ES2862467T3 - Pila de combustible que comprende placas de calentamiento e instalación que comprende dicha pila - Google Patents

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Abstract

Instalación que comprende una pila de combustible (1) que comprende un apilamiento que incluye un conjunto (2) de generadores electroquímicos superpuestos según un eje de apilamiento, y, axialmente a una y otra parte de dicho conjunto, placas de calentamiento (5, 6) que presentan cavidades (15, 16) y orificios (19, 20) de acceso a estas cavidades y que comprenden además una fuente (12) de gas de hidrógeno a presión conectada a dichos orificios de dichas placas de calentamiento y un dispositivo (21) de gestión del suministro de dichas cavidades (15, 16) desde esta fuente de gas (12) y la evacuación del gas desde estas cavidades (15, 16), siendo dichas cavidades (15, 16) agujeros ciegos llenos al menos en parte de un hidruro capaz de absorber el hidrógeno produciendo calor y de desorber el hidrógeno absorbido previamente en la que la fuente de gas (12) está conectada a dicha pila de combustible (1) por un conducto de suministro (14) que comprende sucesivamente una válvula de expansión de alta presión (22) y una válvula de expansión de baja presión (23); y en la que el dispositivo de gestión (21) comprende: - una primera electroválvula (24) conectada por una parte a una unión (25) del conducto de suministro (14) entre dicha válvula de expansión de alta presión (22) y dicha válvula de expansión de baja presión (23) y por otra parte a un sistema (26) de conductos conectados con dichos orificios de acceso (19, 20) y que conectan en paralelo dichas cavidades (15, 16), - una segunda electroválvula (27) conectada por una parte a una unión (28) del conducto de suministro (14) entre dicha válvula de expansión de baja presión y dicho conjunto de generadores electroquímicos y por otra parte al sistema (26) de conductos; y - una unidad electrónica de gestión (29) de apertura/cierre de dichas electroválvulas, capaz de provocar ciclos que comprenden sucesivamente la apertura de la primera electroválvula (24), el cierre de la primera electroválvula (24), la apertura de la segunda electroválvula (27) y el cierre de la segunda electroválvula (27).

Description

DESCRIPCIÓN
Pila de combustible que comprende placas de calentamiento e instalación que comprende dicha pila
[0001] La presente invención se refiere al campo de las pilas de combustible, en particular el campo de las pilas de combustible que pueden usarse en los vehículos automóviles.
[0002] Una pila de combustible permite la generación de energía eléctrica por una reacción electroquímica a partir de un carburante, generalmente hidrógeno, y de un comburente, generalmente oxígeno.
[0003] Una pila de combustible del tipo de membrana de intercambio de protones de electrólito sólido (PEMFC) comprende habitualmente un apilamiento de celdas elementales, en forma de placas, que constituye generadores electroquímicos, estando cada una de las celdas separada de las celdas adyacentes por placas bipolares. Cada celda comprende un elemento anódico y un elemento catódico, separados por un electrólito sólido en forma de una membrana de intercambio de iones, hecha por ejemplo de un material de polímero perfluorado sulfurado. Según una variante de realización habitual, cada placa bipolar asegura por un lado el suministro de carburante de la celda adyacente en este lado y por otro lado el suministro de comburente de la celda adyacente en este otro lado, de manera que los suministros asegurados por las placas bipolares se realizan en paralelo.
[0004] El apilamiento comprende además placas colectoras de corriente colocadas en los extremos del apilamiento de celdas elementales y de placas monopolares, así como placas terminales de extremo para asegurar el ensamblaje.
[0005] Las placas colectoras de corriente son generalmente masivas y de cobre para ofrecer una buena conductividad eléctrica.
[0006] Durante un arranque en frío de la pila de combustible, por ejemplo a temperaturas inferiores a menos diez grados Celsius, el funcionamiento de las celdas cercanas a las placas colectoras se ve penalizado por la inercia térmica de estas placas colectoras. Existe así un riesgo de gel del agua producida durante el arranque en frío, que puede traducirse en una tensión más baja, e incluso nula o negativa, lo que induce un riesgo de fallo del arranque y degradaciones irreversibles de la pila.
[0007] Los documentos US 2005/079397 y US 2006/051638 describen instalaciones que comprenden pilas de combustible en las que las placas de calentamiento presentan cavidades provistas de hidruro de metal. El objetivo de la presente invención es en particular mejorar el arranque en frío de las pilas de combustible.
