºC cuando se trabaja con concentración lumínica sobre las células de 200 W/cm2. Con un eficiente sistema de refrigeración, el calor captado por un metal líquido refrigerante de alta transmisividad térmica, que actúa en un intercambiador de calor, es transferido a la corriente de aire en el interior de la cámara de calentamiento de la microturbina. As already indicated, maximum temperatures, prior to the cooling of the cells, of 1600ºC are reached when working with light concentration on the 200 W / cm2 cells. With an efficient cooling system, the heat captured by a high thermal transmissivity liquid cooling metal, which acts in a heat exchanger, is transferred to the air stream inside the microturbine heating chamber.

Para concentraciones inferiores, las exigencias a la refrigeración decrecen pero se incrementa la superficie de células fotovoltaicas. For lower concentrations, the cooling requirements decrease but the surface area of photovoltaic cells increases.

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Un compresor actúa acoplado a la microturbina haciendo uso del mismo eje y proporciona la presión necesaria al aire circulante del lado de la superficie de alimentación de la membrana cerámica. Opcionalmente se puede prescindir del uso de turbina y utilizar el compresor impulsado solo por energía eléctrica, el motor se simplifica pero el conjunto reduce su eficiencia energética. A compressor acts coupled to the microturbine using the same axis and provides the necessary pressure to the circulating air on the side of the feed surface of the ceramic membrane. Optionally you can do without the use of turbine and use the compressor driven only by electric power, the engine is simplified but the whole reduces its energy efficiency.

Las condiciones de presión y temperatura en el turbocompresor son compatibles con su propio funcionamiento y con el funcionamiento de la membrana cerámica. The pressure and temperature conditions in the turbocharger are compatible with its own operation and with the operation of the ceramic membrane.

- Mejora de la eficiencia. - Efficiency improvement.

En la patente ES2608601 se propone el uso de turbina de vapor o ciclo de Rankine en simbiosis con el motor termofotovoltaico. Dicho dispositivo es adecuado al funcionamiento de una central eléctrica donde el ciclo de Rankine asociado al uso de turbinas de vapor alcanza rendimientos que superan el 30% y mediante regeneración alcanzan el 40% (en este caso este rendimiento sería calculado respecto al calor que desprenden las células fotovoltaicas). Sumado al rendimiento del motor termofotovoltaico, en dicha patente se predice un rendimiento global que alcanza el 50%. Es lo que se conoce en ingeniería solar con los términos High Concentration Photovoltaic Thermal system (HCPVT). In the ES2608601 patent the use of steam turbine or Rankine cycle in symbiosis with the thermo-photovoltaic motor is proposed. This device is suitable for the operation of a power plant where the Rankine cycle associated with the use of steam turbines reaches yields that exceed 30% and by regeneration reach 40% (in this case this performance would be calculated with respect to the heat emitted by the Photovoltaic cells). In addition to the performance of the thermo-photovoltaic motor, said patent predicts an overall efficiency that reaches 50%. It is what is known in solar engineering with the terms High Concentration Photovoltaic Thermal system (HCPVT).

Para una central energética, en la presente invención se establece el dispositivo conjunto de motor termofotovoltaico de combustible metálico sin emisor opaco intermediario, microturbina de gas y circuito de Rankine asociado, para aprovechar el nitrógeno calentado a la salida de la microturbina. Se dispone así de 3 elementos produciendo electricidad: motor termofotovoltaico For a power plant, in the present invention the joint device of thermo-photovoltaic motor of metallic fuel without intermediate opaque emitter, gas microturbine and associated Rankine circuit is established, to take advantage of the heated nitrogen at the exit of the microturbine. There are thus 3 elements producing electricity: thermo-photovoltaic motor

+ turbina de nitrógeno calentado (turbina de combustión externa) + turbina de vapor de agua. + heated nitrogen turbine (external combustion turbine) + water steam turbine.

Para un vehículo automóvil resulta más adecuada una microturbina de combustión externa en combinación con un motor termofotovoltaico por ser la microturbina indicada más compacta y por tanto, ocupar menos espacio que una turbina de vapor. En vehículos de competición, utilizando turbinas de gas se esta también alcanzando rendimientos que superan el 40%, empleando reciclaje de energía durante las frenadas. For an automobile, an external combustion microturbine is more suitable in combination with a thermo-photovoltaic motor because it is the most compact indicated microturbine and therefore occupies less space than a steam turbine. In competition vehicles, using gas turbines is also reaching yields that exceed 40%, using energy recycling during braking.

En la actual patente el aire que obtiene energía térmica de un intercambiador de calor de metal liquido que refrigera las células fotovoltaicas, eleva su temperatura entre 1000ºC y 1150ºC, lo que permite el funcionamiento de la turbina y por consiguiente del compresor asociado. In the current patent, the air that obtains thermal energy from a liquid metal heat exchanger that cools the photovoltaic cells, raises its temperature between 1000 ° C and 1150 ° C, which allows the operation of the turbine and therefore the associated compressor.

La tecnología de turbina de gas de combustión externa existe y se conoce con los términos ingleses de EFGT- cycle (the Externally Fired Gas Turbine). La presente patente propone un motor termofotovoltaico que alimenta de calor a una turbina de combustión externa, realizándose la combustión por tanto dentro del motor termofotovoltaico de combustible metálico. La combustión es una oxidación ultrarrápida de metal. External combustion gas turbine technology exists and is known under the English terms of EFGT-cycle (the Externally Fired Gas Turbine). The present patent proposes a thermo-photovoltaic engine that feeds heat to an external combustion turbine, thus combustion being carried out within the metal-fuel thermo-photovoltaic engine. Combustion is an ultrafast metal oxidation.

El aire a la salida de la turbina de gas es captado por un segundo intercambiador de calor y este es cedido para el precalentamiento del aire antes de la entrada de este al compresor de la turbina. The air at the outlet of the gas turbine is captured by a second heat exchanger and this is transferred for preheating the air before it enters the turbine compressor.

En parte de los conductos por donde circula el aire calentado, en el interior de la cámara de calentamiento de aire de la turbina, se dispone de membrana cerámica de transporte iónico, al objeto de captar y permear el oxígeno hacia la conducción que introduce a este en la cámara de combustión del motor termofotovoltaico. In part of the conduits through which the heated air circulates, inside the turbine's air heating chamber, a ceramic ionic transport membrane is available, in order to capture and permeate the oxygen towards the conduit that introduces it in the combustion chamber of the thermo-photovoltaic engine.

Las diferencias respecto al esquema planteado en la figura B de la patente US5035727 consisten en: The differences with respect to the scheme outlined in Figure B of US5035727 consist of:

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1. one.
Al quemador termofotovoltaico no entra aire externo en la presente patente y si el oxígeno que atraviesa la membrana cerámica. Por el contrario, a la cámara de combustión o quemador de la patente norteamericana se entrega el aire de salida de la turbina. To the thermo-photovoltaic burner does not enter external air in the present patent and if the oxygen that crosses the ceramic membrane. On the contrary, the exhaust air of the turbine is delivered to the combustion chamber or burner of the US patent.

2. 2.
El aire de salida de la turbina de gas es empleado en la presente invención en: The exhaust air of the gas turbine is used in the present invention in:

a.- Precalentar el aire de entrada al compresor de la turbina de gas mediante un intercambiador de calor. a.- Preheat the inlet air to the gas turbine compressor by means of a heat exchanger.

b.- Calentar el oxígeno utilizado como gas de arrastre antes de su recirculación al b.- Heat the oxygen used as entrainment gas before recirculation to the

interior de la cámara de combustión. La patente US5035727 no utiliza inside the combustion chamber. US5035727 does not use

oxicombustión en el quemador. Oxycombustion in the burner.

c.- Calentar el agua del circuito de Rankine. Si realizado en US5035727. c.- Heat the water of the Rankine circuit. If made in US5035727.

3. En la presente invención el material output del quemador resultante de la combustión es sólido (el oxígeno de salida es reciclado y reintroducido en el quemador). En la patente americana si existe gas de salida del quemador, que va a ceder calor a un ciclo de Rankine además de entregar calor en el intercambiador que abastece de energía al turbocompresor del ciclo Brayton. 3. In the present invention the output material of the burner resulting from combustion is solid (the output oxygen is recycled and reintroduced into the burner). In the US patent there is burner outlet gas, which will transfer heat to a Rankine cycle in addition to delivering heat in the exchanger that supplies energy to the Brayton cycle turbocharger.

- Evacuación de residuo sólido. La principal problemática asociada al motor termofotovoltaico de combustible metálico es la evacuación de humo y el polvo de oxido metálico de la cámara de calentamiento o quemador. Al prescindirse de emisor opaco como intermediario entre la zona de combustión y las células fotovoltaicas, elemento este que tradicionalmente ha existido en energía termofotovoltaica, por un lado se cuenta con la ventaja de una reacción a temperatura superior a 3000ºC, lo que se traduce en una curva de emisión espectral que alcanza su máximo en la frontera entre la radiación visible e infrarroja cercana, excelente emisión electromagnética a captar por las células fotovoltaicas de concentración y con un gran parecido a la forma de la curva espectral de la radiación solar. Pero por otro lado, se cuenta con el problema asociado de evitar que el humo de óxido metálico se adhiera a las paredes de la cámara de combustión, que inutilizaría el reactor en pocos segundos, de ocurrir esto. Es imprescindible evacuar el residuo sólido, humo y polvo que se va formando. - Solid waste evacuation. The main problem associated with the thermo-photovoltaic motor of metallic fuel is the evacuation of smoke and metal oxide dust from the heating or burner chamber. When the opaque emitter is not used as an intermediary between the combustion zone and the photovoltaic cells, this element that has traditionally existed in thermo-photovoltaic energy, on the one hand it has the advantage of a reaction at a temperature above 3000ºC, which translates into a Spectral emission curve that reaches its maximum at the border between visible and near infrared radiation, excellent electromagnetic emission to be captured by concentration photovoltaic cells and with a great resemblance to the shape of the solar radiation spectral curve. But on the other hand, there is the associated problem of preventing metal oxide smoke from adhering to the combustion chamber walls, which would render the reactor useless in a few seconds, if this occurs. It is essential to evacuate the solid residue, smoke and dust that is formed.

