ES2882477T3 - Sistema y procedimiento para la gestión térmica de sistemas de alta temperatura - Google Patents

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Abstract

Un sistema circulatorio que contiene una pila de combustible con circuito de refrigeración, un depósito de almacenamiento de hidruro metálico y un circuito de intercambio de calor, que comprende: (a) un circuito de intercambio de calor que comprende una o más tuberías que contienen un medio de trabajo; (b) un primer intercambiador de calor (6) que está integrado en el circuito de intercambio de calor y que está acoplado térmicamente a un circuito de refrigeración (1) de una pila de combustible (4); (c) un compresor (2) integrado en el circuito de intercambio de calor ubicado a continuación del primer intercambiador de calor (6); (d) un segundo intercambiador de calor (3) que está integrado en el circuito de intercambio de calor ubicado a continuación del compresor (2) y que está acoplado por calor a un depósito de almacenamiento hidruro metálico (7); (e) un expansor 5 integrado en el circuito del medio de calentamiento ubicado a continuación del segundo intercambiador de calor 3; (f) un conducto de retorno desde el expansor 5 al primer intercambiador de calor 6.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento para la gestión térmica de sistemas de alta temperatura
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento para la gestión térmica de sistemas de alta temperatura. En particular, la presente invención se refiere a la gestión térmica de depósitos de hidruro metálico, por ejemplo, para mejorar la eficiencia de las pilas de combustible de baja temperatura que funcionan con hidrógeno de un depósito de almacenamiento de hidruro metálico durante la generación de electricidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Durante la electrólisis del agua, las moléculas de agua se descomponen en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) por medio de corriente eléctrica. En una pila de combustible, este proceso tiene lugar en la dirección opuesta. La combinación electroquímica de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) para formar agua genera electricidad con un alto grado de eficiencia. La implementación técnica del principio de la pila de combustible ha dado lugar a diferentes soluciones, a saber, soluciones con diferentes tipos de electrolitos y con temperaturas de funcionamiento de entre 10 °C y 1000 °C. En función de su temperatura de funcionamiento, las pilas de combustible se dividen en pilas de combustible de temperatura baja, media y alta (véase, por ejemplo, d E 19836352 A1). Las pilas de combustible de baja temperatura funcionan a temperaturas comparativamente moderadas de 60 °C a 120 °C y, por lo tanto, son particularmente adecuadas para aplicaciones móviles como el funcionamiento de un vehículo de motor. Se puede utilizar agua, una mezcla de agua y glicol o un líquido similar para enfriar las pilas de combustible de baja temperatura.
En los vehículos de motor, actualmente se prefiere la pila de combustible de tipo PEM y funciona a temperaturas de entre 60 °C y 90 °C.
El hidrógeno requerido como combustible generalmente se obtiene de un tanque a presión, ya que aquí el hidrógeno puede estar disponible a temperatura ambiente. Estos tanques de presión son comparativamente voluminosos, por lo que el alcance en aplicaciones móviles, como en el caso del funcionamiento de un vehículo de motor, está limitado por el espacio de almacenamiento limitado disponible. Se sabe que los depósitos de almacenamiento de hidrógeno, los denominados depósitos de almacenamiento de hidruro metálico, se pueden formar a base de hidruros metálicos, que requieren mucho menos espacio que los tanques a presión. Cuando se absorbe hidrógeno en el metal, se disipa calor y para que se produzca la desorción de hidrógeno del hidruro metálico se debe suministrar calor. Por lo tanto, los sistemas de almacenamiento de hidruro metálico se cargan mientras emiten calor y se descargan nuevamente cuando se suministra calor. En función del hidruro metálico, los depósitos de hidruro metálico se descargan a temperaturas de entre -40 °C y 400 °C. Sin embargo, aquellos con una mayor capacidad de almacenamiento respecto al peso se basan en hidruros de temperatura media o hidruros de temperatura alta.