[0008] Según una realización, se propone una instalación según la reivindicación 1 que comprende dicha pila de combustible que comprende un apilamiento que incluye un conjunto de generadores electroquímicos superpuestos según un eje de apilamiento, y, axialmente a una y otra parte de dicho conjunto, placas de calentamiento que presentan cavidades capaces de contener un hidruro y orificios de acceso a estas cavidades y que comprenden además una fuente de gas de hidrógeno a presión conectada a dichos orificios de dichas placas de calentamiento y un dispositivo de gestión del suministro de dichas cavidades desde esta fuente de gas y de la evacuación del gas desde estas cavidades.
[0009] La fuente de gas está conectada a dicha pila de combustible sucesivamente por una válvula de expansión de alta presión y una válvula de expansión de baja presión.
[0010] El dispositivo de gestión comprende:
- una primera electroválvula conectada por una parte a la unión entre dicha válvula de expansión de alta presión y dicha válvula de expansión de baja presión y por otra parte a dichos orificios de dichas cavidades,
- una segunda electroválvula conectada por una parte a la unión entre dicha válvula de expansión de baja presión y dicho conjunto de generadores electroquímicos y por otra parte a dichos orificios de dichas cavidades, y
- una unidad electrónica de gestión de las aperturas/cierres de dichas electroválvulas, capaz de provocar ciclos que comprenden sucesivamente la apertura de la primera electroválvula, el cierre de la primera electroválvula, la apertura la segunda electroválvula y el cierre de la segunda electroválvula.
[0011] La unidad electrónica de gestión puede ser capaz de provocar la apertura de la primera electroválvula durante un tiempo predeterminado y de provocar el cierre de la segunda electroválvula durante un tiempo predeterminado.
[0012] La instalación puede comprender un detector de temperatura conectado con la unidad electrónica de gestión, siendo esta última capaz de provocar, cuando la pila de combustible se pone en funcionamiento, al menos un ciclo si la señal de temperatura que procede de dicho detector de temperatura es inferior a un valor predeterminado.
[0013] Dichas placas de calentamiento pueden constituir placas colectoras de corriente. Dichas placas de calentamiento pueden ser adyacentes a placas colectoras de corriente situadas axialmente a una y otra parte de dicho conjunto.
[0014] Dichas placas de calentamiento pueden insertarse en placas eléctricamente aislantes.
[0015] También se propone un procedimiento de funcionamiento de la instalación, en el que, si el valor de una señal de temperatura es inferior a un umbral predeterminado y se efectúa una demanda de puesta en marcha de la pila de combustible, en una primera etapa a dichas cavidades se les suministra hidrógeno a una presión alta con el fin de que el hidrógeno sea absorbido por el hidruro, y después, en una segunda etapa, las cavidades se colocan a una presión baja para la desorción del hidrógeno.
[0016] La primera etapa y la segunda etapa pueden establecerse durante tiempos predeterminados.
[0017] A continuación se describirá una pila de combustible, una instalación que incluye esta pila y un funcionamiento de dicha instalación a modo de ejemplos no limitativos, ilustrados por los dibujos adjuntos en los que: - la figura 1 representa una vista exterior de una pila de combustible;
- la figura 2 representa una instalación que incluye la pila de combustible de la figura 1;
- la figura 3 representa un diagrama de un modo de funcionamiento de la instalación de la figura 2; y
- la figura 4 representa un diagrama de otro modo de funcionamiento de la instalación de la figura 2.
[0018] Como se ilustra esquemáticamente en la figura 1, una pila de combustible 1 comprende en particular un apilamiento 2 compuesto, según un eje de apilamiento, por un conjunto 3 de generadores electroquímicos 4 superpuestos, eléctricamente en serie, y por placas 5 y 6 colectoras de corriente eléctrica, situadas axialmente a una y otra parte del conjunto 3 y unidas a las caras radiales de extremo de este conjunto 3.
[0019] El apilamiento 2 comprende además placas terminales de ensamblaje 7 y 8, adyacentes a las placas colectoras de corriente 5 y 6 y aisladas eléctricamente de estas últimas por placas aislantes 7a y 8a. El apilamiento 2 se mantiene mediante medios de compresión (no representados) tales como por ejemplo tirantes.
[0020] Las placas colectoras 5 y 6 están conectadas a cables eléctricos exteriores 9 y 10 para suministrar la corriente eléctrica producida por el conjunto 3 de generadores electroquímicos 4.
[0021] De forma conocida de por sí, cada generador electroquímico 4 comprende placas que forman un ánodo, un electrólito y un cátodo (no representados) para producir corriente eléctrica bajo el efecto de un carburante, generalmente hidrógeno, y de un comburente, generalmente oxígeno. También de forma conocida de por sí, la pila de combustible 1 presenta canales (no representados) que permiten la circulación del carburante y el comburente.