Para un vehículo automóvil y tras un desplazamiento de más de 500 km se supera la producción de 70 kg en polvo y humo de oxido metálico. For a motor vehicle and after a displacement of more than 500 km, the production of 70 kg of powder and metal oxide smoke is exceeded.

Si bien la magnesia dispone de una elevada densidad volumétrica, 3,58Kg/L, el humo de magnesia no densificado tiene un comportamiento similar al humo de sílice, su densidad es tan baja que casi flota a presión atmosférica. Para implementación del motor descrito en ES2608601 en un vehículo automóvil es necesario proceder a la densificación del humo, aunque se trabaje por debajo de la presión atmosférica, de lo contrario los 70 kg de peso ocuparían volúmenes de cientos de litros. También ocurre lo mismo para el almacenamiento de óxido metálico en una central energética, si bien aquí las disponibilidades de espacio son mucho mayores. Although the magnesia has a high volumetric density, 3.58 kg / L, the smoke of non-densified magnesia has a behavior similar to silica smoke, its density is so low that it almost floats at atmospheric pressure. For the implementation of the engine described in ES2608601 in a motor vehicle it is necessary to proceed to smoke densification, even if working below atmospheric pressure, otherwise 70 kg of weight would occupy volumes of hundreds of liters. The same is also true for the storage of metal oxide in an energy plant, although space availability is much greater here.

Las medidas adoptadas para evacuación del polvo y humo de la cámara de combustión se comentan a continuación y se enumeran así: The measures taken to remove dust and smoke from the combustion chamber are discussed below and are listed as follows:

a.- Confinamiento magnético. Indicado en ES2608601. a.- Magnetic confinement. Indicated in ES2608601.

b.- Caída y segregación por gravedad. Indicado en ES2608601. b.- Fall and segregation by gravity. Indicated in ES2608601.

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c.- Arrastre fluido dinámico por diferencias térmicas y de presión. c.- Dynamic fluid dragging due to thermal and pressure differences.

d.- Superficie antiadherente en las paredes de la cámara de combustión y de los conductos de densificación de humo. d.- Non-stick surface on the walls of the combustion chamber and smoke densification ducts.

e.- Distancia entre placas fotovoltaicas y centro de combustión proporcional a la potencia a recibir. e.- Distance between photovoltaic panels and combustion center proportional to the power to be received.

f.- Partículas a modo de núcleos de hierro rodeados de aluminio, magnesio o aleación de ambos. El hierro actúa como sustancia solida portadora que guía la trayectoria de partículas en combustión. f.- Particles by way of iron nuclei surrounded by aluminum, magnesium or alloy of both. Iron acts as a solid carrier substance that guides the trajectory of burning particles.

g.- Limpieza mecánica de superficies internas del motor. g.- Mechanical cleaning of internal motor surfaces.

Para resolver el problema de la evacuación en ES2608601 se propone hacer uso de la evacuación por gravedad y confinamiento magnético. El magnesio es pobremente paramagnético y para el aluminio, aunque su paramagnetismo es mayor que el del magnesio, es aún insuficiente para el fin propuesto. Además sus óxidos respectivos tienen un paramagnetismo aun más débil. El confinamiento magnético de una partícula de óxido de magnesio o aluminio solidificada y en movimiento es insignificante. No obstante, cuando la combustión se está llevando a cabo y las partículas implicadas en ella se colocan en estado de plasma, estas se ven afectadas por campos magnéticos siguiendo un movimiento descrito por la ley de Lorentz. Para imanes o electroimanes cilíndricos rodeando los conductos de introducción de combustible y salida de residuos, de eje común y caras enfrentadas, las líneas de flujo de campo magnético adquieren forma de botella magnética. En esta situación las partículas en proceso de combustión se moverán siguiendo una hélice alrededor de la las líneas de flujo magnético y siendo tendentes a salir del reactor por el eje de los imanes. Dicho hecho es previsible con altas presiones de oxígeno que producen pequeñas explosiones que hacen salir las partículas ionizadas inicialmente con trayectorias radiales, tras lo cual describen el movimiento helicoidal indicado. To solve the problem of evacuation in ES2608601 it is proposed to make use of evacuation by gravity and magnetic confinement. Magnesium is poorly paramagnetic and for aluminum, although its paramagnetism is greater than that of magnesium, it is still insufficient for the proposed purpose. In addition their respective oxides have an even weaker paramagnetism. The magnetic confinement of a particle of magnesium oxide or solidified and moving aluminum is insignificant. However, when combustion is taking place and the particles involved in it are placed in a plasma state, they are affected by magnetic fields following a movement described by Lorentz's law. For cylindrical magnets or electromagnets surrounding the fuel inlet and waste outlet ducts, of common axis and facing faces, the magnetic field flow lines take the form of a magnetic bottle. In this situation, the particles in the combustion process will move along a propeller around the magnetic flux lines and tend to leave the reactor through the axis of the magnets. This fact is foreseeable with high oxygen pressures that produce small explosions that initially leave the ionized particles with radial paths, after which they describe the indicated helical movement.

Para reforzar el comportamiento magnético durante la combustión, en la presente patente se adopta la medida de utilizar como combustible partículas de hierro micrométricas, en una matriz de aluminio, magnesio o ambos conjuntamente aleados, presentada esta en forma de cinta o lamina. Polvos micrométricos constituida cada partícula de aluminio o magnesio o aleación de ambos rodeando un núcleo o zona interna de hierro dopado de cromo o zinc incrementa el carácter paramagnético del movimiento del metal en combustión, medida también adoptada en la presente invención. Esto no contradice el fundamento de la patente ES2608601 que es utilizar los espectros de emisión del aluminio, del magnesio o de aleación de ambos, dado que las partículas de hierro, sin ser importante su propia combustión pues tienen una pobre densidad energética, son usadas solamente como portadoras y guiadoras de los metales energéticos indicados. Las partículas de hierro que también se oxiden mantienen el comportamiento magnético dado que los óxidos de hierro son paramagnéticos. Además la presencia de zinc y/o cromo evita la oxidación del hierro impidiendo su combustión y por tanto su calentamiento excesivo. Evitando la oxidación del hierro también se reduce el consumo de oxígeno lo que tiene transcendencia de cara a la implementación del motor en un vehículo automóvil. En una central energética opcionalmente se puede prescindir del dopaje de cromo y zinc. To reinforce the magnetic behavior during combustion, the present patent adopts the measure of using micrometric iron particles as fuel, in a matrix of aluminum, magnesium or both together alloyed, presented in the form of a tape or sheet. Micrometric powders constituted each particle of aluminum or magnesium or alloy of both surrounding a core or internal zone of chromium or zinc doped iron increases the paramagnetic character of the movement of the burning metal, also measured in the present invention. This does not contradict the basis of the ES2608601 patent which is to use the emission spectra of aluminum, magnesium or alloy of both, since the iron particles, without being important their own combustion because they have a poor energy density, are used only as carriers and guides of the indicated energy metals. Iron particles that are also oxidized maintain the magnetic behavior since iron oxides are paramagnetic. In addition, the presence of zinc and / or chromium prevents the oxidation of iron preventing its combustion and therefore its excessive heating. Avoiding the oxidation of iron also reduces oxygen consumption, which is important for the implementation of the engine in a motor vehicle. In a power plant, chrome and zinc doping can optionally be dispensed with.

Cuando se tiene una llama de difusión estable, lo que ocurre a bajas presiones de oxígeno, esto es, del orden de 20.000 Pascales o menos, la llama de aluminio o magnesio o aleación de ambos, en su conjunto se ve pobremente afectada por campos magnéticos, a menos que estos sean muy intensos, del orden de varias Teslas. En particular el confinamiento conseguible con imanes permanentes, menos de 2 Teslas es débil y solo visible a cortas distancias y en la raíz de la llama. When there is a stable diffusion flame, which occurs at low oxygen pressures, that is, on the order of 20,000 Pascals or less, the flame of aluminum or magnesium or alloy of both, as a whole is poorly affected by magnetic fields , unless these are very intense, of the order of several Teslas. In particular, the confinement attainable with permanent magnets, less than 2 Teslas is weak and only visible at short distances and at the root of the flame.

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Por tanto para reforzar el confinamiento, a la acción magnética se incorpora en la presente patente, la acción fluidodinámica, existiendo por tanto un flujo magnetohidrodinámico, debido tanto a la presencia de fluido en movimiento como de campos magnéticos. Therefore, in order to reinforce the confinement, the dynamic action is incorporated into the magnetic action in the present patent, therefore there is a magnetohydrodynamic flow, due both to the presence of moving fluid and magnetic fields.

Utilizando un reactor con simetría de revolución, e incorporando el oxígeno de tal forma que su movimiento constituya un flujo vórtice con eje en el propio eje de revolución del reactor, se consigue el confinamiento de la llama y se evita así que el humo nanométrico se adhiera a las paredes internas de la cámara. Esta medida no supone necesariamente que se pierda la presión de vacío parcial, condición establecida en ES2608601. Se puede incorporar el oxígeno aun a presión por debajo de la atmosférica. La salida de oxígeno como gas portador y a baja presión de la cámara de combustión no implica grandes pérdidas energéticas, en todo caso inferiores a trabajar a presión atmosférica. Using a reactor with revolution symmetry, and incorporating the oxygen in such a way that its movement constitutes a vortex flow with axis in the axis of revolution of the reactor, the confinement of the flame is achieved and thus avoids that the nanometric smoke adheres to the inner walls of the chamber. This measure does not necessarily mean that partial vacuum pressure is lost, a condition established in ES2608601. Oxygen can be incorporated even at a pressure below atmospheric. The oxygen output as a carrier gas and at low pressure from the combustion chamber does not imply large energy losses, in any case lower than working at atmospheric pressure.