En el caso de los hidruros de temperatura media, la desorción comienza a 0,1 MPa y a una temperatura de entre 100 °C y 200 °C. Tienen entalpías de reacción de entre -40 y -65 kJ/mol H2 y una densidad de almacenamiento de aprox. 2,5 % en peso a 5 % en peso. Entre ellos se encuentran alanatos como el NaAlH4 y amidas como el LiNH2 con una capacidad de absorción de prácticamente hasta el 4,5 % en peso. La temperatura óptima de absorción de hidrógeno es de aproximadamente 125 °C y la temperatura de liberación de hidrógeno es de 160 °C a 185 °C. Su capacidad de almacenamiento de hidrógeno relativamente alta y sus temperaturas de funcionamiento relativamente bajas los convierten en candidatos interesantes para aplicaciones móviles.
En el caso de hidruros de alta temperatura, la desorción comienza a 0,1 MPa y a una temperatura superior a 200 °C. Tienen una entalpía de reacción por encima de -65 kJ/mol H2 y una densidad relativamente alta de almacenamiento de aprox. 7 a 10 % en peso. A menudo formados a partir de metales ligeros (magnesio, aluminio) y/o no metales (nitrógeno, boro), serían muy adecuados para su uso en pilas de combustible y motores de combustión interna de H2 debido a sus capacidades extremadamente altas, sin embargo, las altas temperaturas de trabajo son un obstáculo para su uso. Por tanto, actualmente no se utilizan los hidruros de alta temperatura en pilas de combustible y motores de combustión interna de H2.
Por lo tanto, generalmente se requiere un sistema de calentamiento externo para la aplicación, que calienta el depósito de almacenamiento de hidruro metálico para su descarga. Parte de la energía requerida para calentar el sistema de almacenamiento de hidruro metálico podría tomarse del calor residual de la pila de combustible que de otro modo no se utilizaría. Sin embargo, por lo general, esta energía se toma como corriente eléctrica de la pila de combustible o directamente del hidrógeno en el tanque por medio de un quemador, ya que el calor residual de la pila de combustible, como una pila de combustible de baja temperatura, no es suficiente para llevar un hidruro de temperatura media o alta a la temperatura requerida para calentar. Sin embargo, si la energía se extrae como corriente eléctrica de la pila de combustible o del hidrógeno en el tanque de un quemador, la eficiencia general del sistema disminuye considerablemente.
Para cargar el tanque de hidrógeno, este se enfría externamente, lo que a su vez significa que se debe consumir energía, que se disipa al medio ambiente, por ejemplo, por medio de un enfriador externo; lo que también reduce la eficiencia general del sistema. De hecho, el enfriamiento externo del depósito de almacenamiento de hidruro metálico es una de las principales razones de la falta de eficiencia que existe actualmente en comparación con los tanques a presión.
El documento JP-H07-186711 A da a conocer un dispositivo de intercambio de calor distinto a un dispositivo de enfriamiento que permite utilizar eficazmente el calor de reacción de una aleación de hidruro metálico en el dispositivo de enfriamiento.
M.A. Sheshpoli et al.: "Thermodynamic analysis of waste heat recovery from hybrid system of proton exchange membrane fuel cell and vapor compression refrigeration cycle by recuperative organic Rankine cycle", Journal of Thermal Analysis and Clorimetry, Bd. 135, Nr. 3, 5. mayo de 2018, páginas 1699-1712, examina la recuperación de calor residual de un sistema híbrido de una pila de combustible de baja temperatura y el enfriamiento por compresión de vapor.
El documento DE 102015 006944 B3 describe una disposición de aire acondicionado para un vehículo de motor impulsado por hidrógeno.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es proporcionar un sistema y un procedimiento eficientes para la gestión del calor de sistemas de temperatura media a alta, como un depósito de almacenamiento de hidruro metálico de temperatura media a alta conectado a una pila de combustible de baja temperatura, de modo que el sistema del depósito de almacenamiento de hidruro metálico y de pila de combustible de baja temperatura presente una mayor eficiencia y/o mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno en comparación con los procedimientos conocidos. Además, el sistema también debería permitir un enfriamiento reversible, por ejemplo, del depósito de almacenamiento de hidruro metálico, durante la carga.