[0022] Como se ilustra en la figura 2, una instalación 11 comprende la pila de combustible 1 y una fuente de gas de hidrógeno 12 conectada a una entrada 13 de la pila de combustible 1 por un conducto de suministro 14 y capaz de suministrar hidrógeno a los generadores electroquímicos 4.
[0023] Las placas colectoras 5 y 6 presentan, respectivamente, agujeros ciegos 15 y 16 hechos en paralelo a las caras principales de estas placas colectoras 5 y 6, desde uno de los campos 17 y 18 de estas placas. Estos agujeros 15 y 16 constituyen cavidades y sus orificios de entrada 19 y 20 en estos campos 17 y 18 constituyen orificios de acceso a estas cavidades. Ventajosamente, cada placa colectora puede presentar por ejemplo dos agujeros ciegos paralelos y separados.
[0024] Los agujeros ciegos 15 y 16 están llenos al menos en parte por un hidruro en polvo o en granos, apto, en condiciones adaptadas, para absorber el hidrógeno produciendo calor y desorber el hidrógeno absorbido previamente. Por ejemplo, este hidruro puede tener una composición de tipo LaNi5H7 o NaAlH6.
[0025] La instalación 11 comprende un dispositivo 21 de gestión del suministro de los agujeros ciegos 15 y 16 de las placas colectoras 5 y 6 desde la fuente de hidrógeno 12 y la evacuación del hidrógeno.
[0026] El dispositivo de gestión 21 comprende, en el conducto de suministro 14 y entre la fuente de hidrógeno 12 y la entrada 13 de la pila de combustible 1, una válvula de expansión de alta presión 22 y después una electroválvula de baja presión 23 que constituye una válvula de expansión de baja presión.
[0027] El dispositivo de gestión 21 comprende una primera electroválvula 24 conectada por una parte a una unión 25 del conducto 14 situada entre la válvula de expansión de alta presión 22 y la electroválvula de baja presión 23 y por otra parte a un sistema 26 de conductos conectados a los orificios de acceso 19 y 20 y que conectan en paralelo los agujeros ciegos 15 y 16 de las placas colectoras 5 y 6.
[0028] El dispositivo de gestión 21 comprende asimismo una segunda electroválvula 27 conectada por una parte a una unión 28 del conducto 14 situada entre la electroválvula de baja presión 23 y la entrada de hidrógeno 13 de la pila de combustible 1 y por otra parte al sistema de conductos 26.
[0029] El dispositivo de gestión 21 comprende además una unidad electrónica 29 sometida a un detector de temperatura 30, capaz de detectar por ejemplo la temperatura ambiente. La unidad electrónica 29 es capaz de suministrar señales de apertura/cierre de las electroválvulas 24 y 28.
[0030] La unidad electrónica 29 está sometida asimismo a una señal de control Sc que procede de una unidad electrónica general 31 de mando de la instalación 11. Esta unidad electrónica general 31 es capaz de suministrar una señal Sg de apertura/cierre de una electroválvula 22 montada en el conducto de suministro 14 entre la fuente de hidrógeno 12 y la válvula de expansión de alta presión 22.
[0031] La instalación 11 puede funcionar de la manera siguiente.
[0032] En un estado inicial, la presión en la fuente de presión 12 puede ser de aproximadamente 350 bares. Las electroválvulas 24, 28 y 22 se encuentran en estado cerrado F. La pila de combustible está por ejemplo a temperatura ambiente.
[0033] En control por un operador o en control automático, la unidad electrónica general 31 pone en funcionamiento la pila de combustible 1. Más en particular, la unidad electrónica general 31 envía una señal de apertura a la electroválvula 22 que se abre. La fuente 12 suministra hidrógeno en la entrada 13 de la pila de combustible 1 por el conducto de suministro 14, por medio de la válvula de expansión de alta presión 22 y la electroválvula de baja presión 23, suministrándose el oxígeno por medios no representados.
[0034] La pila de combustible 1 se pone así en funcionamiento. Su temperatura aumenta. En funcionamiento denominado normal, la temperatura en particular del conjunto 2 de las celdas electroquímicas 4 de la pila de combustible 1 puede ser de aproximadamente 75 °C.
[0035] A modo de ejemplo, la presión en la salida de la válvula de expansión de alta presión puede ser de aproximadamente 10 bares y la presión en la salida de la electroválvula de baja presión puede regularse a aproximadamente 2 bares absolutos.