Desde la zona de la cámara donde se encuentran las células fotovoltaicas, se colocan desembocaduras de conducciones inyectoras de oxígeno, garantizando el arrastre del humo y del polvo desde la periferia de la cámara hacia el centra y hacia el/los conducto/s de salida, sin perjuicio de colocar otras conducciones que proyecten directamente oxígeno sobre el metal a quemar tal y como se establece en ES2608601. From the area of the chamber where the photovoltaic cells are located, mouths of oxygen injector conduits are placed, guaranteeing the dragging of smoke and dust from the periphery of the chamber towards the center and towards the outlet duct (s), without prejudice to placing other pipes that directly project oxygen on the metal to be burned as established in ES2608601.

El fluido en movimiento arrastra el polvo nanométrico hacia la desembocadura/s de salida del reactor situada en el eje de revolución del reactor con simetría de revolución. The moving fluid draws the nanometric dust towards the outlet outlet (s) of the reactor located on the axis of revolution of the reactor with revolution symmetry.

Las impurezas presentes en el magnesio o en el aluminio, u otros metales minoritarios, no suponen un problema adicional. Las fichas técnicas de los fabricantes informan que las impurezas principales son hierro, plomo, cobre, manganeso y silicio. Limitando el tamaño máximo a diámetros inferiores a 0,1 micras, las partículas no magnésicas y no alumínicas son oxidadas antes de alcanzar las paredes de la cámara y arrastradas por el flujo de oxígeno. Además las partículas de oxido de hierro y manganeso se ven afectadas por el campo magnético aun cuando este es creado por imanes permanentes, esto es, incluso para campos inferiores a 2 Teslas. Impurities present in magnesium or aluminum, or other minor metals, do not pose an additional problem. The technical data sheets of the manufacturers report that the main impurities are iron, lead, copper, manganese and silicon. Limiting the maximum size to diameters of less than 0.1 microns, non-magnesium and non-aluminum particles are oxidized before reaching the walls of the chamber and dragged by the flow of oxygen. In addition, the particles of iron oxide and manganese are affected by the magnetic field even when it is created by permanent magnets, that is, even for fields less than 2 Teslas.

El óxido de magnesio, de alcanzar las paredes de la cámara, su adherencia es baja y opcionalmente puede ser limpiado por medios mecánicos. No reacciona con las paredes del reactor. Existen en el mercado superficies antiadherentes al polvo ya patentadas, incluso para su uso en placas fotovoltaicas a la intemperie, en particular los materiales fluorocarbonados evitan la formación de enlaces que adhieren el polvo. Como desventaja tienen su bajo punto de fusión. Magnesium oxide, if it reaches the walls of the chamber, its adhesion is low and can optionally be cleaned by mechanical means. It does not react with the reactor walls. There are already patented non-stick dust surfaces on the market, even for use in outdoor photovoltaic panels, in particular fluorocarbon materials prevent the formation of bonds that adhere dust. As a disadvantage they have their low melting point.

Tan solo las paredes de la cámara se verán dañadas de ser alcanzadas por metal Iíquido, que al solidificar formaría fuerte enlaces con el material constituyente de la pared, no pudiendo ser limpiada esta por métodos mecánicos. Para evitar esta posibilidad, debe garantizase el trabajo a presión de oxígeno por encima de un valor mínimo. A presión de 20.000 Pa si la superficie del magnesio no está suficientemente pulida de óxido superficial antes de entrar en la cámara de reacción, la tendencia es a cortarse la reacción autosostenida y a caer gotas ardiendo de magnesio líquido desde la llama que dañan el reactor, cuando se quema cinta de magnesio. Only the walls of the chamber will be damaged if they are reached by liquid metal, which, when solidified, would form strong bonds with the constituent material of the wall, and cannot be cleaned by mechanical methods. To avoid this possibility, work under oxygen pressure above a minimum value must be guaranteed. At a pressure of 20,000 Pa if the surface of magnesium is not sufficiently polished from surface oxide before entering the reaction chamber, the tendency is to cut off the self-sustaining reaction and to drop burning drops of liquid magnesium from the flame that damages the reactor, when magnesium tape is burned.

En la patente ES2608601, se establece un solo conducto de evacuación de residuo sólido, entendiendo que la evacuación de gases (no existencia ni de nitrógeno ni de vapor de agua) va a ser prácticamente nula, no se dispone de conducto de evacuación de gases. Si bien sí se indica que de superarse la presión de trabajo actúa una bomba de purga para aliviar la presión del reactor, reconocida dicha necesidad también en la presente patente. In the ES2608601 patent, a single solid waste evacuation duct is established, with the understanding that the evacuation of gases (neither the existence of nitrogen nor of water vapor) is going to be practically null, there is no gas evacuation duct. Although it is indicated that if the working pressure is exceeded, a purge pump acts to relieve the reactor pressure, this need is also recognized in the present patent.

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En la actual propuesta de patente la evacuación del residuo solido, ya sea en forma de humo o de polvo, se da la doble alternativa de realizarse hacia abajo hacia un depósito situado debajo de la cámara de combustión, o bien mediante un doble conducto, uno acometiendo superiormente y otro inferiormente el quemador. Pero al objeto de favorecer el flujo de gas, se coloca en el interior del depósito de residuos una bomba de succión que tiene por fin incrementar la diferencia de presiones entre el quemador y el depósito. El oxígeno se mueve del reactor al depósito con un fuerte gradiente de temperaturas. En condiciones de vatio parcial en la cámara de combustión, se produce el fenómeno de arrastre térmico, en ingles denominado thermal creep, la velocidad y fuerza de arrastre de la corriente o flujo son suficientes para evacuar el humo. Además el peso del humo, mayor que el peso del oxígeno gaseoso, no actúa como fuerza opuesta o en contracorriente al flujo de oxígeno, lo que facilita la evacuación de ambos para el caso particular de una sola embocadura de evacuación en la parte inferior. In the current patent proposal the evacuation of the solid residue, either in the form of smoke or dust, there is the double alternative of being made downwards towards a deposit located below the combustion chamber, or by means of a double conduit, one rushing top and bottom burner. But in order to favor the flow of gas, a suction pump is placed inside the waste tank which aims to increase the pressure difference between the burner and the tank. The oxygen moves from the reactor to the tank with a strong temperature gradient. Under conditions of partial watt in the combustion chamber, the phenomenon of thermal drag occurs, in English called thermal creep, the speed and drag force of the current or flow are sufficient to evacuate the smoke. Furthermore, the weight of the smoke, greater than the weight of the gaseous oxygen, does not act as an opposite force or in countercurrent to the flow of oxygen, which facilitates the evacuation of both for the particular case of a single evacuation mouth at the bottom.

Las dimensiones del quemador o cámara de combustión vienen determinadas por la presión de oxígeno dentro del reactor y por los caudales masivos de combustible y comburente introducidos. The dimensions of the burner or combustion chamber are determined by the oxygen pressure inside the reactor and by the massive fuel and combustion flow rates introduced.

El depósito de residuos prácticamente no recibe radiación, en tanto que la cámara de combustión está permanentemente iluminada lo que implica el fuerte gradiente de temperaturas. Al crearse una depresión en la zona del depósito de residuos, la llama se vuelve invertida o hacia abajo, para el caso de una sola conducción de evacuación situada inferiormente y depósito inferior. The waste deposit practically receives no radiation, while the combustion chamber is permanently illuminated, which implies the strong temperature gradient. When a depression is created in the area of the waste deposit, the flame becomes inverted or downwards, in the case of a single evacuation conduit located inferiorly and inferior deposit.

Cuando se quema cinta de magnesio mediante presiones no muy superiores a 20.000 Pascales, superando la presencia de oxígeno la proporciones estequiométricas de la reacción, a menor espesor de cinta de magnesio, mayor es la proporción de residuo sólido cohesivo a modo de "cascarilla" de óxido de magnesio resultante. Este es el producto del paso de magnesio en estado líquido a óxido de magnesio sólido tras reaccionar con el oxígeno. Se trata de una proporción que oscila del 25% al 35% del peso total de óxido de magnesio producido. El restante 65-75% se produce en forma de humo nanométrico. Este humo nanométrico no se puede captar eficientemente mediante procedimientos convencionales, filtros, ciclones, etc. When magnesium tape is burned by pressures not exceeding 20,000 Pascals, the stoichiometric proportions of the reaction exceeding the presence of oxygen, the lower the thickness of magnesium tape, the greater the proportion of cohesive solid residue as a "shell" of resulting magnesium oxide. This is the product of the passage of magnesium in a liquid state to solid magnesium oxide after reacting with oxygen. It is a proportion that ranges from 25% to 35% of the total weight of magnesium oxide produced. The remaining 65-75% is produced in the form of nanometric smoke. This nanometric smoke cannot be efficiently captured by conventional procedures, filters, cyclones, etc.

Para resolver este problema es necesario previamente densificarlo, haciendo crecer el tamaño de las partículas, pasando del orden de los nanómetros al orden de las micras, evolucionando así de humo a polvo. Existen reactores conocidos desde décadas pasadas con el fin de densificar el humo nanométrico, empleados en electrónica, farmacia, etc. Se trata de reactores de aerosol, estos son en particular utilizados para la oxidación de metales y posterior crecimiento de estructuras nanométricas. Se trata de tecnología para el crecimiento de películas delgadas. To solve this problem it is necessary to densify it previously, increasing the size of the particles, moving from the order of nanometers to the order of microns, thus evolving from smoke to dust. There are reactors known since past decades in order to densify nanometric smoke, used in electronics, pharmacy, etc. These are aerosol reactors, these are in particular used for the oxidation of metals and subsequent growth of nanometric structures. It is technology for the growth of thin films.