Para solucionar el problema se propone un sistema circulatorio que contiene una pila de combustible con circuito de refrigeración, un depósito de almacenamiento de hidruro metálico y un circuito de intercambio de calor, que comprende:
(a) un circuito de intercambio de calor que comprende una o más tuberías que contienen un medio de trabajo;
(b) un primer intercambiador de calor 6 que está integrado en el circuito de intercambio de calor y que está acoplado térmicamente a un circuito de refrigeración 1 de una pila de combustible 4;
(c) un compresor 2 integrado en el circuito de intercambio de calor ubicado a continuación del primer intercambiador de calor 6;
(d) un segundo intercambiador de calor 3 que está integrado en el circuito de intercambio de calor ubicado a continuación del compresor 2 y que está acoplado térmicamente a un depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7;
(e) un expansor 5 integrado en el circuito del medio de calentamiento ubicado a continuación del segundo intercambiador de calor 3;
(f) un conducto de retorno desde el expansor 5 al primer intercambiador de calor 6.
En una forma de realización de la invención, la pila de combustible 4 es una pila de combustible de baja temperatura, preferentemente una pila de combustible de baja temperatura, que puede funcionar a una temperatura de entre 60 °C y 130 °C, preferentemente de entre 60 °C y 100 °C. En otra forma de realización, el circuito de refrigeración 1 de la pila de combustible 4 comprende un intercambiador de calor para el líquido refrigerante, por ejemplo, un radiador, un enfriador de agua o similar, que está conectado a continuación del circuito de intercambio de calor.
En otra forma de realización de la invención, la temperatura de ebullición a presión normal (0,1013 MPa) del medio de trabajo está por debajo de la temperatura mínima de funcionamiento de la pila de combustible, preferentemente alrededor de 1 °C a 5 °C por debajo de esta temperatura mínima de funcionamiento.
Por ejemplo, si una pila de combustible funciona a una temperatura de 70 °C a 85 °C y su calor se disipa por medio de un circuito de enfriamiento para ser transferido al medio de trabajo, el medio de trabajo se elige ventajosamente de modo que su temperatura de ebullición a presión normal está por debajo de la temperatura mínima de funcionamiento de la pila de combustible de 70 °C. De acuerdo con este ejemplo, se selecciona preferentemente un medio de trabajo con un punto de ebullición de 69 °C o menos, más preferentemente de 65 °C a 69 °C.
En otra forma de realización de la invención, el circuito de refrigeración 1 de la pila de combustible 4 comprende un líquido de refrigeración con un punto de ebullición, en el que el punto de ebullición del medio de trabajo en el circuito de intercambio de calor está por debajo del punto de ebullición del líquido de refrigeración en el circuito de refrigeración 1 de la pila de combustible 4. El refrigerante se selecciona preferentemente de agua y una mezcla de agua y glicol. En otra forma de realización de la invención, el medio de trabajo es un líquido con un punto de ebullición a presión normal (0,1013 MPa) y una temperatura de entre 60 °C y 130 °C, preferentemente de entre 65 °C y 100 °C. En otra forma realización de la invención, el medio de trabajo es un hidrocarburo con un punto de ebullición a presión normal (0,1013 MPa) y una temperatura de entre 60 °C y 130 °C, preferentemente de entre 65 °C y 100 °C, por ejemplo, un hidrocarburo seleccionado de entre el grupo que consiste en hexano; tales como n-hexano, iso-hexano o mezclas de diferentes isómeros de hexano; heptano, como n-heptano, isoheptano o mezclas de diferentes isómeros de heptano, octano, como n-octano o iso-octano, o mezclas de diferentes isómeros de octano; o mezclas de los anteriores. El medio de trabajo se selecciona preferentemente de entre n-hexano y n-heptano.
En otra forma de realización de la invención, el primer intercambiador de calor 6 es un evaporador, por ejemplo, un evaporador de intercambiador de calor de placas.
En otra forma de realización de la invención, el compresor 2 integrado en el circuito de intercambio de calor es un compresor de dos fases. Un ejemplo de un compresor adecuado es una bomba centrífuga para bombear mezclas de líquido y gas. Este tipo de bombas centrífugas están disponibles, por ejemplo, con la marca comercial EDUR® de la empresa Eduard Redlien GmbH & Co. KG. Otros compresores adecuados son, por ejemplo, compresores de tornillo o rotativos, como se describe en el documento DE 60220888 T2. Sin embargo, en principio, cualquier compresor de dos fases es adecuado para su uso en la presente invención.