[0036] Al mismo tiempo que se envía la señal de apertura a la electroválvula 22, la unidad electrónica general 31 envía la señal de control Sc a la unidad electrónica 29.
[0037] La unidad electrónica 29 es programada para funcionar de la manera siguiente.
[0038] Como se ilustra en la figura 3, si el valor de la señal de temperatura obtenida del detector de la temperatura ambiente 30 es superior a un umbral predeterminado Tr, medida en el instante del arranque, la unidad electrónica 29 mantiene las electroválvulas 24 y 28 en estado cerrado F. Por ejemplo, este umbral Tr puede fijarse a menos diez grados Celsius (-10 °C).
[0039] La pila de combustible 1 prosigue su funcionamiento normalmente.
[0040] Como se ilustra en la figura 4, según una primera etapa, si al contrario el valor de la señal de temperatura obtenida del detector de la temperatura ambiente 30 es inferior a dicho umbral predeterminado Tr, la unidad electrónica 29 envía una señal de apertura a la electroválvula 24 que pasa inmediatamente a estado abierto O, mientras la electroválvula 28 se mantiene en estado cerrado F.
[0041] Al hacerlo, se inyecta hidrógeno, a la presión alta Ph de salida de la válvula de expansión de alta presión 22, en los agujeros 15 y 16 de las placas colectoras 5 y 6 y la presión en los agujeros 15 y 16 se establecerá a la presión alta Ph. El hidrógeno inyectado es absorbido por los hidruros contenidos en estos agujeros 15 y 16. Al ser esta absorción exotérmica, las placas colectoras 5 y 6 se calientan rápidamente y el calor producido es transferido cada vez más cerca de las placas que forman las celdas 4 del conjunto 2.
[0042] Este calentamiento en el arranque de la pila de combustible 1 permite una puesta en funcionamiento inmediata y sin daños para esta última.
[0043] Al cabo de un tiempo predeterminado programado, según una segunda etapa, la unidad electrónica 29 envía una señal de cierre a la electroválvula 24 que pasa al estado cerrado F y envía una señal de apertura a la electroválvula 28 que pasa al estado abierto O.
[0044] Al hacerlo, estando así los agujeros 15 y 16 puestos a la presión baja Pb de salida de la electroválvula de baja presión 23, se procede a la desorción del hidrógeno absorbido previamente de los hidruros contenidos en los agujeros 15 y 16 que se suministra al conducto de suministro 14, a la entrada 13 de la pila de combustible 1.
[0045] Al cabo de un tiempo predeterminado programado, la unidad electrónica 29 envía una señal de cierre a la electroválvula 28 que pasa al estado cerrado F.
[0046] La pila de combustible 1 prosigue su funcionamiento normalmente.
[0047] El funcionamiento de la instalación 11 que acaba de describirse puede repetirse cada vez que se pone en marcha esta instalación.
[0048] Según una variante de realización, la unidad electrónica 29 puede someterse además a una señal que procede de un detector de temperatura sensible 32 a la temperatura de la pila de combustible 1.
[0049] La unidad electrónica 29 se programa para que, si el valor de la señal suministrado por este detector de temperatura 32 es superior a un umbral Tr1, el funcionamiento de la instalación 11 corresponde al descrito en la referencia en la figura 3, con independencia de la señal obtenida del detector de temperatura 30. Por ejemplo, este umbral Tr1 puede fijarse a menos diez grados Celsius (-10 °C). No obstante, los umbrales Tr y Tr1 pueden fijarse a valores diferentes.
[0050] Si, por el contrario, el valor de la señal suministrada por este detector de temperatura 32 es inferior al umbral Tr1, y el valor de la señal de temperatura obtenida del detector de la temperatura ambiente 30 es inferior a dicho umbral predeterminado Tr, entonces el funcionamiento de la instalación corresponde al descrito en la referencia en la figura 4.
[0051] Según otra variante de realización, la unidad electrónica 29 podría someterse solo al detector de temperatura 32.
[0052] Según una variante de realización, las placas colectoras 5 y 6 pueden insertarse en rebajes de placas de un material eléctricamente aislante, que presenta porciones que se extienden entre las placas colectoras 5 y 6 y las placas terminales de ensamblaje 7 y 8.
[0053] Según una variante de realización, las cavidades citadas anteriormente que reciben los hidruros podrían preverse en placas complementarias adyacentes o adheridas a placas colectoras de corriente 5 y 6 que no presentan los agujeros 15 y 16, estando estas placas complementarias colocadas entre estas placas colectoras y las placas aislantes 7a y 8a o entre estas placas colectoras y el conjunto 3 de generadores electroquímicos 4.