Cuando el humo recorre una trayectoria a través de un tubo de sección de diámetro reducido, las partículas de humo se adaptan al diámetro por el que circulan incrementando su densidad o cuantía por unidad de volumen. A mayor recorrido y menor sección más crece la probabilidad de impacto entre las partículas. Los óxidos de aluminio y magnesio disponen de enlace iónico, que es tendente a hacer crecer agregados o aglomeraciones de partículas, formando enlaces por fuerzas de Van der Waals entre las partículas interaccionantes o impactantes. Es decir, se pasa del comportamiento casi gaseoso de los monómeros y de las partículas nanométricas al comportamiento propio del estado sólido de las partículas micrométricas. When the smoke travels a path through a tube of reduced diameter section, the smoke particles adapt to the diameter through which they circulate increasing their density or amount per unit volume. The longer the path and the smaller the section the more the probability of impact between the particles increases. Aluminum and magnesium oxides have an ionic bond, which tends to grow aggregates or agglomerations of particles, forming bonds by Van der Waals forces between the interacting or impacting particles. That is, the almost gaseous behavior of monomers and nanometric particles is changed to the behavior of the solid state of micrometric particles.

Otro dispositivo de densificación de las partículas inicialmente nanométricas consiste en acelerar el flujo del gas portador del humo y por arrastre también de este, haciéndolo pasar por una o varias toberas o estrechamientos. Tras el paso por la tobera, la velocidad crece y las partículas son proyectadas o lanzadas finalmente hacia una superficie fría refrigerada denominada sustrato, donde precipitan y crecen, en tanto que el gas de arrastre esquiva la superficie. Es la técnica conocida crecimiento por termoforesis. Another densification device of the initially nanometric particles consists in accelerating the flow of the smoke-carrying gas and also dragging it, by passing it through one or several nozzles or narrowings. After passing through the nozzle, the velocity grows and the particles are projected or finally thrown towards a chilled cold surface called substrate, where they precipitate and grow, while the drag gas dodges the surface. It is the known technique growth by thermophoresis.

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En la presente invención se hace uso de estos dispositivos de densificación y evacuación de humos, de una bomba de succión situada en el depósito de residuos sólidos para incrementar la diferencia de presiones y, de medios de captación de polvo, o bien mediante filtro o bien mediante ciclón o ambos simultáneamente. El oxígeno portador, una vez depurado de residuos sólidos es recirculado a la cámara de combustión por una bomba adicional. In the present invention, use is made of these smoke densification and evacuation devices, of a suction pump located in the solid waste tank to increase the pressure difference and of dust collection means, either by means of a filter or by cyclone or both simultaneously. The carrier oxygen, once purified of solid waste, is recirculated to the combustion chamber by an additional pump.

El método de agregación y compactación consta de los siguientes pasos: The aggregation and compaction method consists of the following steps:

1.one.
Transporte o arrastre de las partículas solidas por una corriente fluida gaseosa a presión.  Transport or drag of solid particles by a gaseous fluid stream under pressure.

2.2.
Proyección de las partículas a alta velocidad contra un sólido.  Projection of the particles at high speed against a solid.

3.3.
Finalmente al mismo tiempo ocurren:  Finally at the same time they occur:
3.1 Evacuación y filtrado y/o ciclonado del gas de arrastre. 3.1 Evacuation and filtering and / or cycloning of entrainment gas.

3.2 Compactación de las partículas solidas depositadas sobre el sólido del paso 2. 3.2 Compaction of the solid particles deposited on the solid of step 2.

Por otro lado, el residuo sólido cohesivo resultante de la condensación de la zona líquida de la llama, aquí denominada "cascarilla" o cinta de óxido de magnesio es abrazado o rodeado por la llama invertida, para el caso de un único conducto de evacuación inferior. El lugar donde se forman las partículas nanométricas que constituye el humo, que en el caso de llama invertida se sitúa en la zona inferior de la llama difusa, abraza o envuelve el residuo sólido "cascarilla" que va produciendo el quemado de la cinta de magnesio. La ventaja de quemar cinta es que este residuo, que es por sí mismo una cinta de óxido de magnesio, constituye un sustrato de precipitación y aglomeración del propio humo. Por tanto, la producción de humo se ve drásticamente disminuida por esta causa. No obstante, la succión hacia abajo para crear la llama invertida tracciona la cinta de óxido de magnesio, y dado que en el frente de combustión hay una fase líquida, la tendencia es a desprender la zona de cinta ya quemada e incluso a la caída de gotas líquidas que detienen el avance de la combustión. El método de agregación del humo a la cinta de óxido metálico funciona bien con altas presiones de oxígeno y pequeños espesores de cinta. On the other hand, the cohesive solid residue resulting from the condensation of the liquid area of the flame, here called "husk" or magnesium oxide tape is embraced or surrounded by the inverted flame, in the case of a single lower evacuation duct . The place where the nanometric particles that constitute the smoke are formed, which in the case of inverted flame is located in the lower zone of the diffuse flame, embraces or envelops the solid residue "husk" that is producing the burning of the magnesium tape . The advantage of burning tape is that this residue, which is itself a magnesium oxide tape, constitutes a substrate for precipitation and agglomeration of the smoke itself. Therefore, smoke production is drastically diminished by this cause. However, the suction down to create the inverted flame pulls the magnesium oxide tape, and since there is a liquid phase on the combustion front, the tendency is to detach the area of already burned tape and even to the fall of liquid drops that stop the combustion progress. The method of adding smoke to the metal oxide tape works well with high oxygen pressures and small tape thicknesses.

Para el caso de un motor destinado al transporte, dada la baja disponibilidad de espacio en el vehículo, el polvo micrométrico una vez captado es densificado mediante compactación mecánica directa aplicando simplemente un prensado en el depósito de decantación. Si bien se han dibujado brazos hidráulicos para impulsar la prensa, el movimiento de prensado puede hacerse por otros dispositivos alternativos: rodillos lisos o vibratorios, émbolos accionados por bielas, etc. In the case of an engine intended for transport, given the low availability of space in the vehicle, the micrometric dust once captured is densified by direct mechanical compaction by simply applying a pressing in the settling tank. Although hydraulic arms have been drawn to drive the press, the pressing movement can be done by other alternative devices: plain or vibratory rollers, connecting rod-driven pistons, etc.

Finalmente, las dificultades indicadas referentes a la evacuación del humo nanométrico quedan muy disminuidas de producirse una combustión por incandescencia y casi sin emisión de humo. Es posible si se quema aluminio en forma de macropartículas de tamaño inferior a las 10 micras y mayor de 0,01 micras. Dejar caer polvo de aluminio desde una embocadura vertical que conecta con la parte superior del quemador, permitiendo que después la corriente ciclónica en forma de torbellino o vórtice de oxígeno, arrastre las partículas una vez quemadas hacia la tobera inferior disminuye drásticamente las cantidades de humo. Las chispas incandescentes aceleran su velocidad cuando entran en combustión. Con una lámina microperforada de espesor entre 0,1 y 5 micras de aluminio o aleación de aluminio y magnesio se previene la impulsión de chispas de recorridos decimétricos hacia las paredes del reactor. Finally, the difficulties indicated regarding the evacuation of nanometric smoke are greatly diminished due to incandescent combustion and almost no smoke emission. It is possible if aluminum is burned in the form of macroparticles smaller than 10 microns in size and larger than 0.01 microns. Dropping aluminum dust from a vertical mouth that connects to the top of the burner, allowing the cyclonic current in the form of a vortex or oxygen vortex to drag the particles once burned into the lower nozzle dramatically decreases the amounts of smoke. Incandescent sparks speed up when they burn. With a microperforated sheet of thickness between 0.1 and 5 microns of aluminum or aluminum and magnesium alloy, the sparks of decimetric paths towards the reactor walls are prevented.

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Una aleación de litio y aluminio aumenta notablemente la densidad energética del combustible y puede compensar la disminución de la densidad energética por presencia de partículas de hierro. A lithium aluminum alloy significantly increases the energy density of the fuel and can compensate for the decrease in energy density by the presence of iron particles.

- Medio de calentamiento iniciador de la combustión. Se propone en ES2608601 el uso de corrientes inducidas mediante bobinas de inducción eléctrica. Como alternativa, el uso de un pequeño laser de C02 permite un calentamiento muy localizado en el extremo de una cinta de magnesio situada exactamente en el centro de la cámara de combustión. A partir de ahí la reacción es autosostenida. Se evita de esta forma que se puedan calentar mediante el empleo del medio de iniciación, zonas no deseadas fuera de la cámara de combustión, al margen que la elevada transmisividad térmica del magnesio pueda calentar la totalidad de la cinta de metal fuera de la cámara de combustión. Por ejemplo el empleo de corrientes inducidas puede calentar partes metálicas tales como superficies reflectantes, conducciones metálicas, etc. - Combustion initiator heating medium. ES2608601 is proposed to use induced currents by means of electric induction coils. As an alternative, the use of a small C02 laser allows very localized heating at the end of a magnesium tape located exactly in the center of the combustion chamber. From there the reaction is self-sustained. In this way it is avoided that they can be heated by using the initiation means, unwanted areas outside the combustion chamber, regardless of the high thermal transmissivity of magnesium can heat the entire metal strip outside the combustion chamber. combustion. For example, the use of induced currents can heat metal parts such as reflective surfaces, metal conduits, etc.

Además el láser tiene la ventaja respecto a usar otros medios de iniciación tales como descarga directa mediante electrodos, situar este todo lo alejado que se desee del área de inicio de la combustión. No ocurre así con el calentamiento por inducción, donde la distancia entre la bobina y el metal de magnesio influye opuestamente a la capacidad de calentamiento. In addition, the laser has the advantage over using other initiation means such as direct discharge by means of electrodes, placing this as far away as desired from the combustion starting area. This is not the case with induction heating, where the distance between the coil and the magnesium metal adversely influences the heating capacity.