En otra forma de realización adicional de la invención, el depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7 comprende al menos un hidruro de temperatura media o al menos un hidruro de alta temperatura. En otra realización preferida de la invención, el depósito de almacenamiento de hidruro metálico comprende hidruro de magnesio, aluminio, titanio, manganeso, circonio y/o aleaciones de los mismos con otros metales tales como LiAlH4, LiBH4, NaAlH4, LiNH2 , Mg(NH2)2 , NaBH4, MgH2 , AlH3, TiH2 , LaNbH6. En una forma de realización de la invención, el depósito de almacenamiento de hidruro metálico se selecciona de modo que tenga una temperatura de descarga que esté por encima de la temperatura de funcionamiento de la pila de combustible de baja temperatura, preferentemente una temperatura de descarga de entre 100 °C y 220 °C, preferentemente de entre 120 °C y 200 °C. La temperatura de descarga del depósito de almacenamiento de hidruro metálico es preferentemente de 30 °C a 120 °C, preferentemente de 50 °C a 100 °C, por encima de la temperatura de funcionamiento de la pila de combustible de baja temperatura. En otra forma de realización de la invención, el segundo intercambiador de calor 6 es un condensador, por ejemplo, un condensador de intercambiador de calor de placas.
En otra forma de realización de la invención, el expansor 5 integrado en el circuito del medio de calentamiento es un expansor de turbina de dos fases, como se describe, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos 5,467,613, que se incorpora a la presente a modo de referencia.
Un expansor de turbina de dos fases adecuado tiene un diseño que presenta un disco de rotor con palas periféricas y un bloque de toberas donde se inserta un disco e incluye un grupo de toberas orientadas hacia las palas. Cada una de las toberas tiene una placa de puerto de entrada para facilitar la desintegración de las acumulaciones de vapor que gotean desde el líquido. Las toberas tienen una geometría interna que converge en una cintura y luego diverge hacia una salida. Este diseño permite alcanzar velocidades de expulsión supersónicas y crea un gradiente de flujo que favorece la desintegración de las gotas de líquido. Las palas del rotor se pliegan para crear un diseño de impulso puro. El rotor es una construcción de flujo axial con una cubierta circunferencial sobre las palas para evitar la corriente de líquido y evitar que el líquido circule y penetre nuevamente.
La invención también se refiere a un procedimiento para suministrar calor a un depósito de almacenamiento de hidruro metálico conectado a una pila de combustible de baja temperatura en un sistema circulatorio como se ha descrito anteriormente, en el que:
(a) un medio de trabajo líquido se evapora al menos parcialmente en una primera etapa por medio de un primer intercambiador de calor 6, que está acoplado por calor a un circuito de enfriamiento 1 de una pila de combustible 4, a presión constante;
(b) el medio de trabajo al menos parcialmente evaporado se guía a un compresor 2, en el que el medio de trabajo se comprime en una segunda etapa, de modo que la presión y la temperatura del medio de trabajo aumentan tras la compresión;
(c) el medio de trabajo pasa a través de un segundo intercambiador de calor 3, que está acoplado térmicamente al depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7, donde el medio de trabajo se condensa al menos parcialmente en una tercera etapa a presión constante con disipación de energía térmica;
(d) el medio de trabajo al menos parcialmente condensado se suministra a un expansor 5, donde el medio de trabajo se expande en una cuarta etapa, de modo que la presión y la temperatura del medio de trabajo disminuyen tras la expansión;
(e) el medio de trabajo se guía nuevamente a la primera etapa.