[0054] Según una variante de realización, el hidrógeno inyectado en las cavidades 15 y 16 podría provenir de una fuente auxiliar adaptada distinta de la fuente 12 y el hidrógeno sujeto a desorción por medio de la electroválvula 27 podría no inyectarse en la entrada 13 de la pila de combustible 1 sino que podría evacuarse para ser reciclado hacia otro medio adaptado.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Instalación que comprende una pila de combustible (1) que comprende un apilamiento que incluye un conjunto (2) de generadores electroquímicos superpuestos según un eje de apilamiento, y, axialmente a una y otra parte de dicho conjunto, placas de calentamiento (5, 6) que presentan cavidades (15, 16) y orificios (19, 20) de acceso a estas cavidades y que comprenden además una fuente (12) de gas de hidrógeno a presión conectada a dichos orificios de dichas placas de calentamiento y un dispositivo (21) de gestión del suministro de dichas cavidades (15, 16) desde esta fuente de gas (12) y la evacuación del gas desde estas cavidades (15, 16), siendo dichas cavidades (15, 16) agujeros ciegos llenos al menos en parte de un hidruro capaz de absorber el hidrógeno produciendo calor y de desorber el hidrógeno absorbido previamente en la que la fuente de gas (12) está conectada a dicha pila de combustible (1) por un conducto de suministro (14) que comprende sucesivamente una válvula de expansión de alta presión (22) y una válvula de expansión de baja presión (23); y en la que el dispositivo de gestión (21) comprende: - una primera electroválvula (24) conectada por una parte a una unión (25) del conducto de suministro (14) entre dicha válvula de expansión de alta presión (22) y dicha válvula de expansión de baja presión (23) y por otra parte a un sistema (26) de conductos conectados con dichos orificios de acceso (19, 20) y que conectan en paralelo dichas cavidades (15, 16),
- una segunda electroválvula (27) conectada por una parte a una unión (28) del conducto de suministro (14) entre dicha válvula de expansión de baja presión y dicho conjunto de generadores electroquímicos y por otra parte al sistema (26) de conductos; y
- una unidad electrónica de gestión (29) de apertura/cierre de dichas electroválvulas, capaz de provocar ciclos que comprenden sucesivamente la apertura de la primera electroválvula (24), el cierre de la primera electroválvula (24), la apertura de la segunda electroválvula (27) y el cierre de la segunda electroválvula (27).
2. Instalación según la reivindicación 1, en la que la unidad electrónica de gestión es capaz de provocar la apertura de la primera electroválvula (24) durante un tiempo predeterminado y de provocar el cierre de la segunda electroválvula (27) durante un tiempo predeterminado.
3. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, que comprende un detector de temperatura (30) conectado con la unidad electrónica de gestión, siendo esta última capaz de provocar, cuando la pila de combustible se pone en funcionamiento, al menos un ciclo si la señal de temperatura que procede de dicho detector de temperatura es inferior a un valor predeterminado (Tr, Tr1).
4. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas placas de calentamiento (5, 6) constituyen placas colectoras de corriente.
5. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas placas de calentamiento (5, 6) son adyacentes a placas colectoras de corriente situadas axialmente a una y otra parte de dicho conjunto (2).
6. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas placas de calentamiento (5, 6) se insertan en placas eléctricamente aislantes (7a, 8a).
7. Procedimiento de funcionamiento de una instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que, si el valor de una señal de temperatura es inferior a un umbral, en una primera etapa a dichas cavidades (15, 16) se les suministra hidrógeno a una presión alta para que el hidrógeno sea absorbido por el hidruro, y después, en una segunda etapa, las cavidades se colocan a una presión baja para la desorción del hidrógeno.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la primera etapa y la segunda etapa se establecen durante tiempos predeterminados.
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CN117936837B (zh) * 2024-02-19 2025-03-21 北京锦源创新科技有限公司 燃料电池及其热装置和制造方法
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6586124B2 (en) * 2001-03-26 2003-07-01 Motorola Inc Method and apparatus for cold temperature operation of fuel cells utilizing hydrides having different heat capacities
US20050079397A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Holger Winkelmann Metal hydride heating element
US20050095485A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 3M Innovative Properties Company Fuel cell end plate assembly
US7781109B2 (en) * 2004-09-03 2010-08-24 Gross Karl J Hydrogen storage and integrated fuel cell assembly
US8551663B2 (en) * 2007-04-25 2013-10-08 Honeywell International Inc. Power generator with additional hydrogen storage
FR2945377B1 (fr) 2009-05-11 2011-07-22 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible a encombrement reduit.
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