Realización preferente de la invención Preferred Embodiment of the Invention

En la figura 1 puede verse el esquema de funcionamiento previsto en lo que respecta a las transferencias de masas y de energía. El aire frío procedente del exterior (0) pasa a través del intercambiador de calor (31) que eleva su temperatura a 4009C. Posteriormente es enviado a través de una conducción (1) al compresor (2) que eleva su presión entre 4,5 y 15 atm (3) dependiendo de la presión final del lado del permeado que se pretende alcanzar. Pasa a través del intercambiador de calor (4) donde capta el calor procedente del motor termofotovoltaico Figure 1 shows the planned operating scheme for mass and energy transfers. Cold air from outside (0) passes through the heat exchanger (31) that raises its temperature to 4009C. It is then sent through a conduit (1) to the compressor (2) that raises its pressure between 4.5 and 15 atm (3) depending on the final pressure of the permeate side that is intended to be achieved. It passes through the heat exchanger (4) where it captures the heat from the thermo-photovoltaic motor

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que está cediendo en dicho intercambiador (4) el circuito de refrigeración de las células fotovoltaicas (15)-(16)-(17). El aire eleva entonces su temperatura hasta alcanzar entre 1000 y 1150ºC. El aire comprimido y calentado (5) cuando circula camino de la turbina (9) para su expansión ha adquirido condiciones apropiadas a la permeación de oxígeno a través de la membrana cerámica de transporte iónico (6) que encuentra en las paredes de la conducción por donde fluye. Una vez cedido un alto porcentaje de oxígeno, el aire empobrecido en oxígeno, calentado y comprimido (7) llega a la turbina (9), expande moviendo sus alabes, a la vez que esta mueve el eje común (8) con el compresor (2).  that the cooling circuit of the photovoltaic cells (15) - (16) - (17) is yielding in said exchanger (4). The air then raises its temperature to reach 1000 to 1150 ° C. The compressed and heated air (5) when the turbine path (9) circulates for its expansion has acquired conditions appropriate to the permeation of oxygen through the ceramic ionic transport membrane (6) found in the walls of the conduction by Where it flows Once a high percentage of oxygen has been transferred, the oxygen-depleted, heated and compressed air (7) reaches the turbine (9), expands by moving its blades, while moving the common shaft (8) with the compressor ( 2).

A continuación el aire semifrío a valores por encima de 1 atm y 500ºC (10), presiones y temperaturas propias del trabajo del intercambiador de calor de un ciclo combinado, pasa por el intercambiador de calor (31), denominado en la literatura técnica, caldera de recuperación, cediendo calor. Finalmente el aire empobrecido en oxígeno, enfriado y a presión atmosférica Then the semi-cold air at values above 1 atm and 500ºC (10), pressures and temperatures typical of the work of the heat exchanger of a combined cycle, passes through the heat exchanger (31), called in the technical literature, boiler of recovery, yielding heat. Finally the oxygen depleted air, cooled and at atmospheric pressure

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es expulsado al exterior.  He is expelled abroad.

Entre tanto, el generador eléctrico (12) de la turbina de aire calentado, acoplado al eje de la turbina, produce potencia eléctrica. Meanwhile, the electric generator (12) of the heated air turbine, coupled to the turbine shaft, produces electrical power.

El oxígeno calentado (13) atraviesa la membrana, a presión preferentemente inferior a la atmosférica y entra en la cámara de combustión del motor termofotovoltaico. Opcionalmente se puede preparar el dispositivo para trabajar a presión igual a la atmosférica del lado del permeado, haciendo crecer la presión de lado de la alimentación a 15 atm, pero con el inconveniente de disponer de atmosfera explosiva en la cámara de combustión del reactor termofotovoltaico (14). Las células termofotovoltaicas reciben luz de combustión de los metales hasta una concentración máxima de 200 W/cm2 y para evitar que se quemen un circuito de refrigeración, preferentemente con fluido de metal líquido (15) refrigera las células y descarga o cede calor en el intercambiador (4). El fluido de refrigeración, una vez enfriado (16) pasa por una electrobomba de impulsión (17) que lo envía de vuelta a las placas de alta transmisividad térmica donde apoyan las células fotovoltaicas de concentración. El fluido de refrigeración debe mantenerse líquido en un amplio rango de temperaturas. The heated oxygen (13) crosses the membrane, at a pressure preferably lower than the atmospheric pressure and enters the combustion chamber of the thermo-photovoltaic motor. Optionally, the device can be prepared to work at atmospheric pressure on the permeate side, increasing the pressure on the side of the feed at 15 atm, but with the disadvantage of having an explosive atmosphere in the combustion chamber of the thermo-photovoltaic reactor ( 14). The thermo-photovoltaic cells receive combustion light from the metals to a maximum concentration of 200 W / cm2 and to prevent burning of a cooling circuit, preferably with liquid metal fluid (15) cools the cells and discharges or gives heat into the exchanger (4). The cooling fluid, once cooled (16) passes through an impulse electric pump (17) that sends it back to the high thermal transmissivity plates where the photovoltaic concentration cells support. The cooling fluid must be kept liquid in a wide range of temperatures.

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Durante la combustión se generan partículas sólidas que es necesario evacuar de la cámara de reacción del motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo el metal preferentemente Solid particles are generated during combustion, which is necessary to evacuate from the reaction chamber of the metal fuel thermo-photovoltaic engine, the metal being preferably

o bien magnesio, o bien aluminio o aleación de ambos. Para ello, el propio oxígeno que no ha reaccionado actúa de fluido portador o gas de arrastre, transportando las partículas de óxido metálico (18) fuera del reactor. Para poder captar el humo nanométrico es preciso permitir su nucleación a aglomeración. Para ello, en (19), como se describirá con detalle más adelante, elementos designados como (48), (49), (51) y (52), se disponen de medios de concentración del humo y del polvo. Oxígeno y polvo micrométrico (20) son transportados a otra cámara (21) de grandes dimensiones, donde el oxígeno expande por una fuerte caída de presión y el polvo cae por gravedad hacia el fondo, donde es compactado mediante medios mecánicos (53). El oxígeno en la parte alta de la cámara (21), limpio y libre de polvo, es impulsado (22) por una bomba (57), haciéndolo pasar por el intercambiador de calor (31), donde se calienta y posteriormente enlaza con las conducciones de aprovisionamiento de oxígeno a la cámara de combustión del reactor termofotovoltaico, de (32) a (13). either magnesium, or aluminum or alloy of both. For this, the oxygen itself that has not reacted acts as carrier fluid or entrainment gas, transporting the metal oxide particles (18) out of the reactor. In order to capture the nanometric smoke it is necessary to allow its nucleation to agglomeration. For this, in (19), as will be described in detail below, elements designated as (48), (49), (51) and (52), smoke and dust concentration means are available. Oxygen and micrometric dust (20) are transported to another large chamber (21), where oxygen expands by a strong pressure drop and the powder falls by gravity to the bottom, where it is compacted by mechanical means (53). The oxygen in the upper part of the chamber (21), clean and free of dust, is driven (22) by a pump (57), by passing it through the heat exchanger (31), where it is heated and subsequently linked to the Oxygen supply lines to the combustion chamber of the thermo-photovoltaic reactor, from (32) to (13).

Un circuito de turbina de vapor completa la central. El vapor de agua calentado (23) en el intercambiador de calor (31) expande en la turbina de vapor (24), el vapor semienfriado (26) condensa en la cámara de condensación (27) y el agua líquida (28) es hecha pasar por una bomba (29) e impulsada (30) nuevamente al intercambiador de calor (31). El generador (25) produce potencia eléctrica. No se han dibujado circuitos de regeneración del ciclo de vapor, estos son ya conocidos en el estado actual de la técnica, ni tampoco por simplicidad de dibujo, medios de captación de calor en el depósito de expansión de oxígeno (21). Exteriormente a ellos es de aplicación la colocación de placas fotovoltaicas. A steam turbine circuit completes the plant. The heated steam (23) in the heat exchanger (31) expands in the steam turbine (24), the semi-cooled steam (26) condenses in the condensing chamber (27) and the liquid water (28) is made go through a pump (29) and driven (30) back to the heat exchanger (31). The generator (25) produces electrical power. No regeneration circuits of the steam cycle have been drawn, these are already known in the current state of the art, nor for simplicity of drawing, heat capture means in the oxygen expansion tank (21). Externally, the installation of photovoltaic panels is applicable.

Para medios de transporte, vehículos terrestres, dada la limitación de espacio, se prescinde del circuito de vapor debido a que este precisa una cámara de condensación que ocupa un gran volumen y el esquema de funcionamiento se organiza como se representa en Figura 2. For means of transport, land vehicles, given the limited space, the steam circuit is dispensed with because it requires a condensing chamber that occupies a large volume and the operating scheme is organized as shown in Figure 2.

En lo referente a la captación de humos nanométricos y evacuación del residuo sólido del reactor, en figuras 3, 4 y 5, se presentan dibujos esquemáticos sobre el modo de incorporar el oxígeno al reactor con el fin de arrastrar dicho residuo. Como se indico anteriormente, se trata de confinar el área de combustión mediante un flujo vortex. Es posible hacerlo siempre que la cámara de combustión presente una forma geométrica aproximada a una simetría de revolución. La forma de la cámara determina la forma de la llama. En la parte superior de la figura 3, se representa un alzado y en la inferior una planta. Las bocas de los tubos que abastecen de oxígeno al reactor termofotovoltaico están colocadas con simetría respecto al eje de revolución o con periodicidad angular. Estas embocaduras o acometidas (37) se sitúan en las proximidades de ubicación de las células fotovoltaicas. Regarding the collection of nanometric fumes and evacuation of the solid residue from the reactor, in figures 3, 4 and 5, schematic drawings are presented on how to incorporate oxygen into the reactor in order to drag said residue. As indicated above, it is about confining the combustion area through a vortex flow. It is possible to do so provided that the combustion chamber has a geometric shape approximated to a symmetry of revolution. The shape of the chamber determines the shape of the flame. In the upper part of figure 3, an elevation is shown and in the lower part a plant. The mouths of the tubes that supply oxygen to the thermo-photovoltaic reactor are positioned symmetrically with respect to the axis of revolution or with angular periodicity. These mouths or connections (37) are located in the vicinity of the location of the photovoltaic cells.