Para cargar el depósito de almacenamiento de hidruro metálico, se disipa calor del depósito de almacenamiento de hidruro metálico. Para este propósito, el sistema existente se utiliza de manera que se pueda reducir la potencia del compresor para mantener el medio de trabajo en movimiento. El medio de trabajo se evapora al menos parcialmente suministrando calor desde el depósito de almacenamiento de hidruro metálico, que ahora se convierte en la fuente de calor, y se condensa cuando entra en contacto con el refrigerante de la pila de combustible, que no está funcionamiento. La invención se refiere, por lo tanto también, a un procedimiento para suministrar calor a un depósito de almacenamiento de hidruro metálico conectado a una pila de combustible de baja temperatura en un sistema circulatorio como se ha descrito anteriormente, en el que:
(a) un medio de trabajo se evapora al menos parcialmente en una primera etapa por medio de un segundo intercambiador de calor 3, que está acoplado térmicamente al depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7, a presión constante con el suministro de calor desde el depósito de almacenamiento de hidruro metálico;
(b) el medio de trabajo al menos parcialmente evaporado se guía a través de un expansor 5, en el que el medio de trabajo al menos parcialmente evaporado también se expande en una segunda etapa, de modo que la presión y/o la temperatura del medio de trabajo disminuye tras la compresión;
(c) el medio de trabajo se suministra a un primer intercambiador de calor 6, que está acoplado térmicamente al circuito de refrigeración 1 de una pila de combustible 4, en el que el medio de trabajo se condensa al menos parcialmente en una tercera etapa a presión constante con disipación de calor;
(d) el medio de trabajo al menos parcialmente condensado se suministra a un compresor 2 que funciona de tal manera que el medio de trabajo se mueve en el sistema circulatorio;
(e) el medio de trabajo se guía nuevamente a la primera etapa.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El sistema según la invención y el procedimiento según la invención se explican a modo de ejemplo con referencia a las siguientes figuras, que no pretenden restringir la invención. En ellas se muestran:
En la figura 1, una representación esquemática del sistema según la invención.
En la figura 2, una representación esquemática de un procedimiento según la invención para suministrar calor a un acumulador de hidruro metálico conectado a una pila de combustible de baja temperatura para descargar el depósito de almacenamiento de hidruro metálico en un sistema circulatorio.
En la figura 3, una representación esquemática de un procedimiento según la invención para evacuar calor de un depósito de almacenamiento de hidruro metálico conectado a una pila de combustible de baja temperatura para cargar un dispositivo de almacenamiento de hidruro metálico con hidrógeno en un sistema circulatorio.
En la figura 1, se ilustra esquemáticamente un sistema según la invención. Durante el funcionamiento, una pila de combustible 4 suministra energía térmica a un circuito de refrigeración 1 conectado a ella. Este se conecta mediante la tubería a a un primer intercambiador de calor 6, en el que el circuito de refrigeración disipa calor a un medio de trabajo o este es absorbido por el medio de trabajo cuando se carga el depósito de almacenamiento de hidruro metálico. A través de una tubería b, el medio de trabajo se guía desde el primer intercambiador de calor a un compresor 2, que durante el funcionamiento de la pila de combustible puede comprimir el medio de trabajo o pone en movimiento el medio de trabajo durante la carga del depósito de almacenamiento de hidruro metálico. El medio de trabajo se guía desde el compresor 2 a un segundo intercambiador de calor 3 a través de una tubería adicional c. Una vez allí, durante el funcionamiento de la pila de combustible 4 y la descarga del depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7, se disipa calor al mismo. Durante la carga del depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7, se disipa calor desde el depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7 al medio de trabajo. Otra tubería d guía desde el segundo intercambiador de calor 3 a un expansor 5, como una turbina, donde se puede expandir el medio de trabajo. Otra tubería e guía desde el expansor 5 de regreso al primer intercambiador de calor 6.