Se coloca a modo de realización preferente un elipsoide de revolución (36), sobre el que desembarcan en dos pianos paralelos, dos grupos de cuatro conductos cada uno, dispuestos, un grupo de cuatro por cada piano paralelo, con periodicidad angular de 90 grados hexagesimales. Estos conductos (37), también dibujados en planta en figura 4, representan tubos por donde penetra el oxígeno en el interior de la cámara. Las células fotovoltaicas se disponen con forma de prisma de planta octogonal (38). Se ha representado en planta la hélice que describe la trayectoria del fluido (39). La llama invertida evacuara su residuos (40) a través la tobera (41). Para incrementar la presión desde la cara superior hacia abajo, se colocan acometiendo la cámara desde la cara superior otros conductos (42) direccionados hacia el centro de la cámara. A ellipsoid of revolution (36) is placed as a preferred embodiment, on which two groups of four ducts each arranged, a group of four per each parallel piano, with angular periodicity of 90 hexagesimal degrees are landed on two parallel pianos. . These ducts (37), also drawn in plan in figure 4, represent tubes through which the oxygen penetrates into the chamber. The photovoltaic cells are arranged in the form of an octagonal prism (38). The propeller describing the fluid path (39) has been represented in plan. The inverted flame will evacuate its waste (40) through the nozzle (41). To increase the pressure from the upper side downwards, other pipes (42) directed towards the center of the chamber are placed by rushing the chamber from the upper face.

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Conseguir confinar el bulbo incandescente se puede hacer también mediante otras formas geométricas de cámara de reacción: esfera, cilindro, paraboloides de revolución intersectantes, conos intersectantes, etc, si las conducciones acometen la cámara con periodicidad angular respecto al centro de rotación o revolución, la geometría de revolución del bulbo incandescente esta entonces garantizada. To confine the incandescent bulb can also be done through other geometric shapes of reaction chamber: sphere, cylinder, intersecting revolution paraboloids, intersecting cones, etc., if the conduits rush the chamber with angular periodicity with respect to the center of rotation or revolution, the Revolution geometry of the incandescent bulb is then guaranteed.

En figura (5) se ha representado un esquema que simboliza la presencia de un campo con forma de botella magnética, que corresponde a la presencia de imanes cilíndricos (43), en la embocadura de entrada de combustible metálico (63) y en la desembocadura de residuos sólidos (41). El movimiento de las partículas ionizadas durante la combustión sigue una trayectoria de hélice (45) alrededor de las líneas de flujo de campo magnético (44). El movimiento fluidodinámico se ve reforzado por el confinamiento magnético, al tener las dos trayectorias forma de hélice. El confinamiento de la zona de combustión se realiza por acción conjunta del flujo vórtice (39) aerodinámico y por la actuación de los campos magnéticos que crean una botella magnética. Los imanes o electroimanes (43) están enfrentados y simétricos respecto al centro de combustión y situados sobre el eje de revolución de la cámara de combustión. In figure (5) a scheme has been represented that symbolizes the presence of a magnetic bottle-shaped field, corresponding to the presence of cylindrical magnets (43), at the metal fuel inlet mouth (63) and at the mouth of solid waste (41). The movement of the ionized particles during combustion follows a helix path (45) around the magnetic field flow lines (44). The fluid dynamic movement is reinforced by magnetic confinement, having both helix-shaped trajectories. The confinement of the combustion zone is carried out by joint action of the aerodynamic vortex flow (39) and by the action of the magnetic fields that create a magnetic bottle. The magnets or electromagnets (43) are facing and symmetrical with respect to the combustion center and located on the axis of revolution of the combustion chamber.

En figura 6 se esquematiza el dispositivo para la aglomeración y densificación del residuo sólido, miniaturizado para ser implementada en un vehículo. Si bien se han dibujado adyacentes las cámaras (21) y (64), se pueden disponer separadas, una en la parte delantera del coche y la otra en la trasera. La conducción (51) transcurre de una cámara a la otra. In figure 6 the device for agglomeration and densification of solid waste, miniaturized to be implemented in a vehicle is schematized. Although the cameras (21) and (64) have been drawn adjacent, they can be arranged separately, one in the front of the car and the other in the rear. The conduction (51) runs from one camera to the other.

Todas las paredes de las cámaras, tanto de combustión como de captación están cubiertas internamente por material antiadherente al polvo, también la conducción (51) y los revestimientos de la bomba (49). La superficie de la cámara (14) debe ser además transparente e inoxidable para proteger a los espejos subyacentes, como ya se indicó en ES2608601. All the walls of the chambers, both combustion and collection are covered internally by non-stick material, also the conduit (51) and the pump linings (49). The surface of the chamber (14) must also be transparent and stainless to protect the underlying mirrors, as already indicated in ES2608601.

Al salir el gas portador a alta velocidad a través de la tobera (46), el residuo sólido impacta contra el recipiente (48) que actúa a modo de sustrato. Quedan incorporadas a él las partículas más gruesas y precipitan partículas nanométricas quedando adheridas. Mientras la bomba (49) realiza succión manteniendo el recinto (64) a presión inferior a la existente en la cámara de combustión (14). Cuando esto ocurre la válvula (47) se encuentra abierta. When the carrier gas exits at high speed through the nozzle (46), the solid residue impacts the container (48) acting as a substrate. The thickest particles are incorporated into it and nanometric particles precipitate remaining attached. While the pump (49) performs suction keeping the enclosure (64) at a pressure lower than that existing in the combustion chamber (14). When this occurs the valve (47) is open.

Aquel humo nanométrico aun arrastrado por la corriente de oxígeno, pasa a través de la bomba That nanometric smoke still dragged by the oxygen current, passes through the pump

(49) y penetra en la conducción flexible de paredes antiadherentes (51) o conducción de impulsión de la bomba. El polvo nanométrico se densifica a lo largo de la longitud de la conducción (51). Cuanto mayor longitud tenga la conducción (51) y menos diámetro, mayor será el crecimiento del tamaño de partícula transportada, es decir, crece la aglomeración, pero por el contrario mayores serán las pérdidas de carga o pérdidas energéticas del fluido y por consiguiente, pérdida de rendimiento global por consumo eléctrico en las bombas. Existe una fuerte disminución de sección en la boca de salida (52), lo que densifica aun más el humo y lo proyecta al exterior a alta velocidad. (49) and penetrates the flexible conduction of non-stick walls (51) or pump drive line. The nanometric powder densifies along the length of the conduit (51). The longer the conduit (51) and the smaller diameter, the greater the growth of the size of the transported particle, that is, the agglomeration grows, but on the contrary the greater the load losses or energy losses of the fluid and, consequently, loss of global performance by electric consumption in the pumps. There is a sharp decrease in section at the outlet (52), which further densifies the smoke and projects it outside at high speed.

El humo, transformado ya en polvo, cuando sale por la boca (52) adquiere tamaño superior a 1 micra, es lanzado contra el sustrato horizontal adyacente de los cajones (55) de la cámara de vacío (21), precipitando sobre él. El extremo (52) del tubo (51) es guiado por un minipuente grúa que responde a movimientos x-y en un piano horizontal, detalle visualizable en figura 8. The smoke, already transformed into dust, when it comes out through the mouth (52) acquires a size greater than 1 micron, is thrown against the adjacent horizontal substrate of the drawers (55) of the vacuum chamber (21), precipitating on it. The end (52) of the tube (51) is guided by a mini-bridge crane that responds to x-y movements on a horizontal piano, detail visible in figure 8.

El polvo micrométrico, aun no suficientemente densificado entra en la cámara (21) donde existe vacío, lo que acentúa el efecto de caída por gravedad. La tendencia a la flotación es muy baja en condiciones de vacío, por esto el polvo tiene predisposición a descender. La bomba (57) mantiene un caudal de salida de oxígeno de la cámara (50) igual al que introduce la bomba (49), de esta forma se mantienen las condiciones de vacío en la cámara. El fondo del recipiente está compartimentado en recintos independientes (55) divididos por tabicas (54). The micrometric powder, not yet sufficiently densified, enters the chamber (21) where there is a vacuum, which accentuates the effect of gravity fall. The tendency to flotation is very low in vacuum conditions, so dust has a predisposition to descend. The pump (57) maintains an oxygen flow rate of the chamber (50) equal to that introduced by the pump (49), thus maintaining the vacuum conditions in the chamber. The bottom of the container is compartmentalized in separate enclosures (55) divided by partitions (54).

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La figura 8 esquematiza el vertido y prensado del detritus. Una prensa de ascenso y descenso vertical (53) constituida por una placa (66) suspensa en el extremo de un brazo telescópico hidráulico que desliza en el pórtico (67) de un minipuente grúa, que se mueve en planta según direcciones horizontales "x"-"y", va prensando el polvo para compactarlo y hacer decrecer su volumen. Las deslizaderas (68) del puente grúa tienen coaccionado el movimiento vertical "z" pero no el horizontal "x". Idénticamente las deslizaderas de los apoyos de las vigas (67) de los puente grúa tienen permitido el desplazamiento horizontal "y" e coaccionado el desplazamiento vertical "z". El piano horizontal de soporte del minipuente grúa (69) correspondiente al prensado, esta a menor altura o nivel que el que sustenta la boca (52) correspondiente al vertido, designado (70). Un dispositivo de prensado semejante pero de dimensiones mucho menores existe en el recinto (64) para compactar el polvo del cajón (48), no dibujado por simplicidad de dibujo. Un forro plegable o camisa de lona, protege los cilindros hidráulicos de los brazos telescópicos, de la abrasión de la magnesia o alumina, no dibujado. Figure 8 schematizes the pouring and pressing of the detritus. A vertical ascent and descent press (53) consisting of a plate (66) suspended at the end of a hydraulic telescopic arm that slides on the gantry (67) of a mini-bridge crane, which moves on the ground in horizontal directions "x" - "y", presses the powder to compact it and decrease its volume. The sliders (68) of the crane bridge have coerced the vertical movement "z" but not the horizontal "x". Identically the sliders of the supports of the beams (67) of the bridge cranes are allowed the horizontal displacement "and" and coerced the vertical displacement "z". The horizontal piano supporting the mini-bridge crane (69) corresponding to the pressing is at a lower height or level than the one that supports the mouth (52) corresponding to the pouring, designated (70). A similar pressing device but of much smaller dimensions exists in the enclosure (64) to compact the powder in the drawer (48), not drawn for simplicity of drawing. A folding lining or canvas shirt protects the hydraulic cylinders of the telescopic arms, from abrasion of magnesia or alumina, not drawn.

Los movimientos de los puentes grúa son guiados por computadora. The movements of the crane bridges are guided by computer.

La bomba (57) succiona el oxígeno de la cámara (21) ya casi libre de partículas. Las pocas que estén aun presentes en el gas de evacuación, quedan adheridas al filtro (56). Finalmente el oxígeno libre de partículas (22) es enviado hacia el intercambiador de calor (31). The pump (57) sucks the oxygen from the chamber (21) already almost free of particles. The few that are still present in the evacuation gas remain attached to the filter (56). Finally, the particle-free oxygen (22) is sent to the heat exchanger (31).

En figura (7) se esquematiza el modo de vaciado de los depósitos de detritus. In figure (7) the mode of emptying the debris deposits is schematized.

 El conjunto de los depósitos (55) constituye un solo bloque (58) con libertad de movimiento de ascenso y descenso, tras abrir los cierres estancos designados como (59).  The set of tanks (55) constitutes a single block (58) with freedom of movement of ascent and descent, after opening the sealed seals designated as (59).

 Del mismo modo, el depósito (48) permite el movimiento de deslizamiento horizontal  Similarly, the tank (48) allows horizontal sliding movement

(60) mediante ruedas o deslizaderas, no dibujadas, cuando se abre la compuerta estanca (61). (60) by wheels or sliders, not drawn, when the watertight gate is opened (61).

 El filtro (56) permite ser sustituido abriendo la compuerta (62).  The filter (56) can be replaced by opening the gate (62).

Cuando se realizan las operaciones de sustitución las válvulas (65) y (47) permanecen cerradas para no perder el vacío en el resto del reactor. Una bomba no dibujada coloca a las cámaras (50) y (64), una vez restituidos depósitos vaciados, otra vez en condiciones de presión negativa y ausencia de aire. When the substitution operations are carried out the valves (65) and (47) remain closed so as not to lose the vacuum in the rest of the reactor. An undrawn pump places the chambers (50) and (64), once empty tanks have been restored, again under conditions of negative pressure and lack of air.

En figura 9 se muestra el reactor cuando dispone de doble conducto de evacuación, uno en la parte superior de la cámara y otra en la parte inferior, habiendo dos electrobombas neumáticas colocadas de forma simétrica. En este caso, la alimentación de combustible (no dibujada) es lateral. Figure 9 shows the reactor when it has a double evacuation duct, one in the upper part of the chamber and the other in the lower part, with two pneumatic pumps installed symmetrically. In this case, the fuel supply (not drawn) is lateral.

En lo referente al uso de partículas de hierro revestidas de aluminio o aleación aluminio-magnesio, estas entran en el reactor a partir de un conducto (63) situado en posición superior en el reactor. Caen por gravedad y por atracción magnética hacia el conducto (41). Es entonces adecuado prescindir de los imanes (43) y colocar un único imán en la parte inferior del depósito (48) con el fin de direccionar las partículas. Regarding the use of iron particles coated with aluminum or aluminum-magnesium alloy, they enter the reactor from a conduit (63) located in the reactor in a higher position. They fall by gravity and magnetic attraction to the duct (41). It is then appropriate to dispense with the magnets (43) and place a single magnet in the lower part of the tank (48) in order to address the particles.

Finalmente, en lo referente al láser de iniciación de la combustión, la luz infrarroja, coherente y monocromática del laser de C02 es transportada a la cámara de combustión mediante espejos reflectantes, y entra en dicha cámara mediante una compuerta que se cierra cuando se inicia la combustión. No dibujado en los esquemas. Finally, regarding the combustion initiation laser, the infrared, coherent and monochromatic light of the C02 laser is transported to the combustion chamber by means of reflective mirrors, and enters said chamber by means of a gate that closes when the combustion starts. combustion. Not drawn in the schemes.

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Claims (19)