La figura 2 ilustra un procedimiento según la invención para suministrar calor a un depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7 conectado a una pila de combustible 4 de baja temperatura por medio del sistema según la invención. La temperatura de funcionamiento de la pila de combustible de baja 4 es de aproximadamente 70 °C a 85 °C, en el que el calor que se genera se disipa de la misma por medio del primer circuito de refrigeración 1. Por ejemplo, se puede utilizar una mezcla de agua/glicol como medio de trabajo en el primer circuito de refrigeración. El depósito de almacenamiento de hidruro metálico se descarga a una temperatura de entre 160 °C y 185 °C. El medio de trabajo utilizado en el sistema según la invención es n-hexano, que tiene un punto de ebullición a 69 °C a presión normal. El medio de trabajo se calienta en un primer intercambiador de calor 6 a una presión constante de aproximadamente 0,135 MPa a una temperatura de 83 °C, en el que al menos parte del medio de trabajo pasa de estado líquido al gaseoso. El medio de trabajo predominantemente gaseoso se comprime en un compresor 2 contiguo, de modo que la presión del medio de trabajo aumenta a aproximadamente 1,3 MPa y la temperatura a aproximadamente 179 °C. Por motivos termodinámicos, parte del fluido de trabajo se condensa. En el caso del segundo intercambiador de calor 3 conectado al depósito de almacenamiento de hidruro metálico, preferentemente una cubierta del depósito de almacenamiento de hidruro metálico, una porción adicional de la fracción de vapor se condensa a presión constante y, por lo tanto, se disipa calor a través del segundo intercambiador de calor 3 al depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7. El medio de trabajo condensado con una presión de aproximadamente 1,3 MPa y una temperatura de aproximadamente 179 °C se suministra desde el segundo intercambiador de calor 3 a una turbina 5, donde el medio de trabajo se expande mientras se disipa energía cinética. La temperatura del fluido de trabajo desciende a aproximadamente 78 °C y la presión a aproximadamente 0,135 MPa. El fluido de trabajo se guía desde la turbina nuevamente al primer intercambiador de calor 6, en el que se evapora nuevamente al menos parcialmente a presión constante.
La figura 3 ilustra un procedimiento según la invención para disipar calor de un depósito de almacenamiento de hidruro metálico 7 conectado a una pila de combustible 4 de baja temperatura por medio del sistema según la invención. El compresor solo se utiliza como bomba para asegurar el flujo del medio de trabajo. El expansor 5 también consume poca o nada de energía. El medio de trabajo que se guía de un primer intercambiador de calor 6 a un compresor 2, en este caso también es n-hexano, se guía en fase líquida a una temperatura de aproximadamente 99,6 °C y una presión de aproximadamente 0,3 MPa a un segundo intercambiador de calor 3, donde el sistema recibe calor de un depósito de almacenamiento de hidruro metálico listo para cargarse. El medio de trabajo se calienta a una temperatura de aproximadamente 107,7 °C, en el que se evapora al menos parcialmente a una presión constante de 0,3 MPa. A través de un expansor 5, como una turbina, donde el medio de trabajo se enfría a alrededor de 106,8 °C, el medio de trabajo se suministra a un primer intercambiador de calor 6, donde se calienta a una temperatura de alrededor de 99,6 °C a una presión constante de aproximadamente 0,29 MPa y, de este modo, transfiere calor al circuito de refrigeración de la pila de combustible. El calor transferido al circuito de refrigeración de la pila de combustible se disipa a través del intercambiador de calor ubicado a continuación (radiador, enfriador de agua o similar).
Referencias de las figuras
1 Circuito de refrigeración de una pila de combustible
2 Compresor
3 Segundo intercambiador de calor
4 Pila de combustible de baja temperatura
5 Turbina
6 Primer intercambiador de calor
7 Depósito de almacenamiento de hidruro metálico
a Tubería
b Tubería
c Tubería
d Tubería
e Tubería

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema circulatorio que contiene una pila de combustible con circuito de refrigeración, un depósito de almacenamiento de hidruro metálico y un circuito de intercambio de calor, que comprende:
(a) un circuito de intercambio de calor que comprende una o más tuberías que contienen un medio de trabajo; (b) un primer intercambiador de calor (6) que está integrado en el circuito de intercambio de calor y que está acoplado térmicamente a un circuito de refrigeración (1) de una pila de combustible (4);
(c) un compresor (2) integrado en el circuito de intercambio de calor ubicado a continuación del primer intercambiador de calor (6);
(d) un segundo intercambiador de calor (3) que está integrado en el circuito de intercambio de calor ubicado a continuación del compresor (2) y que está acoplado por calor a un depósito de almacenamiento hidruro metálico (7);
(e) un expansor 5 integrado en el circuito del medio de calentamiento ubicado a continuación del segundo intercambiador de calor 3;
(f) un conducto de retorno desde el expansor 5 al primer intercambiador de calor 6.
2. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el medio de trabajo es un líquido con un punto de ebullición a presión normal (0,1013 MPa) y una temperatura de entre 60 °C y 130 °C.