imagen1image 1 imagen2image2 imagen3image3 REIVINDICACIONES 1. Dispositivo para abastecimiento de oxígeno a motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio, o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque el oxígeno para ser introducido en la cámara de combustión del metal es obtenido permeando una membrana cerámica de transporte iónico a partir de: 1. Device for supplying oxygen to a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, being combustible metals or aluminum, or magnesium or alloy of both, characterized in that the oxygen to be introduced into the combustion chamber of the metal is obtained by permeating a ceramic transport membrane ionic from:  Un compresor que eleva la presión del aire hasta valores entre 4,5 y 15 atm.  A compressor that raises the air pressure to values between 4.5 and 15 atm.  Una cámara o conducción de calentamiento que eleva la temperatura del aire hasta alcanzar entre 1000 y 1150ºC.  A heating chamber or conduit that raises the air temperature to reach between 1000 and 1150ºC. Estando ambos elementos, compresor y cámara de calentamiento situados con anterioridad a la membrana cerámica citada, en el trayecto de circulación del aire. With both elements, compressor and heating chamber located before the aforementioned ceramic membrane, in the air circulation path.
2.2.
Según reivindicación 1, un dispositivo para abastecimiento de oxígeno a motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque el calor de refrigeración de las células fotovoltaicas de concentración es empleado en calentar el aire que abastece de oxigeno la membrana cerámica de transporte iónico citada en reivindicación 1, mediante un intercambiador de calor y un circuito de refrigeración de las células fovoltaicas, que introduce y evacua fluido de alta transmisividad térmica tanto en el citado intercambiador de calor como en las células fotovoltaicas siguiendo un circuito cerrado. El intercambiador de calor indicado proporciona la cámara o conducción de calentamiento citada en reivindicación 1.  According to claim 1, a device for supplying oxygen to a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the fuels being metals or aluminum or magnesium or alloy of both, characterized in that the cooling heat of the photovoltaic concentration cells is used to heat the air that supplies of oxygen the ceramic ion transport membrane mentioned in claim 1, by means of a heat exchanger and a cooling circuit of the solar cells, which introduces and evacuates fluid of high thermal transmissivity both in said heat exchanger and in the photovoltaic cells following a closed circuit The indicated heat exchanger provides the heating chamber or conduit cited in claim 1.
3.3.
Según reivindicación 2, un dispositivo para abastecimiento de oxígeno a motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque el aire residual tras ceder oxígeno a la membrana cerámica de transporte iónico indicada anteriormente y por tanto empobrecido de oxígeno, expande moviendo una turbina que a su vez mueve el compresor indicado en reivindicación 1 por disponer de eje común, siendo necesario este para otorgar condiciones de presión adecuadas al paso de oxígeno a través de la membrana cerámica de transporte iónico. El conjunto turbina y compresor mueven un generador de electricidad situado en su mismo eje. La turbina se caracteriza por pertenecer a la tipología de turbinas de combustión externa.  According to claim 2, a device for supplying oxygen to a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the fuels being metals or aluminum or magnesium or alloy of both, characterized in that the residual air after giving oxygen to the ionic transport ceramic membrane indicated above and therefore depleted of oxygen, it expands by moving a turbine that in turn moves the compressor indicated in claim 1 for having a common shaft, this being necessary to grant adequate pressure conditions to the passage of oxygen through the ceramic ionic transport membrane. The turbine and compressor assembly move an electricity generator located on its same axis. The turbine is characterized by belonging to the typology of external combustion turbines.
4.Four.
Según reivindicación 3, un dispositivo para abastecimiento de oxígeno y mejora de la eficiencia de motor termofotovoltaico de combustible iónico situado en central energética, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, en el que el calor residual del aire que sale de la turbina de aire calentado es captado por un intercambiador de calor que a su vez alimenta de potencia un circuito de Rankine o de turbina de vapor.  According to claim 3, a device for oxygen supply and improvement of the efficiency of the ionic fuel thermo-photovoltaic engine located in a power plant, the combustible metals or aluminum or magnesium or alloy thereof being both, in which the residual heat of the air leaving The heated air turbine is captured by a heat exchanger that in turn feeds a Rankine or steam turbine circuit.
5.5.
Un dispositivo para abastecimiento de oxígeno y mejora de la eficiencia de motor termofotovoltaico de combustible iónico situado en central energética, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, en el que el calor de refrigeración de las células termofotovoltaicas es empleado en abastecer de energía a un turbocompresor mediante un intercambiador de calor y un circuito de refrigeración de las células fotovoltaicas siendo la generación de oxígeno para abastecimiento del motor termofotovoltaico producida mediante licuación del aire en una central energética.  A device for oxygen supply and improvement of the efficiency of the ionic fuel thermo-photovoltaic engine located in the power plant, being the combustible metals or aluminum or magnesium or alloy of both, in which the heat of cooling of the thermo-photovoltaic cells is used to supply of energy to a turbocharger by means of a heat exchanger and a cooling circuit of the photovoltaic cells being the generation of oxygen for supply of the thermo-photovoltaic engine produced by liquefying the air in a power plant.
6.6.
Según reivindicaciones 5, un dispositivo para abastecimiento de oxígeno a motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, caracterizado por utilizar el calor residual del aire expulsado de la turbina de combustión externa en hacerlo circular por un intercambiador de calor que abastece de energía un ciclo de Rankine en el que es movida una turbina de vapor para producir energía  According to claims 5, a device for supplying oxygen to a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the fuels being either aluminum or magnesium or alloy of both, characterized by using the residual heat of the air expelled from the external combustion turbine in circulating it through an exchanger of heat that supplies energy to a Rankine cycle in which a steam turbine is moved to produce energy
17 17 imagen4image4 imagen5image5 imagen6image6 eléctrica a través de un generador eléctrico acoplado al eje de la turbina de vapor de agua. Dicho intercambiador de calor también precalienta el aire que entra al compresor de la turbina de aire calentado. electric through an electric generator coupled to the steam turbine shaft. Said heat exchanger also preheats the air entering the compressor of the heated air turbine.
7.7.
Según reivindicación 2, un dispositivo para abastecimiento de oxígeno a motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque el fluido de refrigeración es un metal líquido de alta transmisividad térmica.  According to claim 2, a device for supplying oxygen to a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the combustible metals or aluminum or magnesium or alloy of both being characterized in that the cooling fluid is a liquid metal of high thermal transmissivity.
8.8.
Un dispositivo de introducción del oxígeno en la cámara de combustión de motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio, o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque las bocas de las conducciones que abastecen de oxigeno al motor termofotovoltaico acometen a su cámara de combustión en las proximidades de las células fotovoltaicas, estando situadas estas bocas con simetría respecto al eje de revolución o con periodicidad angular. El oxígeno describe una trayectoria vórtice hacia la desembocadura de salida de la citada cámara estando está situada en la zona central e inferior de la cámara.  An oxygen introduction device in the combustion chamber of the thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the combustible metals or aluminum, or magnesium or alloy of both, characterized in that the mouths of the pipes that supply oxygen to the thermo-photovoltaic motor rush into its chamber of combustion in the vicinity of the photovoltaic cells, these mouths being located with symmetry with respect to the axis of revolution or with angular periodicity. The oxygen describes a vortex path towards the outlet mouth of said chamber being located in the central and lower zone of the chamber.
9.9.
Según reivindicación 8, un dispositivo de introducción del oxígeno en la cámara de combustión de motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio, o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque el confinamiento del bulbo incandescente o volumen de combustión es materializado a través de la acción conjunta de flujo de oxígeno vórtice y botella magnética creada por imanes o electroimanes cilíndricos enfrentados y simétricos respecto al centro de combustión y situados en el eje de revolución de la cámara de combustión.  According to claim 8, an oxygen introduction device in the combustion chamber of a metal fuel thermo-photovoltaic engine, the metals being combustible or aluminum, or magnesium or alloy of both, characterized in that the confinement of the incandescent bulb or combustion volume is materialized to through the joint action of vortex oxygen flow and magnetic bottle created by symmetrical cylindrical magnets or electromagnets with respect to the combustion center and located on the axis of revolution of the combustion chamber.
10.10.
Método para agregación y compactación de residuos sólidos de motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio, o magnesio o aleación de ambos, que consta de los siguientes pasos:  Method for aggregation and compaction of solid wastes of thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, being combustible metals or aluminum, or magnesium or alloy of both, consisting of the following steps:
1º.- Transporte o arrastre de partículas solidas por una corriente fluida gaseosa a presión. 1º.- Transport or drag of solid particles by a gaseous fluid stream under pressure. 2º.- Proyección de las partículas a alta velocidad contra un sólido. 2º.- Projection of the particles at high speed against a solid. 3º.- Evacuación y filtrado y/o ciclonado del gas de arrastre. 3º.- Evacuation and filtering and / or cycloning of the drag gas. 4º.- Compactación de las partículas depositadas sobre el sólido del paso 2º. 4º.- Compaction of the particles deposited on the solid of step 2º.
11.eleven.
Según reivindicación 10, un dispositivo de evacuación del oxígeno y de residuo sólido en la cámara de combustión de motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio, o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque una bomba de aspiración (49) situada en la cámara contigua e inferior (64) a la cámara de combustión (14) crea una diferencia de presión respecto a la existente en la cámara de combustión que motiva el arrastre por el oxígeno de partículas sólidas de óxidos metálicos (40) de la cámara de combustión (14) hacia la cámara contigua e inferior. Un plato o superficie (48) obstaculiza el avance de las partículas sólidas permitiendo su depósito y precipitación sobre sí mismo.  According to claim 10, an oxygen and solid waste evacuation device in the combustion chamber of a metal fuel thermo-photovoltaic engine, the metals being combustible or aluminum, or magnesium or alloy of both, characterized in that a suction pump (49) is located in the adjacent and lower chamber (64) to the combustion chamber (14) it creates a pressure difference with respect to that existing in the combustion chamber that motivates the oxygen entrainment of solid particles of metal oxides (40) from the chamber of combustion (14) towards the adjacent and lower chamber. A plate or surface (48) hinders the advance of solid particles allowing their deposit and precipitation on itself.
12.12.
Según reivindicación 10 y 11, un dispositivo de captación de partículas sólidas para motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque la bomba (49) impulsa la corriente de oxígeno y humo a través de una conducción flexible (51) de paredes de material antiadherente, terminando dicha conducción en un estrechamiento o disminución de sección (52), vertiendo la corriente a una cámara de vacío (21).  According to claim 10 and 11, a device for collecting solid particles for thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the combustible metals or aluminum or magnesium or alloy of both being characterized in that the pump (49) drives the flow of oxygen and smoke through a flexible conduit (51) of walls of non-stick material, said conduction ending in a narrowing or reduction of section (52), pouring the current into a vacuum chamber (21).
13.13.
Según reivindicación 10,11 y 12, un dispositivo de captación de partículas sólidas para motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque la cámara de vacío (21) está compartimentada y dotada de minipuentes grúa que disponen de brazos telescópicos deslizables a través de los pórticos (67) de los minipuentes grúa que permiten el vertido y prensado en compartimentos de agregación de polvo. Así mismo, la cámara está dotada una bomba de aspiración (57) con el fin de mantener condiciones de vario y de un filtro (56) en la conducción de impulsión de la bomba. La bomba impulsa el oxígeno (22) a un intercambiador de calor (31), cerrando el circuito con su incorporación nuevamente a la cámara de combustión del reactor termofotovoltaico (14).  According to claim 10, 11 and 12, a device for collecting solid particles for thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the fuels being metals or aluminum or magnesium or alloy of both, characterized in that the vacuum chamber (21) is compartmentalized and equipped with minipuents crane that have sliding telescopic arms through the gantries (67) of the crane mini-bridges that allow pouring and pressing into dust aggregation compartments. Likewise, the chamber is equipped with a suction pump (57) in order to maintain various conditions and a filter (56) in the pump supply line. The pump drives the oxygen (22) to a heat exchanger (31), closing the circuit with its incorporation back into the combustion chamber of the thermo-photovoltaic reactor (14).
14.14.
Según reivindicación 11 y 12, un dispositivo de captación de partículas sólidas para motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles o aluminio o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque los recipientes de depósito del polvo densificado (48) y (58) pueden extraerse y reponerse vacíos mediante la apertura de compuertas (61), (62) y cierres herméticos (59).  According to claim 11 and 12, a device for capturing solid particles for thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the combustible metals or aluminum or magnesium or alloy of both being characterized in that the densified powder deposit containers (48) and (58) can empty and replace voids by opening gates (61), (62) and seals (59).
15.fifteen.
Dispositivo para iniciar la combustión en motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles aluminio, o magnesio o aleación de ambos, caracterizado porque un láser de C02 proyecta radiación infrarroja desde la periferia de la cámara de combustión sobre el metal a quemar situado en el centro de la cámara de combustión hasta colocarlo a temperatura de combustión, siendo transportada la luz desde el láser a la cámara de combustión mediante espejos reflectantes.  Device for initiating combustion in a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the combustible metals being aluminum, or magnesium or alloy of both, characterized in that a C02 laser projects infrared radiation from the periphery of the combustion chamber on the metal to be burned located in the center of the combustion chamber until it is placed at combustion temperature, the light being transported from the laser to the combustion chamber by means of reflective mirrors.
16.16.
Según reivindicación 9, dispositivo de combustión en motor termofotovoltaico de combustible metálico, siendo los metales combustibles aluminio, o magnesio o aleación de ambos, caracterizado por realizar la combustión de hilo metálico o lamina metálica con la llama invertida y confinada abrazando el residuo sólido dotado de cohesión a modo de hilo o cinta de óxido de magnesio resultante de la combustión.  According to claim 9, a combustion device in a thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, the combustible metals being aluminum, or magnesium or alloy of both, characterized in that the combustion of metallic wire or metallic foil with the inverted and confined flame is embraced by embracing the solid residue provided cohesion as a thread or tape of magnesium oxide resulting from combustion.
17.17.
Dispositivo para motor termofotovoltaico de combustible metálico, consistente en presentarse el combustible en forma de polvo de aluminio y magnesio de tamaño inferior a 10 micras y mayores de 0,01 micras, o una lámina microperforada de espesor inferior a 5 micras y mayor de 0,1 micra, de magnesio o aluminio o aleación de ambos.  Device for thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, consisting of presenting the fuel in the form of aluminum and magnesium powder of size less than 10 microns and greater than 0.01 microns, or a microperforated sheet of thickness less than 5 microns and greater than 0, 1 micron, magnesium or aluminum or alloy of both.
18.18.
Dispositivo para motor termofotovoltaico de combustible metálico, consistente en presentarse el combustible en forma de granos de hierro micrométricos dopados de cromo o zinc, embutidos en una matriz de aluminio, o magnesio o aleación de ambos, a modo de cinta o lámina. O bien partículas micrométricas de o aluminio, o magnesio o aleación de ambos rodeando un núcleo o zona interna de hierro dopado de cromo y/o zinc, a modo de polvo. Para uso en una central energética se puede prescindir del dopaje de cromo y/o zinc.  Device for thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, consisting of presenting the fuel in the form of micrometric iron grains doped with chromium or zinc, embedded in an aluminum matrix, or magnesium or alloy of both, as a tape or sheet. Either micrometric particles of either aluminum, or magnesium or alloy of both surrounding an inner core or zone of chromium and / or zinc doped iron, as a powder. For use in a power plant, chrome and / or zinc doping can be dispensed with.
19.19.
Dispositivo para motor termofotovoltaico de combustible metálico, consistente en presentar el combustible de aluminio dopando este con partículas de litio.  Device for thermo-photovoltaic motor of metallic fuel, consisting of presenting the aluminum fuel by doping it with lithium particles.
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