3. Un sistema según la reivindicación 2, caracterizado por que el medio de trabajo es un líquido con un punto de ebullición a presión normal (0,1013 MPa) y una temperatura de entre 65 °C y 100 °C.
4. Un sistema según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que el medio de trabajo es un hidrocarburo.
5. Un sistema según la reivindicación 4, caracterizado por que el medio de trabajo es n-hexano y n-heptano o mezclas de los mismos.
6. Un sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pila de combustible de baja temperatura puede funcionar a una temperatura de entre 60 °C y 130 °C.
7. Un sistema según la reivindicación 6, caracterizado por que la pila de combustible de baja temperatura puede funcionar a una temperatura de entre 70 °C y 100 °C.
8. Un sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer intercambiador de calor (6) es un evaporador.
9. Un sistema según la reivindicación 8, caracterizado por que el primer intercambiador de calor (6) es un evaporador de intercambiador de calor de placas.
10. Un sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el compresor (2) es un compresor de dos fases.
11. Un sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el segundo intercambiador de calor (3) es un condensador.
12. Un sistema según la reivindicación 8, caracterizado por que el segundo intercambiador de calor (3) es un condensador de intercambiador de calor de placas.
13. Un sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el expansor (5) es un expansor de turbina de dos fases.
14. Un procedimiento para evacuar calor de un depósito de almacenamiento de hidruro metálico conectado a una pila de combustible de baja temperatura para cargar un dispositivo de almacenamiento de hidruro metálico con hidrógeno en un sistema circulatorio, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que:
(a) un medio de trabajo líquido se evapora al menos parcialmente en una primera etapa por medio de un primer intercambiador de calor (6), que está acoplado por calor a un circuito de enfriamiento (1) de una pila de combustible (4), a presión constante;
(b) el medio de trabajo al menos parcialmente evaporado se guía a un compresor (2), en el que el medio de trabajo se comprime en una segunda etapa, de modo que la presión y la temperatura del medio de trabajo aumentan tras la compresión;
(c) el medio de trabajo pasa a través de un segundo intercambiador de calor (3), que está acoplado térmicamente al depósito de almacenamiento de hidruro metálico (7), en donde el medio de trabajo se condensa al menos parcialmente en una tercera etapa a presión constante con disipación de energía térmica;
(d) el medio de trabajo al menos parcialmente condensado se suministra a un expansor 5, donde el medio de trabajo se expande en una cuarta etapa, de modo que la presión y la temperatura del medio de trabajo disminuyen tras la expansión;
(e) el medio de trabajo se guía nuevamente a la primera etapa.
15. Un procedimiento de disipación de calor de un dispositivo de almacenamiento de hidruro metálico conectado a una pila de combustible de baja temperatura en un sistema circulatorio según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que:
(a) un medio de trabajo se evapora al menos parcialmente en una primera etapa por medio de un segundo intercambiador de calor (3), que está acoplado térmicamente al depósito de almacenamiento de hidruro metálico (7), a presión constante con el suministro de calor desde el depósito de almacenamiento de hidruro metálico; (b) el medio de trabajo al menos parcialmente evaporado se guía a través de un expansor 5, en el que el medio de trabajo al menos parcialmente condensado también se expande en una segunda etapa, de modo que la presión y/o la temperatura del medio de trabajo disminuye;
(c) el medio de trabajo se suministra a un primer intercambiador de calor (6), que está acoplado térmicamente al circuito de refrigeración (1) de una pila de combustible (4), en el que el medio de trabajo se condensa al menos parcialmente en una tercera etapa a presión constante con disipación de calor;
(d) el medio de trabajo al menos parcialmente condensado se suministra a un compresor 2 que funciona de tal manera que el medio de trabajo se mueve en el sistema circulatorio;
(e) el medio de trabajo se guía nuevamente a la primera etapa.
16. Un sistema según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el circuito de refrigeración (1) de la pila de combustible (4) presenta medios adicionales de disipación de calor que están conectados a continuación del primer intercambiador de calor.
17. Un sistema según la reivindicación 16, caracterizado por que los medios adicionales para la disipación de calor se seleccionan de entre radiadores.
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